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摘 要：港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，是连接香港特别行政区、广东省珠海市、澳门特别行政区的大型跨海通道。CB04标非通航孔桥墩台采用预制安装的形式，最大重量达到3200t。墩台预制安装作为一种全新的施工技术，通过分离式胶囊柔性止水、整体装配式套箱安拆及止水，达到全面止水的目的确保后浇孔施工的顺利进行，达到了预期的目标。
关键词：预制墩台 装配式 套箱 安拆 止水
1.工程概况
港珠澳大桥CB04标非通航孔桥采用110m跨钢箱连续梁桥，以通航孔桥为界，东侧非通航孔桥里程桩号为K22+083～K27+253，跨径组合7×（6×110）+（5×110）=5170m，西侧非通航孔桥里程桩号：K28+247～K29+237，跨径组合：5×110+4×110=990m。
共55个墩，桩基采用钢管复合桩桩基础，承台与墩身采用预制安装施工工艺，承台顶与海床面基本持平。
承台尺寸分14.8m×11.1m×4.5m高及16.0m×12m×5m高两种，墩身尺寸分10m×3.5m、12m×4m及10m×4m三种，墩台高度18.25m～26.65m，最大重量2794T，墩台结构见图1。
墩台在中山预制场预制，通过大型驳船运输至施工现场，由大型浮吊进行吊装；承台与钢管桩之间通过6个预留孔内的后浇孔混凝土进行连接。
图1 墩台结构示意图
2.止水方案综述
承台安装止水采用分离式胶囊柔性止水+装配式套箱止水方案。钢管复合桩与承台之间为分离式胶囊柔性止水，承台面为装配式套箱止水。
3.整体装配式套箱结构设计
根据承台结构尺寸的不同，套箱分为两种，即16×12m及14.8m×11.2m两种。套箱内边比承台每边大6cm。其中16m×12m类型套箱的重量为216t，14.8m×11.2m类型套箱的重量为194t。套箱设计成整体装拆的形式，具体见图2。
（1）套箱壁板结构
面板为6mm厚钢板；
横向主梁为HW390×300型鋼，间距为100～250cm，根据内撑的位置设置；
竖向主梁为HW390×300型钢，间距为150～180cm，根据内撑及反压牛腿的位置进行设置；
竖向加劲肋为HW125×125型钢，横向加劲肋为100×8mm钢板条，间距均为50cm。
（2）套箱内撑
内撑水平杆为φ245×δ20mm钢管，竖杆及斜杆为φ140×δ8mm钢管。
内撑与墩身接触的位置设置可调节螺杆，使套箱与墩身接触紧密，可调节螺杆采用内套形式，为φ168×δ16mm钢管，采用螺纹调节。钢管前段设置薄橡胶皮，防止对墩身混凝土表面产生刮痕或损伤。
为方便整节墩身施工套箱的拆除，套箱短边方向内撑采用铰接的形式，钢套箱拆除起吊时，内撑会随之下落，逐步靠在套箱内壁上。
图2 套箱整体安装平面图
4.整体装配式套箱与承台间止水设计
套箱与承台间通过GINA止水橡胶的压缩实现止水。GINA止水橡胶通过压梁固定在套箱牛腿底部，沿牛腿底板布置一周，与钢套箱同步安装。GINA止水带压缩完成后，通过楔形块将其锁紧，同时将套箱与混凝土块拉紧，形成稳固体系。
（1）销的抗弯抗剪承载力、刚度计算
销的直径为40mm，跨度为22.6cm，荷载作用宽度为12.6cm。
根据MIDAS有限元分析计算得知在10kN（约1t）的荷载作用下，销的弯曲应为、剪切应力、变形分别为：64.8MPa、5.3MPa、0.085mm。即销主要以抗弯应力控制，可承受约30kN（3t）的荷载。
（2）GINA橡胶止水带计算
2.0m桩基承台用套箱止水带周长为48m，套箱的重量为194t，套箱拆除时的浮力为12.3t；
2.2m桩基承台用套箱止水带周长为52m，套箱的重量为216t，套箱拆除时的浮力为13.2t。
因此正常使用工况下：
2.0m套箱作用在止水带上的分布荷载为194/48=4.04t/m；
2.2m套箱作用在止水带上的分布荷载为216/52=4.15t/m。
