关键词:海湾深水区；有底钢吊箱 ;施工技术研讨
1.工程概况
1.1工程简介
普湾跨海大桥位于大连市普湾新区松木岛东南部海域，是渤海大道一期工程中一座跨海特大桥，总长2245m,主桥全长740m(70m+5×120m+70m)预应力混凝土悬浇变高度连续箱梁，引桥7×40m跨度为预制T梁,桥梁为分离式双幅桥，单幅桥宽16.5m.其中10#、11#、12#、13#墩在海湾深水中高桩承台。
承台底标高：-2.6m，承台顶标高+0.9m；桩径2.20m；10#～13#墩共有承台8座，承台长15.52m，宽9.6m，高3.5m，根据防冰设计要求承台顶面向下2.7m范围内除分隔带侧以外的外露面采取花岗岩镶面，承台施工时分两个阶段进行，第一阶段施工底层80cm承台，第二阶段施工上层270cm承台。
1.2水文条件
拟建桥区位于纵跨普兰店湾，普兰店湾最高高潮位1.99m，最低高潮位0.54m；最高低潮位1.60m，最低低潮位-0.81m；平均海平面1.29m，最大潮差2.73m，平均潮差1.45m，流速0.77m/s。水深变化复杂，总体呈南浅北深，由湾顶东北—西南河流入海方向有深沟分布，个别地段水深超过18m，拟建主桥区最大水深达13m。
2.有底钢吊箱设计
2. 1结构方案形式选择
钢吊箱是墩台施工特殊设计的临时性阻水结构，通过有底钢吊箱侧板和封底混凝土进行临时阻水，为墩台施工提供作业环境。采用单壁钢吊箱满足强度、刚度及稳定性要求，并且加工容易，钢材用量小；利用钻孔桩钢护筒，钢吊箱位置定位精度较高，且较为容易；所以，本桥通过现场实际、经济效益等综合比选采用有底单壁钢吊箱施工方案。
2.2有底钢吊箱结构设计方案
根据承台尺寸(15.52 m×9.6m×3.5m)，考虑钢吊箱定位误差，围堰净尺寸超出承台实际尺寸0.1m，确定吊箱的平面尺寸为15.72m ×9.8m;整体立面结构尺寸由施工最高水位至少0.5 m以上、防浪高度、承台底标高和封底混凝土厚度确定，吊箱侧板顶设计标高为+2.4 m，底板设计标高-3.6 m，高度为6m（3×2m）。封底混凝土采用强度C30，厚度为1.0m,
2.2.1有底钢吊箱底板系统
考虑到施工设备、施工环境及施工难易程度等因素，吊箱底板采墩台施工结束后不拆除的单次结构。另外结合经济、施工工艺(底板分块加工、现场运输拼装)等因素，吊箱底板采用在钢板下部焊接肋骨和加劲肋的结构形式,由［200×75×9/11槽钢沿纵横方向焊接作为底龙骨，［80×43×5/8槽钢做纵肋，底面板采用6mm钢板铺设在底龙骨上并与底龙骨焊接。
2.2.2有底钢吊箱侧板系统
侧壁模板主要是起围护止水的作用，侧板由28b工字钢做竖向加劲肋，［8槽钢做横肋和6mm钢板做面板焊接而成，属于单壁结构，主要受水平荷载，当吊箱封底混凝土达到强度且箱内抽水完成时，钢吊箱内部外界水头差为最大，是最不利工况 。对侧板面板、水平加劲肋、竖向加劲肋、焊缝等进行挠度和强度检算，确保构件的变形与应力满足规范要求。侧板与底板之间采用螺栓连接；侧板之间接缝处竖楞采用100×10角钢，设置10mm（压缩后4mm）橡胶条以止漏。
2.2.3有底钢吊箱箱内支撑系统
内支撑的作用是在钢吊箱就位抽水后承受由侧板传递的水压力。在壁板计算时可得到内支撑所受荷载，进而进行其各项验算内支撑设1层，为56a工字钢与直径273mm螺旋管焊接而成的桁架结构。
2.2.4有底钢吊箱悬吊系统
