吴立斌
保利长大工程有限公司 广东广州 510000
摘要：钢套箱围堰是为解决水上承台和水上桥墩施工而设计的阻水结构，其作用是通过钢套箱和封底混凝土阻水，为水上承台和水上桥墩的施工提供无水的干施工环境。本文以通明海特大桥为例，阐述了无底钢套箱的施工技术及操作要点，经实践证明，该工法取得了良好的施工效果，为同类工程施工积累了经验。
关键词：通明海特大桥；无底钢套箱；施工技术
1工程概况
1.1 工程简介
东雷高速公路通明海特大桥为湛江第一长跨海大桥。该项目合同段起讫范围为K18+508至K23+800，路线长度为5.292km，其中K18+508至K22+823为通明海大桥西侧主桥及西引桥双向六车道跨海桥梁段。通明海特大桥主桥跨径布置为（146+338+146）m=630m；西引桥采用25m宽幅小箱梁及50m移动模架现浇连续箱梁，跨径组合71x50m+18x25m=4000m。
1.2 结构设计
通明海过渡墩（37#）及西引桥承台（38#～108#）共计140个，整体式承台为4个，分离式支撑承台136个，按照尺寸分为4类，Ⅰ、Ⅱ为整体式结构高桩承台，主要分布在深水区，海床面标高主要是-9.1m～（-12.4m）；Ⅲ为分离式结构承台，41#～47#桩位于深水区，为高桩承台，48#～68#位于海床面，为低桩承台；Ⅳ为分离式低桩承台。根据《港口工程桩基规范JTS 167-4-2012》第4.2.4-2条规定，钢管桩轴向受压承载力Qd可按照下列公式计算：
n——土的层数，n=2；
li——局部冲刷线以下各个土层厚度；
qik——与li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值（KPa）；
qr——桩端处土的承载力设计值（KPa），
γR——单桩轴向承载力分项系数，
β——承载力折减系数，
Qd——单桩轴向受压承载力设计值（KN）；
μ——桩身周长，μ=2.57m；
Ap——桩端截面面积，Ap=2.04×10-2m2；
1.3 气候、水文情况
本地区属南亚热带海洋性季风，年平均气温23℃，极端最高气温38.1℃，极端最低气温2.8℃。年均降雨量1534mm，年最大降雨量2411.3mm，年最小降雨量742.6mm，降雨多集中在4-9月。夏秋台风为主要自然灾害，通过了解湛江气象台记录的风况信息，在夏季以东南风为主，在冬季以偏北风为主，全年风向气候主要为东南东风与东风，其强风向为东北向以及东向，历年年平均风速为3.4m/s，6级以上大风日可有7～20天，沿海岛屿多达34～50天。
2施工工艺
2.1无底套箱施工
2.2.1水流力计算
根据设计图纸，最大水流速度V=1.2m/s，海水容重γ=10.25KN/m³，桥墩形状系数K=0.8。按照《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）4.3.9条规定：
水的重度 
，设计流速V=1.2m/s（取涨退潮最大流速），
护筒阻水面积
圆形桥墩K=0.
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计算得出一般墩处
由于栈桥桥位为曲线，不考虑遮流系数，每根护筒受力一样。
2.1.2 海床面水下开挖准备工作
施工前测量海床面的高程，根据开挖封底高程，确定开挖深度。开挖深度比设计深20cm，以调节底部开挖不平整影响套箱下放。水下开挖采用挖机和泥浆泵相互配合方式。先用挖机将承台底部及周边1m方围内的泥渣采用挖机挖出，用自卸汽车运走。然后用吊锤检测开挖的平整度，尤其套箱模板下放的位置，加密测量。
2.1.3 侧模安装
（1）拼装平台设置在临时拼装平台上，施工前，采用全站仪对围堰内边线进行精确放样，画出套箱位置，焊接临时定位卡。
（2）侧模采用平板车通过施工栈桥分块运输至施工现场，采用履带吊配合安装。
（3）侧模拼接时注意在每道拼接缝之间塞5mm遇水膨胀止水条，防止海潮到来时海水通过拼缝进入承台腐蚀未达到强度的混凝土和钢筋。
（4）套箱模板高度7.0m，安装过程依靠桩基钢护筒焊接侧向支撑，来抵抗施工不平衡荷载和风荷载的影响。
（5）模板的拼装采用大块进行。单个套箱设计分为12块，现场将相邻的3块焊接为一体，减少拼装时间；由于倒角模板的存在，增加每块模板的安装时的侧向稳定性。
2.1.4 套箱下放
（1）反吊架安装后，采用直径22mm的一级钢筋制作的“u”型卡，将反吊架的地脚焊接在钢护筒。
（2）安装4个20吨的电工葫芦，电动葫芦与套箱之间通过卡环、钢丝绳连接，钢丝绳采用直径28mm，卡环采用20吨的。
（3）套箱下放准备工作完成以后，下放之前，同时顶升千斤顶约5cm高度，检查各受力部位焊缝焊接质量及连接质量。