拆除时止水带会回弹：
2.0m套箱作用在止水带上的分布荷载为（194-12.3）/48=3.78t/m；
2.2m套箱作用在止水带上的分布荷载为（216-13.2）/52=3.9t/m。
因此按上述压力荷载进行GINA橡胶止水带的设计，止水带断面见图3。止水采用双头GINA橡胶止水带，高度为130mm，宽度为250mm。
图3 GINA止水带断面图
取一半截面进行建模，根据计算，可得1/2GINA橡胶止水带的压力-压缩量曲线见图4。
图4 GINA橡胶止水带的压力-压缩量曲线
图中，竖列为2×压力（kN），横列为压缩量（mm）。
在3.78t/m（即图中竖列18.9）的压力下，GINA橡胶的压缩量约为51.5mm，压缩率为51.5/130=39.6%；
在3.9t/m（即图中竖列19.5）的压力下，GINA橡胶的压缩量约为52mm，压缩率为52/130=40%；
在4.04t/m（即图中竖列20.2）的压力下，GINA橡胶的压缩量约为53mm，压缩率为53/130=40.7%；
在4.15t/m（即图中竖列20.8）的压力下，GINA橡胶的压缩量约为53.5mm，压缩率为53.5/130=41.1%。
承台顶面与GINA止水橡胶接触，在自重作用下，压缩橡胶条，使之产生变形，填充套箱牛腿底板与承台顶面空隙，形成止水屏障。承台预制时，严格控制承台顶面平整度。
5.整体装配式套箱的安装和拆除
套箱吊装之前先将可调节内撑往回缩，确保内撑之间的间距大于墩身的宽度，采用浮吊进行吊装。套箱下放到位后将销轴穿进承台面预埋的混凝土限位块孔内（穿好开口销），然后对称预紧牛腿处螺栓。同时将内撑可调节螺杆旋出顶紧墩身。
套箱的拆除工序与安装刚好相反，先拆除预埋混凝土块与套箱牛腿之间的联系（即拧松锚固螺栓→敲松楔形块→拔出销轴），再根据内撑水平杆布置情况，往套箱内逐级灌水，分层松开内撑与墩身之间的可调节螺杆，然后连接吊具起吊套箱。
6.结语
港珠澳大桥预制墩台整体装配式套箱为桥梁工程施工提供了一种简便的止水施工技术；该套箱自重轻，安拆简便，止水效果良好，周转速度快，达到了预期的目标，适合预制墩台后浇孔施工时采用。
参考文献
[1] 中交公路规划设计院有限公司，日本株式会社长大.港珠澳大桥主体工程桥梁DB01标段施工图设计[M].2012
关键词：预制墩台 装配式 套箱 安拆 止水
1.工程概况
港珠澳大桥CB04标非通航孔桥采用110m跨钢箱连续梁桥，以通航孔桥为界，东侧非通航孔桥里程桩号为K22+083～K27+253，跨径组合7×（6×110）+（5×110）=5170m，西侧非通航孔桥里程桩号：K28+247～K29+237，跨径组合：5×110+4×110=990m。
共55个墩，桩基采用钢管复合桩桩基础，承台与墩身采用预制安装施工工艺，承台顶与海床面基本持平。
承台尺寸分14.8m×11.1m×4.5m高及16.0m×12m×5m高两种，墩身尺寸分10m×3.5m、12m×4m及10m×4m三种，墩台高度18.25m～26.65m，最大重量2794T，墩台结构见图1。
墩台在中山预制场预制，通过大型驳船运输至施工现场，由大型浮吊进行吊装；承台与钢管桩之间通过6个预留孔内的后浇孔混凝土进行连接。
图1 墩台结构示意图
2.止水方案综述
承台安装止水采用分离式胶囊柔性止水+装配式套箱止水方案。钢管复合桩与承台之间为分离式胶囊柔性止水，承台面为装配式套箱止水。
3.整体装配式套箱结构设计
根据承台结构尺寸的不同，套箱分为两种，即16×12m及14.8m×11.2m两种。套箱内边比承台每边大6cm。其中16m×12m类型套箱的重量为216t，14.8m×11.2m类型套箱的重量为194t。套箱设计成整体装拆的形式，具体见图2。
（1）套箱壁板结构
面板为6mm厚钢板；
横向主梁为HW390×300型鋼，间距为100～250cm，根据内撑的位置设置；
竖向主梁为HW390×300型钢，间距为150～180cm，根据内撑及反压牛腿的位置进行设置；
