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摘要：本文针对主桥水中墩位置水位高、河床地质复杂、水流速快、水位起落涨幅不定等等特点，采用双壁钢套箱大方案，利用钻孔灌注桩的钢管桩平台和定位钢护筒作为套箱下放、就位的作业平台和定位、导向、固定设施进行施工，总结出本工法，为今后施工同类型的深水基础提供技术指导与施工经验。
关键词：钢套箱围堰承台；施工工艺；安全措施，设计
1工程概况
珠海双湖路跨鸡啼门特大桥主桥为大跨度预应力混凝土部分斜拉桥，主墩为深水基础，综合考虑水深地质、地下水等情况，9#、10#墩系梁采用单壁钢吊箱围堰施工，11#、12#、13#墩承台采用双壁钢围堰施工。在施工平台上采用两台50t履带吊机进行钢套箱拼装施工。主墩承台采用双壁钢套箱围堰方案施工，分层浇筑成型。其中12#、13#墩双壁钢套箱围堰结构图如下：
图1 12#、13#墩双壁钢围堰结构图
双壁钢套箱围堰是基础施工的挡水结构，采用双壁自浮式结构。为了满足钢围堰的平稳下沉及纠偏要求，钢围堰在平面上分成多个互不连通的隔舱，以使围堰在下沉、灌水、分舱灌注混凝土时保持稳定。围堰内壁设置钢支撑连接。具体依据专项设计确定。
2双壁钢套箱制作、运输、定位、下沉
钢套箱围堰施工流程：钢套箱加工→拼装钢套箱→钢套箱围堰内吸泥下沉。
双壁钢套箱围堰在两岸钢结构加工厂分块制造，在钢平台上组拼完成后，采用2台50T履带吊分节下放。再通过射水、抓泥、吸泥等方式清理堰内土，清理出来的淤泥通过罐车运输至指定的弃土场（同造孔泥浆处理纳泥区）处理。并使围堰下沉到设计标高，然后浇筑封底砼。
（1）双壁钢围堰加工制作及运输
双壁钢围堰在岸上加工厂分块加工，加工完成并经试拼检验合格后，分块装车运至临时码头，然后再由码头装船运至墩身拼装现场。
组拼工序为：外壁板竖向加劲角钢、水平桁架弦板、水平撑、隔舱板、内壁加劲角钢、内壁板、脱胎模翻身、焊接成件。拼装时要求上下隔舱板对齐，各相邻水平桁架弦板对齐，上、下竖向加劲角钢允许不对准，但必须和水平桁架弦板焊牢。内外壁钢板拼缝不能对接焊时，允许采用搭接焊或贴板焊接，但必须满焊，并保证全焊水密结构的可靠性。
（2）墩位平台上钢围堰的组拼及下放水
在施工平台上采用两台50T履带吊进行钢套箱拼装施工，拼装完成后采用葫芦倒链进行安装施工。
在首节钢围堰锁定后，向其隔仓内灌注混凝土和向夹壁内加抽水等措施以调平围堰，并予留一定的干舷高度，使其处于待拼次节围堰的状态。以后每一节段船运到围堰旁，由浮吊起吊与首节或上一节进行焊接，每接高一节既均匀下沉，并予留相应的干舷高度，以便接高下一节时施焊作业。
双壁钢围堰在水中是以隔舱内灌水下沉。如遇到刃角有变形时可灌1.0m～3.0m的刃角砼。
在围堰的内壁面上对应承台的四只角钢护筒的位置，上下各安放用型钢制作钢套箱下沉时竖向定位系统。即横纵向的水平限位系统竖向起着导向作用。如果围堰偏时在平潮位用50t手动油压千斤顶进行调控。
围堰的适当位置安设两处补水孔直径30cm的钢管长1.7m水平穿过围堰壁并周围焊牢，钢管端头焊有法兰盘，对应有一块套钻孔眼的堵头钢板，不用时加上橡胶垫圈用螺栓拧上，或用潜水人员进行水下操作。
围堰落河床工作应尽量安排在水位低、流速小时进行。落河床前对墩位处河床进行一次全面的测量，若不能满足围堰落河床后使围堰进入稳定深度及围堰露出水面的高度时，则应根据实际情况，调整围堰落河床时高度，以满足围堰落河床的各项要求。
