大型桥梁主塔承台钢吊箱水下封底混凝土施工研究

大型桥梁主塔承台钢吊箱水下封底混凝土施工研究

林浪 欧阳军胜

中交一公局第二工程有限公司 江苏 苏州 215000

摘要：看是简单的钢吊箱承台水下封底混凝土的施工方法、施工质量控制，对承台施工起着至关重要的作用，如出现封底不严密、桩头处未封堵效果不好等情况，二次封堵效果不佳，为后续施工造成工期延误、经济损失。本文通过介绍大型桥梁主塔承台钢吊箱水下封底的施工工艺，进一步梳理了施工方法和施工流程，为同类项目提供借鉴。

关键词：桥梁主塔承台；钢吊箱；承台施工

一、工程概况

某大桥单个主塔由两个独立36m圆形承台作为塔柱基础，承台防撞钢吊箱外径为41．2m的圆形双壁钢结构，壁体厚2．5m，高16m，单个钢吊箱与承台结构形式如图1所示。

二、封底混凝土总体布置

水下封底混凝土施工总体采用多套导管拔塞法水下封底方法，采用集料斗首封。根据设计图纸要求，封底混凝土标号C25，厚3．0m，采用水下混凝土浇筑方式，单次浇筑方量为3053m3。封底混凝土由混凝土配送中心2台HZS180搅拌站生产，承台封底预计需25h。封底前搭设封底平台，按4m流动半径布置导管(试验室验算)。

封底混凝土浇筑强度达到80%后，抽出钢吊箱内的水，割除钢吊箱上端吊杆并焊接固定在钢护筒侧面，防止钢吊箱上浮或下沉。拆除钢护筒、凿除桩头、封底混凝土找平、安装承台钢筋、浇筑承台混凝土，养护至混凝土强度达到设计标号后拆除内支撑及钢吊箱模板。

三、底板结构

钢吊箱纵横主骨架用Ⅰ45工字钢，间距1.2~1.7m，主骨架中间加劲梁用［20a槽钢焊接而成整体，底板用8mm钢板焊接固定在骨架底部，这样有利于骨架与封水混凝土形成整体，类似钢混组合结构，提高钢吊箱整体刚度，保证施工时安全系数。在桩基位置开孔，孔径比钢护筒直径大100mm左右，底板按2块制作。

1、侧板结构

钢吊箱侧板利用大块平模板改装，模板加劲板为L125×125×8角钢，间距400×400，面板厚6mm，转角模板焊接成整体，中部模板每边2块，尺寸为3300×9000mm；每块模板背面焊接Ⅰ28工字钢竖向加劲梁，间距为500mm。3.3内支撑结构钢吊箱内支撑设置1道，距承台顶标高500mm处，沿侧模四周焊接Ⅰ36工字钢，中间焊接十字钢管支撑架，其材料为D630×10mm的钢管。

2、单壁钢吊箱结构受力计算

根据拟定的方案，结合承台尺寸进行底模（见图2）、侧模（见图3）、内支撑设计，采用MIDASCIVIL2010软件建立模型，计算结构内力和变形。计算工况有：浇筑封底混凝土、吊箱内抽空水后和承台混凝土浇筑时三种工况，在浇筑封底混凝土时底模受力为最不利工况，吊箱内抽空水后侧模受力为最不利工况。在两种工况转换时，底模吊杆转换为压杆，将底模反向支撑以抑制浮力。

图2底板模型图

图3侧模模型图

四、封底混凝土施工

1、施工准备

1.1钢吊箱底板和钢护筒外壁的清理

施工水域属海洋环境，护筒沉放后极易生长海洋生物，为保证封底混凝土能充分与钢护筒结合，保证封底砼与钢护筒之间的握裹力;需清理护筒外壁海洋生物，清理采用梅花形布置多个孔的圆形钢管，并在每个孔位安装钢丝球，履带吊吊起后套入需要清理的钢护筒，上下移动清理钢护筒外壁海洋生物。

1.2测量准备

准备3kg的测量锤15个，25m长的测绳20根，并校核其长度。每个浇筑点及测点处平台标高应提前测出，做为测量混凝土面的依据，并用油漆标示在该点处。

1.3封底混凝土浇筑平台搭设

封底平台由主梁 2HM588、次梁2125a、走道板、护栏组成。主梁搁置于钢护筒顶部，并焊接牢固(悬挑位置需要焊接劲板);次梁根据封底浇筑点布置，搁置于主梁上并焊接牢固;走道板宽 25 cm，按照 4 块并排布置(总宽度 1 m)，护栏立柱为 φ48 ×3．5 脚手管组成，高 1． 2 m，间距 1． 5 m，横杆为脚手架管 Ф48 ×3． 5，上下布置 2 道。

