论文部分内容阅读
摘要：深埋承台施工存在很多安全、质量隐患，特别是在深水区范围内的深埋承台施工成败关系到整个桥梁施工的成败，本文主要介绍了乐安河特大桥工程中水下深埋承台施工技术。
关键词：乐安河特大桥 主桥墩基础承台钢吊箱设计 施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
乐安河特大桥为Ⅰ级公路双线桥是江西景鹰高速公路的重点工程，由中铁七局集团承建。该桥梁总长1208米，全桥由主桥和引桥二部分组成。主桥为45+3×70+45米变截面三向预应力连续单箱单室箱梁结构；引桥分北引桥和南引桥，其分孔为：15×30米，均按五孔一联设置。引桥为预应力砼先简支后联系T梁结构。其中， 16#、17#墩、18#、19#墩位于河道中, 为水中深埋承台, 承台埋深在7m-9m之间。
二、选择方案
常规深埋承台施工有如下四种施工方法：
（1）钢管桩围堰。采用螺旋钢管桩，使用山型钢及T型钢制作锁口，振动锤打拔形成围堰。
（2）钢板桩围堰。采用拉森型钢板桩，振动锤沿锁口插打形成围堰。
（3）钢套箱围堰。钢套箱浮运就位后，拼装下沉、壁内浇注混凝土，高压射水泵结合吸泥机清洗、封底，形成钢套箱围堰。
(4)钢吊箱围堰。用吊车将模板逐步拼装成整体下沉，然后灌注水下混凝土封底。
经过对以上四种方案在成本投入、施工进度、难易程度、材料设备投入、实施性及安全质量等方面的比选，最终确认乐安河特大桥深埋承台施工方案采用钢吊箱施工方案。（方案比选详见下表）
三、设计依据
施工水位：目前施工水位约为12.0m，设计提供的设计常水位15.7m。施工最高水位拟采用15.0m,最低水位12.0m，钢吊箱顶面标高暂按15.32m设计（若施工时水位高于此标高，吊箱需根据施工情况加高，加高部分内侧需加设支撑）。承台顶面标高13.5m，承台高3.5m，承台底面标高10.0m，承台平面尺寸为9.30（线路方向）×9.30（水流方向）。
钻孔桩直径2.2m，钢护筒直径2.5m，护筒壁厚10mm。钢吊箱尺度：钢吊箱壁板作承台模板，并考虑安装误差及施工误差，钢吊箱平面尺寸（壁板向）为9.33m×9.33m，高6.12m。钢吊箱材质为A3。封底砼厚度0.8m，砼标号C20，[σO]=5.5MPa，[σW]=0.4MPa，[σl]=0.53MPa，[c]=0.67MPa。
总体结构
吊箱围堰主要由底板、侧板、吊（抗浮）杆、支撑（抗拉）杆等组成。
底板由面板、次梁、角钢、主梁等组成。面板采用6mm钢板，次梁采用厚为6mm的63扁钢，∠63×63×6角钢加劲肋，主梁采用Ⅰ28a工字钢，围边采用[16a槽钢。
侧板由面板、横筋、竖筋、主梁等组成。面板采用6mm钢板，竖筋采用厚为6mm的100扁钢，横筋采用[10槽钢，主梁采用2][20a槽钢，围边采用∠75×75×8角钢。
为了加强结构的整体性，并充分发挥各杆件的作用，侧板、底板的面板与骨架之间不采用传统的层状连接，而是采用交叉焊接方式，即所有加劲板及肋骨架均与面板焊接，在计算加劲肋和骨架截面模量时，将面板也考虑进去，从而增加了其截面模量值。当然面板内的应力就应该是组合应力。
每个吊箱设16根吊（抗浮）杆，由2根[20槽钢组焊而成，下端与底板肋骨焊接，上端与钢护筒焊接。围堰下沉、灌注封底砼和承台砼时，它起吊杆作用；围堰内抽水时，它起抗围堰浮起作用。