吊挂系统由底横梁、吊杆、承力横梁及承力纵梁组成，是以群体钻孔桩护筒为依托，将底板上的重力荷载传递给钢护筒:底托架→下称承重梁→吊杆→上承力横梁→承力纵梁→钢护筒。
钢护筒上拼装2组双片单层贝雷梁作为承力纵梁;在纵梁上安装与吊箱底板横梁相对应的（7组）双拼56a工字钢作为承力横梁;吊杆是由32mm精轧螺纹精扎螺纹钢筋及与之配套的连接器、锚具螺帽组成，每根横梁上部4根吊杆，吊杆下端固定在底板的承重横梁上。双拼I56a型钢（下承重梁）和2[32槽钢型钢（底托架）。
3钢吊箱施工技术要点
3.1钢吊箱施工工艺流程
钢吊箱施工工艺流程如图1所示。
.png)
图1 钢吊箱施工工艺流程图
3.2施工操作平台搭建
为了便于吊箱模板的拼装、下放及加固，封底混凝土和承台混凝土的浇注，在主墩承台一侧搭建操作平台。主墩承台操作平台宽9m，长22m，平台面标高为+2.4m（与栈桥桥面标高一致）。
平台基础采用钢管桩，钢管桩采用Φ610×10螺旋管（每根长21米）；纵桥向铺设2×56A工字钢连接钢管桩作为纵梁，纵梁与钢管桩焊接；横桥向铺设9组贝雷梁作为横梁，间距0.9m；横梁上铺设I25a工字钢分配梁，间距0.3m；分配梁上铺设8mm厚钢板，详见施工平台立面示意图。
.png)
图2 施工平台立面示意图
3.3钢吊箱拼装及下放
钢吊箱加工分块制作完成后运至现场，底板分六块，侧板竖向3节，每节2m，长边方向上分两块，短边方向上每侧一块。每节吊箱箱侧板完成后，需要对焊缝质量进行检查，合格后进行该钢吊箱试拼，确保钢吊箱的加工质量和加工误差符合规范要求。
在+2.0m处钢护筒上焊接牛腿作为临时拼装平台下承重梁的支点，根据其临时拼装平台的结构形式，从下往上依次为双拼I56a型钢（下承重梁）和2[32槽钢型钢（底托架）。
.png)
图 3钢吊箱悬吊系统示意图
承重梁架设在切割至同一标高的桩基钢护筒上，悬吊下放采用12台10t手动葫芦下沉吊箱，吊杆Ф32精扎螺纹钢穿过承重梁连接其和底托架，建立悬吊系统。
为确保下放施工的安全，保证下放过程中每个吊点的受力均匀，按每次下放5cm的速度进行下放，且下放过程中要求每个吊点下放设置一人，并由专人鸣哨统一指挥下放。钢吊箱下放前，对每根螺纹钢进行检查，如发现有损坏的螺纹钢应及时更换，并要求在螺纹钢上每10cm作一刻度标记，以便下放控制，按照使用规程使用手拉葫芦安全下放。在下放过程中全程跟踪测量，最后依靠测量系统来复核吊箱的空间位置。充分确定好吊箱的理论空间位置后，用对称调节手拉葫芦，设置对拉导链顶拉的方法对吊箱进行纠偏，最终满足设计及规范要求为止。
3.4 有底钢吊箱定位
3.4.1平面控制
在施工平台上设置各轴线控制点的延长控制轴线，作为钢吊箱现场拼装、下放使用。吊箱沉至设计高程后，复核其平面位置，如不满足要求，可采用对称调节手拉葫芦，设置对拉倒链顶拉的方法对吊箱进行纠偏，当满足设计误差要求后，吊箱侧板的4个角相邻近护筒之间，采用用短型钢焊接定位；
3.4.2高程控制
水准基准点用三等水准的方法传递到施工平台上；钢吊箱下放前将高程控制点布设在钢护筒上，钢吊箱下放过程中复核各高程控制点；
3.4.3垂直控制
根据施工现场的实际情况，采用吊线锤的方法进行钢吊箱垂直度控制。
3.5桩周封堵及水下封底混凝土浇筑
在浇筑封底混凝土前，需对有底钢吊箱清理及底板封堵工作，采取以下施工措施要点。
3.5.1清理钢吊箱底板和钢护筒外壁
在封堵钢吊箱底板与钢护筒间的缝隙前，由潜水员在水下用高压水枪配合钢刷清除钢护筒外壁的水锈和其他杂物，以保证封底混凝土与钢护筒之间有足够的握裹力;并清除钢吊箱底板上的沉淀物。
