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摘要：桥梁建设中基础及下部结构施工是很重要的环节，特别是水中基础，施工难度大，危险性高。本文以北街水道桥主墩承台施工为例，对套箱结构设计、下放和封底、大体积混凝土浇筑、温度控制等方面进行了阐述。
关键词：桥梁；水中；高桩承台；套箱
前言
北街水道特大桥属江珠高速北延线上的一座特大桥，桥址处河面宽约660m，河面宽阔，往来船只较多，交通繁忙。拟建桥梁独柱双塔中央双索面半漂浮体系混凝土斜拉桥，桥跨组合为60+150+380+150+60=800m。
1概况
北街水道桥主墩承台为整体式高桩承台，设计桩身埋入承台20cm，承台设计为矩形圆角结构，整体尺寸为24.3m×32.6m，承台厚6m，下设2m高封底混凝土；其上设高为3m的多边形塔座。塔座采用C50混凝土，承台采用C40混凝土，封底采用C20混凝土。
考虑承台底面和河床面高差较大，同时承台面积较大，施工时水位高、水流急；且河床面上覆盖淤泥层较厚，不利于采用无底套箱和钢板桩施工。结合施工条件、经济指标、施工工艺等综合考虑，主墩承台采用有底钢套箱进行施工。
2套箱结构设计
套箱主要由四部分组成，分别为上吊系统、下吊架系统（上吊架、底板、主梁、次梁等）、模板系统、内撑及圈梁系统。
通过在桩基钢护筒上设置的2I36a工字钢（承重梁）作为直接的受力结构，2I25a工字钢作为反力梁。套箱下放时利用千斤顶对反力梁的顶升和下放，将套箱下放至设计标高。
吊杆采用JL32精轧螺纹钢，吊杆从承重梁及底梁中穿过，将上下承重结构联系在一起，支承点以螺母、垫板固定。套箱下放时采用40根吊杆，下放完成后40根吊杆共同受力。
底板主梁所受荷载主要有套箱模板自重、预制底板自重、封底砼自重、第一层承台混凝土自重、浮力、施工动荷载。主梁采用40×60cm的砼梁，采用C30砼。主梁在预制场内加工好，利用平板车或货船转运至现场安装。
为增加套箱底架的整个体稳定性，将相邻两条主梁用次梁连接，其结构尺寸为40×40cm。次梁采用C30混凝土预制，与主梁的接头在现场立模浇筑。
底板承受上部封底砼和套箱侧板传来的荷载，根据计算确定采用20cm厚的钢筋砼板，每个承台底板按实测桩位平面尺寸分块在岸上预制场预制。单个承台共58块底板，底板砼强度等级采用C30。底板纵向铺设在砼底梁上，相互之间以及与护筒之间预留有15cm的安装间隙，作为施工缝处理，在进行封底砼前处理好各道施工缝。
套箱侧模的总高度为8.7m，横向进行分块预制。各块套箱侧板通过法兰螺栓连接起来。模板面板采用6mm的钢板，法兰部分采用L7.5等边角钢，竖向加劲采用I12a工字钢，工字钢间采用75×5mm钢带作为加劲肋。
根据受力需要，套箱共设置3道内撑。其中第一道内撑采用Ф630mm钢管，标高为-0.026m。第二道内撑采用L100×10mm角钢桁架，标高为+0.974m。第三道内撑采用Ф426mm螺旋钢管，套箱的圈梁共设三道，其设置位置跟内撑位置对应。其中第一道圈梁采用2I45a工字钢加工，第二道圈梁采用2I45a工字钢加工，第三道圈梁采用I25a工字钢加工。
3套箱拼装及下放
（1）在桩基钢护筒上开孔设置承重梁，在上面铺设混凝土底梁和底板；然后在底板上面放样，拼装套箱模板，同时安装内撑和下放系统。
（2）精轧钢预紧：由于每条精轧钢安装的初始高度不一样，套箱整体顶升时，精轧钢受力不均，故需要全部预紧。先将千斤顶回油，把受力的精轧钢反力梁上的螺母调高，千斤顶顶升，使未受力的精轧钢先受力。由于侧模自重主要作用在外圈，故靠外圈的千斤顶受力较大，顶升比较慢，相邻几个顶要一起顶升，否则反力梁变形很大。
（3）套箱下放：40个千斤顶同时顶升，将套箱结构转换到由吊架系统受力，用小艇将桩基护筒槽口内的承重梁抽出，千斤顶回油实现套箱下放。40个千斤顶由5台泵站控制，由1人总体指挥，每个技术员负责一台泵站8个千斤顶，每次下放15cm，在精轧钢上面划好刻度。