围堰上口四周共设4根Ⅰ36工字钢横置作为加固主梁并与侧板的竖向肋骨焊接牢固，同时于四角由2根[]28槽钢组成方钢作斜撑，斜撑与加固主梁Ⅰ36工字钢焊接牢固。围堰内抽水时，加固主梁同斜撑起抗水压作用；灌注承台砼时，起围堰模板拉杆作用。
钢吊箱围堰加工
钢围堰在工厂加工成大块，其中底板加工成4块，每个侧板加工成3大块。
首先在平整的场上将面板铺在地面，在面板上依次焊接水平加劲肋、竖向加劲肋，水平肋骨、竖向肋骨。由于吊箱侧板光面向内，水压是作用在面板上，通过焊缝传至加劲肋再传至肋骨上的，同时设计计算时，亦是按组合截面计算，所以面板与加劲肋及肋骨之间的焊缝长度和高度必须符合设计要求。这是不同于一般模板加工的关键之处。
底板上位于钢护筒和钢管桩处的预留洞，可在制作台座上根据设计尺寸及现场测量数据扩大5cm切割；在工厂内也可不切割，运到工地后根据护筒和钢管桩的实际位置再行切割。
六、钢吊箱围堰拼装就位
吊箱大块板制作好后用平板车运到工地码头，驳船运至墩旁，利用50t浮吊進行安装，在底板上共设4个吊点，为保证每根钢丝绳均匀受力，起吊钢丝绳下端用夹子连接，以便调整其长度。
起吊钢丝绳调整好后，浮吊将其整体吊起，以护筒作导向，按设计位置下放，第一节下放到水面附近时，在每块底板上安装4个10t倒链，倒链上方挂在钢护筒上口，所有导链都拉紧后，可取掉起吊钢丝绳；逐步安装另三块钢吊箱底板并现场焊成整体，调平后利用50T浮吊分块进行侧板安装，侧板之间为螺栓连接，接缝中加橡胶垫以防水；同时进行吊杆安装。
钢吊箱现场拼装完毕并按设计定位后，下放钢围堰时采用倒链滑车进行，16个10t倒链滑车，吊着围堰底板，由一人指挥同时下放，直至设计标高。下放过程中为避免水流冲击使围堰变位，可先将围堰底板与钢护筒之间的喇叭形缝隙用砂袋填满并用钢筋等物压住。下放到位后，将吊杆与护筒焊接，安装顶部支撑，同时下水检查底板与护筒之间的缝隙是否堵塞完好。然后准备封底砼的灌注。
七、灌注封底混凝土封底混凝土的作用一是作平衡重的主体；二是防水渗漏；三是抵抗水浮力在吊箱底部形成的弯曲应力；四是作为承台的承重底模。封底混凝土灌注是吊箱围堰施工成败的一大关键。主要难点是水位高不稳定，为了保证混凝土质量，在施工中采取了以下几点措施：(1)吊箱定位后至水封前，每天测量其平面位置，观察吊箱是否稳定。(2)水封前潜水员逐一对4根护筒四周进行认真检查，以确保封底时围堰底板不漏混凝土。(3)由于围堰面积不大，导管又对称布置，可从任意一根导管开始灌注。为保证第一斗混凝土灌注后导管埋入其中，导管至底板距离不大于20cm，第一斗砼量在10m3左右。随着砼面的提高再依次往其它导管内灌注砼，基本保持砼面水平。
灌注承台混凝土封底完毕七天后，抽干吊箱内积水，没有漏水现象，说明水封很成功。拆除上挂梁、吊杆，割除钢护筒，清除高出承台底面标高的封底混凝土，然后按传统的方法安设承台钢筋，灌注承台混凝土。
八、取得效果
通过以上对策的实施，乐安河特大桥19#墩右幅承台顺利完成施工，吊箱围堰结构设计合理，定位准确，无渗漏现象，大大提高了施工效益，为整个水下深埋承台施工节约了时间。后面所有水下深埋承台施工是优化方案的直接受益者。
九、总结
景鹰项目部通过对水下深埋承台施工的攻关，丰富了水下深埋基础施工经验，锻炼了大批网络管理人才，提高了结构检算能力，节约了施工成本，通过方案经济、技术、工期比选，提高了工作效率。大大提高了施工效率，基坑支护安全、稳定。施工进度快，安全、质量有保障，取得了业主及监理单位的信任。
