中交路桥华南工程有限公司528400
摘要：清西大桥全长2990.8m，桥区所在区段河道水流平缓，水位日常变化小，常水位一般在11m 左右。大桥主墩承台为整体式高桩承台基础，圆墩形设计,承台下设置有效尺寸的钻孔灌注桩。本文以清西大桥主桥承台为研究对象，对主墩承台的施工技术进行了分析。
关键词：清西大桥；主墩承台；套箱设计；承台施工技术
1.工程简介
清西大桥处于清远市区，因下游清远水利枢纽对该段水道的调节，除上游飞来峡泄洪外，桥区所在区段河道水流平缓，水位日常变化小，常水位一般在11m 左右。本工程区域内的水文状况如下表1所示。
根据施工安排，套箱施工时，在10月份，施工时考虑5 年一遇水位+14.33m；根据项目多次现场实测，在上游开闸放水期间，流速大于对应0.81m/s，平均流速与50 年一遇接近，设计流速取1.18m/s。
清西大桥全长2990.8m，主墩基础采用钻孔灌注桩和高桩承台。桩基布置为12 根直径2.8m 的钻孔灌注桩，桩间净距横向2.8m,顺向3.2m；两侧承台顶面标高均为11.500m,承台为圆端形，平面尺寸为36m×10.8m，承台厚4.5m，基础布置如图1所示。
根据施工安排，套箱施工时，在10月份，施工时考虑5 年一遇水位+14.33m；根据项目多次现场实测，在上游开闸放水期间，流速大于对应0.81m/s，平均流速与50 年一遇接近，设计流速取1.18m/s。
清西大桥全长2990.8m，主墩基础采用钻孔灌注桩和高桩承台。桩基布置为12 根直径2.8m 的钻孔灌注桩，桩间净距横向2.8m,顺向3.2m；两侧承台顶面标高均为11.500m,承台为圆端形，平面尺寸为36m×10.8m，承台厚4.5m，基础布置如图1所示。
2.套箱设计及施工技术
2.1 套箱设计
1）、钢套箱的结构说明
清西大桥主墩承台采用有底单壁钢套箱进行施工。套箱内净空平面尺寸36.1 m×10.9；侧板顶标高+15.0m，底标高+5.5m，高9.5m。套箱分上下两节加工，底节高8.5m，顶节高1m（顶节侧板为防洪板，在常水位施工时不安装顶节侧板）；水平向分块标准宽度按4.2+4×4+2×3.6+2m分块，并将0.664m与圆弧段一起加工、圆弧段分为3 块，底节共计22 块，上下两节共44 块，钢套箱下沉到设计标高后进行封底，封底砼（C20 水下砼）厚度1.5m。钢套箱结构主要由侧板系统、内外围囹及内支撑系统、底板系统、底板提吊系统四部分组成。
钢套箱后场加工，运输至现场散件拼装成整体，千斤顶整体下放。根据施工流程，对套箱抗浮及抗滑移验算，及钢套箱、吊杆、承重系统和内支撑受力进行设计计算。
（1）、封底混凝土计算工况
工况1：验算高水位下钢套箱抽水后封底混凝土的强度及抗浮稳定性
计算荷载：按1.3m封底砼自重、套箱自重、+14.33m水位下浮力、静水压力、流水压力。
工况2：验算低水位下浇筑第一层承台砼时封底混凝土的强度及抗滑移稳定性
计算荷载：1.5m封底砼自重、2.0m承台砼自重、套箱自重、低水位+11.06m浮力、静水压力、流水压力
（2）、钢套箱及内支撑系统计算工况
工况1：钢套箱分块组拼，整体提吊下放状态，钢套箱、吊杆和内支撑及内外围囹的受力和位移。
施工荷载：钢套箱未入水时钢套箱自重、风荷载。
工况2：首层封底混凝土浇筑阶段（浇1.3m），钢套箱、吊杆、内支撑及围囹验算。
施工荷载：钢套箱自重、封底砼浮容重、封底砼浮侧压力、流水压力。
工况3：封底混凝土达到强度后，钢套箱抽水完毕，钢套箱、内支撑及围囹验算。
施工荷载：钢套箱自重、钢套箱静水压力、流水压力。
工况4：第一层混凝土浇筑时，对套箱进行验算。
施工荷载：钢套箱自重、第一层承台砼侧压力、钢套箱外静水压力、流水压力。
工况5：拆除底层内支撑、未浇筑第二层承台混凝土。
施工荷载：钢套箱自重、封底及第一层承台砼自重、钢套箱外静水压力、水浮力、流水压力。
工况6：浇筑第二层混凝土。
施工荷载：钢套箱自重、封底及第一层砼自重、第二层承台砼自重、第二层承台砼侧压力、钢套箱外静水压力、水浮力、流水压力。
钢套箱采用极限状态法进行设计，通过上述计算可得出结果：封底砼最大拉应力为0.82MPa＜1.06MPa（C20轴心抗拉设计值），高水位下抗浮稳定系数k=1.34＞1.2，低水位下抗滑移稳定系数m=1.43＞1.2，杆件最大组合应力192.6MPa＜215MPa，由此可见钢套箱在各工况下安全可靠。
2.2 套箱施工
主墩的钢套箱加工、安装与下放的控制要点主要有以下几点：