（4）套箱下放到位后，采用钢板将套箱内圈梁焊接在桩钢护筒上，防止底部清理不平整、封底混凝土浇筑荷载、套箱底部局部下沉、抽水后外界水压荷载对套箱的影响。
2.1.5封底混凝土施工
（1）无底套箱封底没有底板，大部分采用水下封底，封底混凝土的质量控制比较困难。4条桩基之间设置一个混凝土预制底板，厚度为15cm；预制板的四周采用碎石和砂袋填垫。
（2）承台封底混凝土采用水下浇筑施工工艺，封底混凝土标号C30。
（3）底板处理后，排潜水员或选择低潮位采用钢丝刷清理钢护筒周围残渣、锈屑及海附着海生物。
（4）封底混凝土施工完成等强以后，解除桩基钢护筒与套箱连接，安装内撑槽钢。
2.2 承台钢筋施工
2.2.1 承台钢筋
对于西引桥承台钢筋，其直径主要由φ12、φ16、φ20、φ25、φ28三级HRB400钢筋构成，上部由两层钢筋构成，底部由三层钢筋构成，钢筋总重如下表。墩身预埋钢筋由φ32钢筋组成。φ32、φ28及φ25钢筋采用直螺纹套筒连接，φ16、φ12钢筋采用绑扎搭接。详见表1。
2.2.2 原材验收
对于原材料，需严格遵守ISO体系有关质量方面要求，控制好原材验收、堆放标识、质量检验等过程检查跟踪，并形成过程记录以备查询。
2.2.3 钢筋下料及制作
承台钢筋及墩身预埋筋均为定尺长12m钢筋。钢筋下料前，已作钢筋防护应做检查。根据施工需要对钢筋进行切断加工，加工时采用砂轮锯或钢筋切断机，承台φ28及φ25钢筋采用开牙直螺纹套筒连接工艺，借助切割机对钢筋进行下料处理，切割端面与钢筋轴线相垂直，断面偏角控制在4°之内。在完成钢筋下料之后，借助螺纹套丝机对钢筋进行套丝处理。其丝头长度需要与钢筋直径保持一致。
2.2.5 钢筋安装
该工程项目对钢筋有着较大的需求量，钢筋的层次以及网格繁多，为了使钢筋放置位置正确以及砼浇筑质量得到有力保障，采用十字交叉绑扎，使上下层网格对齐，层间距正确，并确保钢筋的保护层厚度。墩身预埋钢筋安装必须准确定位，同时由于墩身预埋筋间距（L=15cm）与承台钢筋平面间距不同，安装时为保证预埋钢筋精确度，承台钢筋与墩身预埋钢筋冲突的，得先保证预埋钢筋布设。φ32、φ28及φ25的钢筋下料、对接后转运至施工点安装，φ16钢筋接头采取现场搭接施工，搭接长度不少于84cm，安装时套筒连接接头及搭接接头都必须按规范要求错开。
2.3 砼浇筑和养生
2.3.1 砼配合比设计分析
承台是大体积砼，砼标号为C40海工混凝土，方量如下表。对于大体积砼，其配合比需要以正式施工中外加剂、粉煤灰、水泥、砂石料以及水泥等实际性能为基础，开展交叉配合比的相关试验，对砼施工最佳配合比进行确定。然而需要遵守相关原则，爱大体积砼中，需要以低水热水泥为主要原料，同时采取掺加外加剂与粉煤灰的双掺技术，降低砼入仓温度等手段，以提升砼性能，使其水化热得到有效控制。
2.3.2 混凝土浇筑工艺
（1）承台混凝土浇筑
分离式承台采用一次浇筑，整体承台采用两次浇筑。承台工程量详见表2。
（2）混凝土生产供应
搅拌站为施工作业提供砼料，其运输车的实际载量是8m³，运输频率为45min/车次，为其配备9台左右的运输车以及2台输送泵，则砼供应速度能达到80m3/h，同样能够使承台砼浇筑强度实际要求得到充分满足。
（3）浇筑工艺
在引桥承台砼浇筑中，由2套输送泵泵送，若外界施工温度大于25°，则在砼运输车和泵管上盖湿麻袋辅助散热。泵管悬空高度不超过2m，浇注混凝土时应在承台两端同时向中部浇注，考虑砼均匀分布，在浇注过程中四周临时操作系统中，进行分区布料和振捣安排，保证责任落实到个人。
（4）承台砼养护
承台砼浇筑完后，采用冷却管持续通水14天，铺设麻袋等保水材料于承台砼表面浇水养生，水面高度保持20～30cm，使承台砼内外保持温差不大的环境。
3 结束语
综上所述，钢套箱可作为承台施工的围堰和模板也作为后期通航承台防撞设施，其施工技术具备施工方便、工期短、安全、经济的特点。通明海特大桥无底钢套箱实际使用效果良好，起到了止水和承台模板的作用，为同类施工提供了一定的参考价值。
参考文献：
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[2] 许炳刚.浅析水中墩系梁钢套箱围堰施工技术[J]. 门窗. 2013（05）
[3] 梁国卿，邓泽城，龚慧星.承台钢套箱围堰施工过程有限元分析[J]. 公路. 2017（05）
论文作者:吴立斌
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第21期
论文发表时间:2019/7/9
标签：钢筋论文; 混凝土论文; 封底论文; 围堰论文; 引桥论文; 大桥论文; 承载力论文; 《建筑模拟》2019年第21期论文;