我们对水下深埋承台施工技术有了更多的施工经验，并从中总结出了各种施工对策，为水下深埋承台施工能力打下了坚实的基础。
关键词：乐安河特大桥 主桥墩基础承台钢吊箱设计 施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
乐安河特大桥为Ⅰ级公路双线桥是江西景鹰高速公路的重点工程，由中铁七局集团承建。该桥梁总长1208米，全桥由主桥和引桥二部分组成。主桥为45+3×70+45米变截面三向预应力连续单箱单室箱梁结构；引桥分北引桥和南引桥，其分孔为：15×30米，均按五孔一联设置。引桥为预应力砼先简支后联系T梁结构。其中， 16#、17#墩、18#、19#墩位于河道中, 为水中深埋承台, 承台埋深在7m-9m之间。
二、选择方案
常规深埋承台施工有如下四种施工方法：
（1）钢管桩围堰。采用螺旋钢管桩，使用山型钢及T型钢制作锁口，振动锤打拔形成围堰。
（2）钢板桩围堰。采用拉森型钢板桩，振动锤沿锁口插打形成围堰。
（3）钢套箱围堰。钢套箱浮运就位后，拼装下沉、壁内浇注混凝土，高压射水泵结合吸泥机清洗、封底，形成钢套箱围堰。
(4)钢吊箱围堰。用吊车将模板逐步拼装成整体下沉，然后灌注水下混凝土封底。
经过对以上四种方案在成本投入、施工进度、难易程度、材料设备投入、实施性及安全质量等方面的比选，最终确认乐安河特大桥深埋承台施工方案采用钢吊箱施工方案。（方案比选详见下表）
三、设计依据
施工水位：目前施工水位约为12.0m，设计提供的设计常水位15.7m。施工最高水位拟采用15.0m,最低水位12.0m，钢吊箱顶面标高暂按15.32m设计（若施工时水位高于此标高，吊箱需根据施工情况加高，加高部分内侧需加设支撑）。承台顶面标高13.5m，承台高3.5m，承台底面标高10.0m，承台平面尺寸为9.30（线路方向）×9.30（水流方向）。
钻孔桩直径2.2m，钢护筒直径2.5m，护筒壁厚10mm。钢吊箱尺度：钢吊箱壁板作承台模板，并考虑安装误差及施工误差，钢吊箱平面尺寸（壁板向）为9.33m×9.33m，高6.12m。钢吊箱材质为A3。封底砼厚度0.8m，砼标号C20，[σO]=5.5MPa，[σW]=0.4MPa，[σl]=0.53MPa，[c]=0.67MPa。
总体结构
吊箱围堰主要由底板、侧板、吊（抗浮）杆、支撑（抗拉）杆等组成。
底板由面板、次梁、角钢、主梁等组成。面板采用6mm钢板，次梁采用厚为6mm的63扁钢，∠63×63×6角钢加劲肋，主梁采用Ⅰ28a工字钢，围边采用[16a槽钢。
侧板由面板、横筋、竖筋、主梁等组成。面板采用6mm钢板，竖筋采用厚为6mm的100扁钢，横筋采用[10槽钢，主梁采用2][20a槽钢，围边采用∠75×75×8角钢。
为了加强结构的整体性，并充分发挥各杆件的作用，侧板、底板的面板与骨架之间不采用传统的层状连接，而是采用交叉焊接方式，即所有加劲板及肋骨架均与面板焊接，在计算加劲肋和骨架截面模量时，将面板也考虑进去，从而增加了其截面模量值。当然面板内的应力就应该是组合应力。
每个吊箱设16根吊（抗浮）杆，由2根[20槽钢组焊而成，下端与底板肋骨焊接，上端与钢护筒焊接。围堰下沉、灌注封底砼和承台砼时，它起吊杆作用；围堰内抽水时，它起抗围堰浮起作用。
围堰上口四周共设4根Ⅰ36工字钢横置作为加固主梁并与侧板的竖向肋骨焊接牢固，同时于四角由2根[]28槽钢组成方钢作斜撑，斜撑与加固主梁Ⅰ36工字钢焊接牢固。围堰内抽水时，加固主梁同斜撑起抗水压作用；灌注承台砼时，起围堰模板拉杆作用。