围堰落河床后，应继续接高并在围堰内填充混凝土，增加围堰重量，辅以在围堰内吸泥，使围堰迅速下沉。如此接高、填充混凝土、吸泥作业交替进行，直至围堰刃脚到达设计高程。
围堰吸泥下沉时应根据围堰位移和倾斜情况调整吸泥位置，以保证围
围堰在允许范围内下沉。吸泥时还要经常观察围堰内、外水头差、注意随时补水，避免大的翻砂。
钢围堰着床是钢围堰施工中的一道重要关键工序，钢围堰着床后的位置和倾斜率对钢围堰以后的下沉，乃至钢围堰落到设计高程时的质量都有重要影响。不过本桥可选择在平潮时，基本没有多大流速的条件下着床。通过在钢围堰的隔舱内灌水以调平围堰这样可以反复几次。
当围堰接高下沉至刃尖距河床0.5米左右即停灌水下沉，通过反复纠偏以实现围堰的精确定位。然后均匀灌水，快速实现围堰刃脚的着床，继之以均匀吸泥下沉使围堰下沉到位。
（3）围堰内清基
钢围堰下沉确认合格后，既可进行清基工作。清基到位后，则可进行水下混凝土封底。
5）围堰内水下混凝土封底
围堰内水下封底混凝土厚3.5米。浇筑封底混凝土采用泵送多点用导管浇筑封底混凝土，因封底混凝土数量大，为提高混凝土流动性和延长混凝土的初凝时间，混凝土中掺加适量的缓凝型减水剂（30小时缓凝时间）和粉煤灰。
水下混凝土浇筑过程中应注意的事项：用测深锤每隔一段时间，测出混凝土表面标高，将原始资料记录下来，随时告诉现场值班技术员，用以指导各导管提升及下料，要求混凝土均匀上升，以免造成混凝土面高低偏差过大，同时，也避免导管埋置过浅而使导管悬空，混凝土浇筑终结时，尽量调平混凝土表面平整度。灌注水下混凝土时，准备多套导管提升装置，防止混凝土堵管。
封底混凝土达到设计强度后，进行围堰抽水，边抽水边完成剩余支撑。在承台底设计标高以上钢护筒割除，将封底混凝土表面找平。
3钢围堰定位测量控制
通过测量钢围堰的4个轴线控制点高程，可以计算出钢围堰的倾斜度。然后用倾斜度和钢围堰高计算出钢围堰的倾斜值。
根据钢围堰下沉到位后所测得的轴线控制点1′、3′或2′、4′两点坐标求出它们与桥轴线的夹角，即为钢围堰扭角。钢围堰下沉到位后，可以直接采用GPS-RTK测量模式测出钢围堰的顶面轴线控制点坐标。同时用徕卡全站仪极坐标法进行检核，保证所测数据准确。钢围堰扭转测量示意图见下图。
图2钢围堰GPS观测示意图
图3钢围堰扭转测量示意图
4封底混凝土施工
在双壁钢围堰精确就位后，安排潜水员进行水下作业，对围堰内基底进行清理、封堵，以保证封底质量。预埋钻孔钢护筒，要求钢护筒尽可能插入河床；要做好各钢护筒位置高程的测量工作，使护筒下口尽可能与河床吻合，并保证处于垂直状态，钢护筒中心与钻孔桩中心的纵横偏差小于5cm，同时为防止混凝土浇筑过程中推动钢护筒，造成位移，需对钢护筒进行固定处理。
（1）封底混凝土浇注平台搭设
封底平台主要由贝雷梁、I32b、钢箱梁、平台木板及栏杆组成。
（2）浇注导管布置
封底混凝土导管采用内径Φ325mm、壁厚δ=10mm的无缝钢管制作，管节长度为6m、3m、2m及1m等四种，管节之间采用快速螺纹接头连接。导管使用前作水压、水密试验，合格后使用。试验的水压按导管超压力的1.2倍取值。根据以往桥梁的施工经验，导管的作用半径按照5.0m考虑。导管底口距离钢套箱底板20cm左右。
（3）混凝土配合比
混凝土配合比的合理设计，是封底成功的重要因素之一，除采用双掺技术提高混凝土的和易性、流动性及稳定性外，还对封底混凝土其它性能指标进行了规定。在封底混凝土浇筑过程中，根据具体情况，对混凝土配合比不断地进行调整，严格控制混凝土的性能，使得混凝土的各项指标均满足要求封底混凝土的质量要求