1.4封底混凝土浇筑平台搭设

封底平台由主梁2HM588、次梁2125a、走道板、护栏组成。主梁搁置于钢护筒顶部，并焊接牢固(悬挑位置需要焊接劲板);次梁根据封底浇筑点布置，搁置于主梁上并焊接牢固;走道板宽25cm，按照4块并排布置(总宽度1m)，护栏立柱为φ48×3．5脚手管组成，高1．2m，间距1．5m，横杆为脚手架管Ф48×3．5，上下布置2道。

1.5导管布置

在封底平台次梁上架设导管固定架、料斗，并焊接固定，单侧封底混凝土共用39套导管进行依次循环推进，在每根导管顶口放置1m3的小料斗(桩基施工时使用的小料斗)进行灌注，小料斗采用3mm钢板制作，便于人工转运。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9m、3m、1．5m、1m、0．5m5种类型，管节之间连接采用快速螺纹接头。下游侧导管编号为A1～A39，上游侧导管编号为B1～B39;封底浇筑时单根导管需配置18m左右，底部距离吊箱底板15～20cm，采用临时导管定型卡固定在操作平台上。导管上部系白棕绳，控制导管倾斜，并挂设手拉葫芦控制导管高度，导管顶口与1m3小集料斗相接。

2、施工方法

2.1首灌混凝土浇注

导管使用前进行水密试验，导管安装中，每个接头需预紧检查，固定完成后导管底口距吊箱底板15～20cm。首灌采用拔塞法施工工艺，向小料斗内放料前，在导管内铺设隔水薄膜，用料斗塞堵住管口并用吊车挂住钢板塞。首封混凝土浇注完成后，导管埋深控制在0．4m以上。在一根导管首封完成后进行其相邻导管首封时，应先测量待封导管底口处的混凝土顶标高，根据实测重新调整导管底口的高度。在开灌过程中，一般按每隔60min对已经开罐完毕的导管进行补料，补料时间一般为10min，直至达到封底标高。为保证封底混凝土的顺利进行，在每根导管首封完成后，按最大不超过90min控制。

2.2混凝土正常灌注

为保证导管有一定埋深，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40cm之内。浇注过程中注意控制每一浇筑点补料一次后标高及周围9m范围内的测点都要测一次，并记录灌注、测量时间。

3、测量

封底混凝土施工前，在每根导管及两根导管混凝土作用半径交点处均布设一个测点。浇注混凝土时作好测深、导管原始长度、测量基准点标高等记录，同时每根导管首封结束后应及时测量其埋深与流动范围，并作好详细记录。

4、终浇

根据现场测点的实测混凝土面高程，确定该点是否终浇，终浇前上提导管适当减小埋深，尽量排空导管内混凝土，使其表面平整。混凝土浇注临结束时，全面测出混凝土面标高，重点检测导管作用半径相交处、护筒周边、吊箱周边等部位，根据结果对标高偏低的测点附近导管增加浇注量，确保封底混凝土顶面平整，封底厚度达要求，当所有测点均符合要求后，终止混凝土浇注，上拔导管，冲洗堆放。

结束语

钢吊箱作为大型桥梁深水区主塔承台施工的防撞装置兼顾混凝土浇筑模板，是形成承台施工作业面、保障工期的重要施工步骤。而钢吊箱水下封底混凝土施工的好坏，是决定承台施工的前提条件。本文通过介绍本大桥钢吊箱水下封底混凝土的、施工准备、施工方法等方面内容，详细介绍了钢吊箱水下封底混凝土施工工艺，为同类型工程提供借鉴。

参考文献

[1]诸鑫星.给水厂取水口大型沉井施工方案研究[D].东南大学,2016.

[2]沈波.瓯江特大桥主墩钢围堰施工技术分析[J].智能城市,2016,2(09):197.

[3]胡海波,邓一峰,姚云飞.青山长江大桥19号墩开始围堰封底施工[J].世界桥梁,2016,44(03):94-95.

[4]水晶明.深水围堰混凝土封底方案选择与优化探讨[J].山西建筑,2016,42(10):164-166.