3.5.2封堵钢吊箱底板与钢护筒间的缝隙:
封堵施工环节比较重要的，直接影响到封底混凝土与钢护筒之间握裹力。本工程钢吊箱底板封堵采用抱箍封堵和麻袋装混凝土堵漏相结合的方法进行施工，其施工技术要点如下。
首先钢吊箱底板下放时，将封堵钢板安放于护筒周围，封堵时由潜水员在水下采用螺栓将各封堵钢板连接成一个整圆，尽量秘贴钢护筒。
当出现封堵钢板与钢护筒之间或各封堵钢板之间不密贴，需要采用麻袋装混凝土对不密贴处进行封堵。
施工封堵底板时，由技术员对封堵钢板进行编号并依次封堵，避免出现遗漏现象。由于底板上部横支撑、悬吊系统等结构比较复杂，在潜水员施工前须进行结构位置及安全交底介绍，确保清楚各结构的所在位置。完成后，经历一个涨落潮的考验之后，再次复核，确保封堵准确无误。
3.5.3封底混凝土施工
采用垂直导管法水下浇注，导管为φ273钢螺旋管，导管水密性承压试验试验合格后才能使用，导管下口距底板25cm左右。根据每次首盘连续灌注砼的体积、搅拌站生产能力、砼扩散半径、砼的初凝时间等因素，确定混凝上浇注布置方式,为在短边方向每排布设三根导管，总共设置5排。
封底砼浇筑顺序是按照导管的布置依次进行，同时应对称交错灌注。封底砼灌注方法与钻孔桩砼灌注相同，在砼灌注过程中，为确保混凝土的整体性，应避免混凝土的接缝面出现终凝现象。灌注过程中，技术人员采用吊锤随时检查砼浇筑上升标高及导管埋置砼深度，重点是检查钢护筒周边砼是否灌注质量，避免护筒边出现漏水，以确保整个围堰内的封底混凝土标高满足施工设计要求。
封底混凝土浇筑完成导管拔出后，采用自制端部焊有40cm方铁板的长钢管对封底混凝土表而进行收面，保证混凝土浇筑面设计标高及平整度。
3.6施工墩台
当封底混凝土强度等级达设计强度85%以上时，采用水泵抽出吊箱内积水，将抗浮工钢焊于封底混凝土上面的护筒根部，切除多余钢护筒，拆除吊箱承吊系统并进行桩头凿除，在无水环境中施工承台，最后进行蓄水养护必须保证钢吊箱不漏水。
3.7拆除钢吊箱
承台混凝土强度达到设计强度的100%后，进行吊箱拆除。吊箱拆除施工与拼装下沉施工工艺基本相同，但施工顺序相反。
侧板应先拆除短边，然后拆除长边。首先在侧板上焊接吊点，并用平板驳船上50t吊车吊住侧壁板和预设的钢丝绳卡扣固定侧板，防止其移动或掉落;然后让潜水员将水中侧板上的螺栓按从下到上的顺序逐一解开;潜水员将连接螺栓全部解开并远离钢吊箱后，将侧壁板吊装到施工平台，汽运出场解体。
4.结束语
结合大连普湾区跨海大桥深水高桩承台施工实际情况，通过现场研究，对潮汐、海浪、海中流水、浮力等影响钢吊箱强度刚度稳定性综合考虑，设计合理结构及确定安全可靠施工工艺，包括运输、拼装下沉、封底混凝土浇筑等过程的技术参数及控制要点，己经成功地完成了全部承台的施工任务，取得了良好的工程效果，对以后的工程具有指导意义和参考价值。
参考文献:
[1]何兆益，周水兴，邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京: 人民交通出版社，2001.
［2］庞建军，肖建军.高桩承台钢吊箱围堰施工工艺明[J].铁道建筑， 2006(5):27-31.
［3］刘成钢，茹启江，陈琳，王震.海域深水区高桩承台钢吊箱围堰施工技术[J].建筑技术，2016（6）：533-536.
论文作者:董永欢
论文发表刊物:《城镇建设》2020年2月5期
论文发表时间:2020/4/30