①混凝土强度不能小于设计强度；
②混凝土初始坍落度20±2cm；
③5小时后，混凝土坍落度≮15cm；
④混凝土初凝时间≮30小时；
⑤混凝土满足泵送要求。
（4）封底混凝土浇注工艺
首批混凝土灌注时，先由中心集料斗贮料，然后依次打开通向灌注导管的分料槽的出料门、中心集料斗的出料口，让混凝土经溜槽进入浇筑小料斗，当小料斗内充满混凝土时，拔塞，同时集料斗连续不断放料，完成导管封口。
混凝土导管封口从下游侧向上游侧推进，当某一根导管封口完成后在进行其相邻导管封口时，先测量待封导管底口处的混凝土顶标高，根据测量结果重新调整导管底口的高度。
导管封口完成后，按规定的时间进行及时补料，同一导管两次灌入混凝土的时间间隔控制在45分钟以内。
因封底混凝土厚仅3m，为保证导管有一定埋深，混凝土灌注顺利时，一般不随便提升导管，即使需要提管，每次提升的高度都严格控制在20～30cm。
灌注过程中，根据灌注量，每隔一定时间测一次标高，用以指导导管下料，使混凝土均匀上升。
（5）钢围堰内抽水、清淤
当封底混凝土强度达到设计强度的80%以上时开始钢围堰内抽水。抽水前，水下封堵钢围堰连通水管，将钢围堰壁体内水位控制单壁水头差不大于10m。抽水过程中，随时观察钢围堰结构变形情况。
由于封底施工时间不长，钢围堰内淤积的泥沙不多，清除时，先利用高压水枪冲洗，然后用泥浆泵将泥水抽出。
（6）桩头处理
封底抽水后，人工配合机械凿除桩头。桩头处理完成后，对桩头钢筋进行清理、调整。
（7）封底混凝土面清理、找平
承台钢筋绑扎前，清理封底混凝土表面，对局部高点进行凿除，对低处进行回填，使钢筋绑扎场地平整。
5双壁钢围堰拆除
在上部结构施工完成后，进行钢围堰拆除。钢围堰主要拆除其顶节、中节段和底节段上半部分。钢围堰的拆除选择在低水位时进行。
首先拆除钢围堰顶节单壁围堰，利用施工平台上的门吊进行分片吊离的方法施工。然后拆除顶层内支架和中节段围堰，再拆除底层内支撑架，采用潜水员进入钢围堰夹壁内进行底节段水下切割，拆除标高按照高于承台顶面标高50cm控制。
在钢围堰拆除的施工过程中要注意安全，同时应加强对成品混凝土的保护，不得损伤承台混凝土。
6 结论
综上所述，承台通过采用双壁钢套箱围堰的施工工艺。施工中，钢套箱围堰封底均一次成功，抽水后无漏水现象，确保了承台钢筋绑扎、砼浇筑在无水状态下进行，施工质量全部达到设计要求。
由此得出以下结论：在鸡啼门基础承台的施工中使用钢套箱围堰提供支护施工承台及墩身切实可行的。此方法改善了止水效果，确保了工程质量的同时，大大加快了工程进度，节约了工程成本，为同类施工提供了一定的参考价值。
参考文献：
[1]公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件，JT/T 722-2008
[2]工程测量规范，GB 50026-2007
[3]公路交通安全设施施工技术规范，JTG F71-2006
[4]预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程，JTJ 85-2010
论文作者:段小伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/18
标签：围堰论文; 混凝土论文; 封底论文; 导管论文; 河床论文; 标高论文; 水下论文; 《基层建设》2018年第5期论文;