钢吊箱围堰加工
钢围堰在工厂加工成大块，其中底板加工成4块，每个侧板加工成3大块。
首先在平整的场上将面板铺在地面，在面板上依次焊接水平加劲肋、竖向加劲肋，水平肋骨、竖向肋骨。由于吊箱侧板光面向内，水压是作用在面板上，通过焊缝传至加劲肋再传至肋骨上的，同时设计计算时，亦是按组合截面计算，所以面板与加劲肋及肋骨之间的焊缝长度和高度必须符合设计要求。这是不同于一般模板加工的关键之处。
底板上位于钢护筒和钢管桩处的预留洞，可在制作台座上根据设计尺寸及现场测量数据扩大5cm切割；在工厂内也可不切割，运到工地后根据护筒和钢管桩的实际位置再行切割。
六、钢吊箱围堰拼装就位
吊箱大块板制作好后用平板车运到工地码头，驳船运至墩旁，利用50t浮吊進行安装，在底板上共设4个吊点，为保证每根钢丝绳均匀受力，起吊钢丝绳下端用夹子连接，以便调整其长度。
起吊钢丝绳调整好后，浮吊将其整体吊起，以护筒作导向，按设计位置下放，第一节下放到水面附近时，在每块底板上安装4个10t倒链，倒链上方挂在钢护筒上口，所有导链都拉紧后，可取掉起吊钢丝绳；逐步安装另三块钢吊箱底板并现场焊成整体，调平后利用50T浮吊分块进行侧板安装，侧板之间为螺栓连接，接缝中加橡胶垫以防水；同时进行吊杆安装。
钢吊箱现场拼装完毕并按设计定位后，下放钢围堰时采用倒链滑车进行，16个10t倒链滑车，吊着围堰底板，由一人指挥同时下放，直至设计标高。下放过程中为避免水流冲击使围堰变位，可先将围堰底板与钢护筒之间的喇叭形缝隙用砂袋填满并用钢筋等物压住。下放到位后，将吊杆与护筒焊接，安装顶部支撑，同时下水检查底板与护筒之间的缝隙是否堵塞完好。然后准备封底砼的灌注。
七、灌注封底混凝土封底混凝土的作用一是作平衡重的主体；二是防水渗漏；三是抵抗水浮力在吊箱底部形成的弯曲应力；四是作为承台的承重底模。封底混凝土灌注是吊箱围堰施工成败的一大关键。主要难点是水位高不稳定，为了保证混凝土质量，在施工中采取了以下几点措施：(1)吊箱定位后至水封前，每天测量其平面位置，观察吊箱是否稳定。(2)水封前潜水员逐一对4根护筒四周进行认真检查，以确保封底时围堰底板不漏混凝土。(3)由于围堰面积不大，导管又对称布置，可从任意一根导管开始灌注。为保证第一斗混凝土灌注后导管埋入其中，导管至底板距离不大于20cm，第一斗砼量在10m3左右。随着砼面的提高再依次往其它导管内灌注砼，基本保持砼面水平。
灌注承台混凝土封底完毕七天后，抽干吊箱内积水，没有漏水现象，说明水封很成功。拆除上挂梁、吊杆，割除钢护筒，清除高出承台底面标高的封底混凝土，然后按传统的方法安设承台钢筋，灌注承台混凝土。
八、取得效果
通过以上对策的实施，乐安河特大桥19#墩右幅承台顺利完成施工，吊箱围堰结构设计合理，定位准确，无渗漏现象，大大提高了施工效益，为整个水下深埋承台施工节约了时间。后面所有水下深埋承台施工是优化方案的直接受益者。
九、总结
景鹰项目部通过对水下深埋承台施工的攻关，丰富了水下深埋基础施工经验，锻炼了大批网络管理人才，提高了结构检算能力，节约了施工成本，通过方案经济、技术、工期比选，提高了工作效率。大大提高了施工效率，基坑支护安全、稳定。施工进度快，安全、质量有保障，取得了业主及监理单位的信任。
我们对水下深埋承台施工技术有了更多的施工经验，并从中总结出了各种施工对策，为水下深埋承台施工能力打下了坚实的基础。