竖向加劲肋为HW125×125型钢，横向加劲肋为100×8mm钢板条，间距均为50cm。
（2）套箱内撑
内撑水平杆为φ245×δ20mm钢管，竖杆及斜杆为φ140×δ8mm钢管。
内撑与墩身接触的位置设置可调节螺杆，使套箱与墩身接触紧密，可调节螺杆采用内套形式，为φ168×δ16mm钢管，采用螺纹调节。钢管前段设置薄橡胶皮，防止对墩身混凝土表面产生刮痕或损伤。
为方便整节墩身施工套箱的拆除，套箱短边方向内撑采用铰接的形式，钢套箱拆除起吊时，内撑会随之下落，逐步靠在套箱内壁上。
图2 套箱整体安装平面图
4.整体装配式套箱与承台间止水设计
套箱与承台间通过GINA止水橡胶的压缩实现止水。GINA止水橡胶通过压梁固定在套箱牛腿底部，沿牛腿底板布置一周，与钢套箱同步安装。GINA止水带压缩完成后，通过楔形块将其锁紧，同时将套箱与混凝土块拉紧，形成稳固体系。
（1）销的抗弯抗剪承载力、刚度计算
销的直径为40mm，跨度为22.6cm，荷载作用宽度为12.6cm。
根据MIDAS有限元分析计算得知在10kN（约1t）的荷载作用下，销的弯曲应为、剪切应力、变形分别为：64.8MPa、5.3MPa、0.085mm。即销主要以抗弯应力控制，可承受约30kN（3t）的荷载。
（2）GINA橡胶止水带计算
2.0m桩基承台用套箱止水带周长为48m，套箱的重量为194t，套箱拆除时的浮力为12.3t；
2.2m桩基承台用套箱止水带周长为52m，套箱的重量为216t，套箱拆除时的浮力为13.2t。
因此正常使用工况下：
2.0m套箱作用在止水带上的分布荷载为194/48=4.04t/m；
2.2m套箱作用在止水带上的分布荷载为216/52=4.15t/m。
拆除时止水带会回弹：
2.0m套箱作用在止水带上的分布荷载为（194-12.3）/48=3.78t/m；
2.2m套箱作用在止水带上的分布荷载为（216-13.2）/52=3.9t/m。
因此按上述压力荷载进行GINA橡胶止水带的设计，止水带断面见图3。止水采用双头GINA橡胶止水带，高度为130mm，宽度为250mm。
图3 GINA止水带断面图
取一半截面进行建模，根据计算，可得1/2GINA橡胶止水带的压力-压缩量曲线见图4。
图4 GINA橡胶止水带的压力-压缩量曲线
图中，竖列为2×压力（kN），横列为压缩量（mm）。
在3.78t/m（即图中竖列18.9）的压力下，GINA橡胶的压缩量约为51.5mm，压缩率为51.5/130=39.6%；
在3.9t/m（即图中竖列19.5）的压力下，GINA橡胶的压缩量约为52mm，压缩率为52/130=40%；
在4.04t/m（即图中竖列20.2）的压力下，GINA橡胶的压缩量约为53mm，压缩率为53/130=40.7%；
在4.15t/m（即图中竖列20.8）的压力下，GINA橡胶的压缩量约为53.5mm，压缩率为53.5/130=41.1%。
承台顶面与GINA止水橡胶接触，在自重作用下，压缩橡胶条，使之产生变形，填充套箱牛腿底板与承台顶面空隙，形成止水屏障。承台预制时，严格控制承台顶面平整度。
5.整体装配式套箱的安装和拆除
套箱吊装之前先将可调节内撑往回缩，确保内撑之间的间距大于墩身的宽度，采用浮吊进行吊装。套箱下放到位后将销轴穿进承台面预埋的混凝土限位块孔内（穿好开口销），然后对称预紧牛腿处螺栓。同时将内撑可调节螺杆旋出顶紧墩身。
套箱的拆除工序与安装刚好相反，先拆除预埋混凝土块与套箱牛腿之间的联系（即拧松锚固螺栓→敲松楔形块→拔出销轴），再根据内撑水平杆布置情况，往套箱内逐级灌水，分层松开内撑与墩身之间的可调节螺杆，然后连接吊具起吊套箱。
6.结语
港珠澳大桥预制墩台整体装配式套箱为桥梁工程施工提供了一种简便的止水施工技术；该套箱自重轻，安拆简便，止水效果良好，周转速度快，达到了预期的目标，适合预制墩台后浇孔施工时采用。
参考文献
[1] 中交公路规划设计院有限公司，日本株式会社长大.港珠澳大桥主体工程桥梁DB01标段施工图设计[M].2012