1）、钢套箱加工与安装。为了加快现场拼接速度并考虑吊装高度、重量限制及便于运输，钢套箱侧板分上下两节，下节单块高度为8.5m，上节单块高度1m（上节侧板为防洪板，在常水位下，不安装上节侧板），主墩钢套箱共分44 块。单块采用在钢结构加工场内分块制作好、并分组、编号，然后采用吊车配合平板车转运至墩位平台处分别拼装，块与块之间采用螺栓连接，连接处采用扁铁进行加劲，螺栓分两列交错布置。套箱侧板在定制的台架上分块制作，并设置临时型钢斜撑进行支撑，确保套箱加工制作的稳定性。
2）、钢套箱下放
为控制钢套箱下放的竖直度和平面位置，在钢套箱内壁与外侧钢护筒间设置限位装置，导向装置总高度按3m设置,通过焊接与钢护筒进行固定。
套箱组拼完成后先将套箱提起利用千斤顶下放系统将钢套箱上提0.50m，然后迅速拆除所有临时拼装平台的承重梁。经检查确认无妨碍套箱下放的结构物（如平台型钢、护筒上焊接物）后，方可进行套箱提吊下放。下放时，在6个吊杆上面每隔2cm做一道标记，并在6个临时吊点处设立标高观测点，同步缓慢整体下放套箱（注意要尽量同步），确保钢套箱下放时各吊点受力均匀。若观测发现不同步时，应立即停止下放，并对局部下放点进行调整一致后方可再次下放，直至将套箱同步下放到位。
3）、钢套箱封底混凝土施工。钢套箱封底混凝土采用C20 水下混凝土，封底砼高1.5m，封底顶标控制在承台底面下20cm（调平层）。施工前需要对封底厚度范围的钢护筒壁、钢围堰壁进行清洗。清洗过程中，同步搭设好封底平台，采用多点布料的方式布置好大小料斗及导管。施工时采用基桩灌注使用的3m³料斗，采用刚性导管法进行水下封底混凝土的灌注，并且对灌注过程进行实时的检查和及时的解决问题。最后，为保证套箱安全及封底施工顺利完成，施工期间安排专人对施工过程的水位监测和钢套箱围囹及内支撑体系的变形情况进行施工监测。
3.承台施工
主墩承台几何尺寸为长×宽×高=36m×10.8m×4.5m，属于大体积混凝土施工，为确保钢套箱的安全和承台的施工质量，整个承台拟分两层进行混凝土浇筑，底层浇筑2m 厚,顶层浇筑2.5m 厚。
在承台的施工过程中，主要有以下几个方面的技术控制要点：
1）钢筋及预埋件施工。第一次2.0m 高承台钢筋施工：先安装底板纵横主筋，安装防撞护舷预埋件，再安装周边竖筋及水平筋，接着安装架立钢筋。第二次2.5m 高承台钢筋施工：先安装防止护舷预埋件，再安装周边水平筋，然后安装顶面纵横主筋，最后安装塔身预埋钢筋及其它预埋件。钢筋施工前首先在封底混凝土面上放出承台的纵横轴线及边线，据此对照设计图中承台底板钢筋的设计位置进行放样，然后根据测量放样结果进行钢筋安装。钢筋施工中必须确保定位准确，钢筋的各项技术指标需严格按施工技术规范要求进行控制。
2）承台混凝土浇筑。砼浇筑采用分层法，每层浇筑厚度不得大于30cm，在每层混凝土布料完成后，使用80 型振动棒进行振捣，振捣间距按50～60cm 进行控制。在下层砼初凝前或能重塑前次浇注砼的基础上完成上层混凝土浇注，施工过程中控制入模混凝土的温度。砼振捣采用振捣棒，以其作用半径为振点间距，均匀分布振捣，振捣棒快插慢拔。砼振捣必须密实，但又必须注意不能过振，砼振捣密实的标志是砼面停止下沉，不冒气泡、泛浆、表面平坦，做到不过振，不漏振。振捣过程中注意不紧贴围堰内壁和碰撞钢筋、冷却水管以及其它预埋件。
3）承台大体积混凝土养护。混凝土初凝前，采用喷雾器喷洒水雾，确保混凝土表面湿润，避免由于养护不足产生混凝土开裂；混凝土初凝后，向套箱内蓄15cm 左右高的淡水养护，以推迟砼表面水分的迅速散失，控制砼表面温度与内部中心温度及与外界气温的差值，防止砼表面开裂，同时，在表面铺上土工布，表面喷湿，减小水分的蒸发及起到起保温作用；在承台混凝土初凝后，采用外循环水（河水）进行承台内部降温；接近水化峰值时，为尽量降低内外温差，利用承台内蓄水循环，降低内部温度的同时，利用水的比热较大的特性，减少外部气温骤降对混凝土内外温差的影响，保持混凝土表面的温度稳定。
3.结束语
清西大桥的质量与人们生命财产的安全息息相关，桥墩基础的施工质量是保证桥梁质量的关键因素，因此在具体施工过程中需要通过一定的质量保证措施和安全施工措施来对其质量和施工安全进行控制，并且始终坚持文明施工和环保的目标，从而促进本企业健康持续的发展。
参考文献
[1]中交路桥建设有限公司中交路桥清西大桥及接线工程土建A标项目经理部.清远市清西大桥及接线工程土建A标主桥承台施工技术方案[Z].2016.
[2]交通部第一公路工程局.公路施工手册:桥涵(上册)[M].北京:人民交通出版社,2000.
[3]周水兴,何兆益,邹毅松.路桥施工计算手册[M].北京:人民交通出版社,2001.
论文作者:陈玉良
论文发表刊物:《基层建设》2017年1期
论文发表时间:2017/4/10
标签：封底论文; 混凝土论文; 水位论文; 自重论文; 工况论文; 荷载论文; 钢筋论文; 《基层建设》2017年1期论文;