4套箱封底
（1）底板堵漏：为了避免下放过程中底板与桩基护筒摩擦碰撞，特意预留了10cm的空隙，用钢板环箍封闭。钢板环箍放在底板上随套箱一起下放，下放到位后将环箍的连接螺栓上紧，对局部较大的空隙用沙袋填塞。为了保证封底混凝土与桩基护筒的粘结质量，需要潜水员在水下将桩基护筒上的贝壳和藻类清理干净。
（2）浇筑水下封底：采用类似桩基混凝土灌注的方法浇筑封底混凝土，将导管插入水中距离底板20cm，用天泵泵料到漏斗，当漏斗中装满混凝土时剪球，然后将导管下放，使混凝土埋住导管口。通过观察水体确认是否埋管，导管提空时水中有大量气泡出，水体浑浊，导管口被埋住以后气泡很少，水体变清。
（3）抽水：混凝土强度达到设计强度可以开始抽水，检查模板和桩基护筒周围有无漏水，对于漏水的位置从套箱外面填塞土工布或棉线。可在最低水位时将连通管提出水面再抽水，减少抽水量。
5体系转换
将桩基护筒上的贝壳、铁锈清理干净，焊接转换牛腿，要确保焊缝质量。将精轧钢螺母打紧，将受力转换到牛腿上，然后割断精轧钢。由于精轧钢受力后被拉长，割断的时候应力释放精轧钢会往上弹起，要求承重梁上面不得站人，气割操作工人要尽量远离精轧钢，可以把割枪绑在一根长竹竿上操作。
6钢筋安装
承台底板共5层钢筋网，为保证混凝土施工质量，要求钢筋安装要严格控制钢筋间距， 防止钢筋太密导致混凝土中的石子进不去。水中承台必须保证钢筋保护层厚度，可以用防撞护舷螺栓套筒顶住套箱模板作为保护层垫块。承台的预埋件比较多，包括塔吊、电梯、施工支架预埋等，钢筋安装时要一并安装，并且要采取措施固定。
7混凝土浇筑
（1）混凝土配合比：承台最多一次浇筑3000m3，采用分层浇筑，要求第二层混凝土在第一层混凝土初凝之前浇筑，混凝土初凝时间不小于20h，塌落度为180mm-200mm，为保证具有良好的流动性和泵送性，要求选用级配良好的碎石，掺适量粉煤灰。
（2）施工组织：承台浇筑方量大，时间长，要对原料、设备、人员精心组织。混凝土生产采用两台2m3的拌和机，每台机最大生产能力每小时60m3，料仓堆料可满足一次浇筑的需要，水泥和粉煤灰提前联系，保证一台车在场外等候卸料。混凝土运输采用15台混凝土罐车，其中一台备用，采用两台天泵泵送。现场投入40名工人，分成两班，保证24小时连续作业。
（3）浇筑混凝土：施工过程中最重要的是振捣，特别靠近模板边和钢筋较密集的位置要加强振捣，同时要避免碰到预埋件、冷却管，第二层混凝土浇筑时振捣棒要插入第一层，保证两层混凝土之间的粘结。
（4）混凝土养护：承台大体积混凝土水化热温度较高，承台内部采用冷却管通水降温，表面采用蓄水养生，对于塔座表面采用土工布覆盖洒水养生。
（5）混凝土温度控制：承台大体积混凝土水化热较高，为防止出现温度裂缝采用了以下措施。混凝土配合比设计时进行优化，选用低热水泥，采用级配良好的粗骨料，并掺入粉煤灰，减少水泥用量；采用冷却水拌合，降低混凝土出机温度；施工过程中严格按照工艺要求分层浇筑；浇筑完成后通水冷却14天，同时对混凝土表面蓄水，内降外保，减小混凝土内外温差。
8结语
综上所述，承台施工难度大，工序转换多，需要提前组织方案讨论和交底，确保管理人员和现场工人对施工工艺有充分的了解，施工过程中要严格按要求执行。
参考文献：
[1]陶建飞，宋伟明，张国志．苏通大桥主墩承台超大体积混凝土施工[J]．施工技术，2005（12）
[2]朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制[M]．北京：中国电力出版社，1999
[3]卿迟．金塘大桥主墩承台施工与仿真计算[J]．公路，2012（12）
论文作者:吴鑫
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年10月下
论文发表时间:2016/9/14
标签：混凝土论文; 底板论文; 桩基论文; 封底论文; 工字钢论文; 受力论文; 千斤顶论文; 《建筑建材装饰》2015年10月下论文;