摘 要 本文介紹了珠江西橋水中承臺(tái)的設(shè)計(jì)與施工等方面的情況，為同類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工提供參考。

關(guān)鍵詞 水下承臺(tái) 有底套箱 施工技術(shù) 探討

中圖分類號(hào):U445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，跨越大江大河的橋梁也越來越多。大型過江橋梁下部結(jié)構(gòu)的施工都要面對(duì)水上施工的難題，本文結(jié)合珠江西橋橋梁工程對(duì)水中承臺(tái)施工進(jìn)行分析。

一、工程及水文地質(zhì)情況

珠江為中國第二大水系，珠江大橋東橋?yàn)榍昂降?，前航道上百年一遇潮汐水位為珠江系?biāo)高107.40m，受潮汐影響，每日有兩漲兩退，年平均潮差為1.5m左右，低潮位103.36m，且廣州市氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，降雨量最大時(shí)，日最大降雨量為284.9mm，1小時(shí)最大降雨量為83.9mm，最長(zhǎng)連續(xù)降雨日為33天，年平均降雨量為1720mm。珠江西橋主橋分為A線和B線，共有12個(gè)水中承臺(tái)，承臺(tái)頂標(biāo)高均為3.3m，承臺(tái)底標(biāo)高為0.8m。水面標(biāo)高平均為6.8米，天文大潮時(shí)為8.5米。

橋梁經(jīng)過河段，河床底標(biāo)高為-0.5-1.6米之間，平均標(biāo)高為-1米。河床底淤泥層主要為粉砂和軟土，地基土承載力極低，屬珠江河流沖積平原地貌單元，后由于修筑廣茂鐵路的需要，經(jīng)人工堆積成為現(xiàn)有地形?？辈觳槊?，在鉆探所達(dá)深度范圍內(nèi)，場(chǎng)地上部土層為人工堆積層(以雜填土和素填土為主)，其下分別為沖積層(以淤泥、淤泥質(zhì)砂土為主)、坡積層(以粉質(zhì)砂土和粘土為主)、下伏基巖較深以白堊紀(jì)的泥巖、泥質(zhì)細(xì)粉砂巖及灰?guī)r、輝綠巖為主。

二、水下承臺(tái)有底套箱施工方案的設(shè)計(jì)

(一)圍堰施工工藝。

此為傳統(tǒng)施工方法，優(yōu)點(diǎn)是廣大施工人員都明白，過程簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是需要投入大量的材料和機(jī)械、人力費(fèi)用高、安全性差、工期長(zhǎng)和需要特定的拉森鋼板，并且圍堰施工在水面以下施工的時(shí)間過長(zhǎng)，施工位置在珠江西航道，航運(yùn)繁忙，危險(xiǎn)性是不言而喻的。

如果用圍堰做承臺(tái)外模板的方法，可以減少50%的拉森鋼板樁使用量，但存在著圍堰下沉標(biāo)高難以控制的問題，下沉過大則無法做承臺(tái)外模板，圍堰上部的鋼板樁要接長(zhǎng)，如被河床淤泥中的礁石頂卡而下沉不足，更是麻煩。因此圍堰還是使用特長(zhǎng)的拉森鋼板樁打入河床底的做法保險(xiǎn)，而且對(duì)水上工作船舶的使用時(shí)間過長(zhǎng)?？紤]人員、材料和租賃機(jī)械費(fèi)用，每個(gè)有底套箱造價(jià)約為25萬元。

(二)預(yù)制混凝土有底套箱施工工藝。

此方法的優(yōu)點(diǎn)是混凝土有底套箱在岸上施工，安全性和整體穩(wěn)定性好，而且下放標(biāo)高能精確控制，采用浮吊吊運(yùn)和有底套箱，大大節(jié)省人員、機(jī)械和材料投入、縮短施工工期加快施工進(jìn)度，可以同時(shí)進(jìn)行大批量的承臺(tái)施工。缺點(diǎn)是施工人員對(duì)方法不熟悉。

預(yù)制混凝土有底套箱通過測(cè)量放樣投影到珠江西橋的岸上預(yù)制，根據(jù)墩位上的樁基相對(duì)位置在岸上放線，岸上的預(yù)制場(chǎng)地先用混凝土進(jìn)行硬化，再綁扎鋼筋、支撐模板和安裝止水缸套袖及澆筑混凝土。

預(yù)制時(shí)的混凝土套箱的平面尺寸7.3m€?.2m，即按原設(shè)計(jì)承臺(tái)平面尺寸外緣擴(kuò)展30cm，混凝土套箱的底板相應(yīng)樁基位置空出的預(yù)留空間。每個(gè)承臺(tái)預(yù)制塊重130t，有底混凝土套箱重量不大，套箱移運(yùn)吊裝前安裝好擋水鐵箱和內(nèi)支撐，移運(yùn)采用大噸位的浮吊，移運(yùn)就位后采用注水下沉，下放前先將套箱提起10~15cm，拆去預(yù)制平臺(tái)后下放，下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)用插銷固定內(nèi)外鋼護(hù)筒以防止套箱的下沉和上浮。最后補(bǔ)上預(yù)留孔混凝土使承臺(tái)跟樁基組成整體。擋水鐵箱在第一節(jié)墩身施工完畢后就可拆除。

(三)預(yù)制混凝土有底套箱施工方案的確定。

經(jīng)過充分的論證、計(jì)算，結(jié)合珠江西橋河床地質(zhì)、水文、樁基等情況，考慮到投資、工期和安全性等綜合因素，采用預(yù)制混凝土有底套箱方案，并取得了成功。

水下承臺(tái)有底套箱工藝流程圖如下:

4、預(yù)制混凝土有底套箱設(shè)計(jì)考慮的主要因素。

(1)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

分別按吊裝、下沉、封底抽水等幾種情況驗(yàn)算結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，荷載考慮套箱的自重下沉?xí)r施加的豎向壓力、靜水壓力、流水壓力、砼與樁基的錨固力以及水的浮力等，根據(jù)不同情況按最不利情況計(jì)算。

(2)深水對(duì)結(jié)構(gòu)的影響。

主墩水壓力較大，要求混凝土有底套箱有更高的強(qiáng)度和剛度，設(shè)計(jì)中隨水深的增加加密支撐。同時(shí)，由于水深大，對(duì)有底套箱及封底砼產(chǎn)生很大的浮力，處理不當(dāng)將會(huì)破壞封底結(jié)構(gòu)，使施工失敗。另外，由于水中套箱受深水下的暗流和潮汐對(duì)有底套箱的下沉產(chǎn)生影響，施工中應(yīng)引起特別注意。

(3)水文、水流、沖撞等影響。

設(shè)計(jì)中充分考慮到施工期可能發(fā)生的潮汐及水流速度，將有底套箱頂面高程控制在最高流水位以上，并留有安全高度流水會(huì)使混凝土有底套箱下沉?xí)r產(chǎn)生傾斜，施工中采用懸吊及利用工作平臺(tái)定位的方法，以避免傾斜。行船及施工設(shè)備沖撞對(duì)有底套箱的危害是相當(dāng)大，有底套箱四周的鋼管護(hù)樁對(duì)有底套箱有保護(hù)作用，但避免沖撞的發(fā)生是必要的。為確保安全，在橋位上下游設(shè)置航標(biāo)，以引導(dǎo)行船，防止沖撞有底套箱。

三、水下承臺(tái)有底套箱的施工

(一)有底套箱預(yù)制。

有底套箱在岸上預(yù)制，預(yù)制先在安裝墩位現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)確測(cè)量好樁基與承臺(tái)的相對(duì)位置，根據(jù)相對(duì)位置在岸上預(yù)制場(chǎng)放線。

混凝土有底套箱預(yù)制底模及側(cè)模均采用采用酚醛模板，預(yù)留孔壁采用木模。鋪設(shè)好底模且安裝了木模后，開始安裝鋼筋。鋼筋在預(yù)留孔處斷開，且伸入木模內(nèi)20cm。木模上的鋼筋預(yù)留孔在安裝鋼筋時(shí)現(xiàn)場(chǎng)開孔，以確保鋼筋位置準(zhǔn)確。鋼筋安裝完畢即安裝側(cè)模及預(yù)埋件，加固好側(cè)模即可澆筑混凝土。在這個(gè)過程中應(yīng)注意預(yù)制混凝土有底套箱平面位置精度須符合規(guī)范要求，吊帶注意高速垂直，保證起吊后構(gòu)件不偏位。

(二)有底混凝土套箱移運(yùn)、下沉。

有底套箱混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后，安裝擋水鐵箱和支撐體系。擋水鐵箱各構(gòu)件先在場(chǎng)地制作成型，安裝時(shí)應(yīng)分塊安裝，擋水鐵箱與承臺(tái)側(cè)面粘帖橡膠帶，避免滲水。注意擋水鐵箱要與混凝土側(cè)墻緊靠密封，混凝土十字梁、擋水鐵箱支撐體系安裝固定牢固，擋水鐵箱支撐體系與止水鋼套袖聯(lián)結(jié)。此時(shí)還應(yīng)做好探明河床情況，如與地質(zhì)圖有較大出入，則對(duì)相應(yīng)工作做相應(yīng)調(diào)整。

擋水鐵箱與套箱混凝土聯(lián)結(jié)好后，根據(jù)設(shè)計(jì)應(yīng)力計(jì)算用大噸位(250t)浮吊拖入靠近岸邊浮吊吊鉤利用粗鋼絲繩、卡環(huán)吊裝組件吊住混凝土套箱的四個(gè)吊環(huán)。起吊時(shí)四個(gè)吊環(huán)要均勻受力，徐徐緩慢進(jìn)行，混凝土套箱起吊要求平穩(wěn)、水平，不能傾斜以免影響安裝就位和單個(gè)吊環(huán)受力過大。

混凝土有底套箱起吊到專用運(yùn)輸船上，并用鋼絲繩和型鋼支撐固定牢靠，緩慢移運(yùn)到安裝墩位旁并拋錨固定。大噸位浮吊也拖入預(yù)定位置，在其四角臨時(shí)拋四個(gè)小錨定位，在其向橋墩的一端，臨時(shí)拋一個(gè)大錨，以便初絞主錨時(shí)，平衡拉力。大噸位浮吊將混凝土有底套箱吊起到安裝墩位上空，利用四臺(tái)卷揚(yáng)機(jī)牽引拉拉動(dòng)預(yù)埋在混凝土有底套箱四個(gè)角的定位鐵耳環(huán)將其四個(gè)止水鋼套袖相應(yīng)套入樁基，隨后即可徐徐緩慢下放。

混凝土有底套箱下方過程中，因浮力超過自重，混凝土有底套箱不能下沉?xí)r需注入河水，直至混凝土有底套箱能下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置。下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后立即在止水鋼套袖與樁基鋼護(hù)筒之間插入插銷并焊接固定。

由于下放精度將直接影響混凝土有底套箱的安裝精度及平面位置精度，故混凝土有底套箱預(yù)制及下放過程中在樁基設(shè)限位導(dǎo)向裝置，按規(guī)范要求，混凝土有底套箱平面位置允許偏差為€?0mm，頂面調(diào)和允許偏差為€?0mm，須嚴(yán)格按該精度進(jìn)行施工控制，超出精度范圍在下放時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，下放時(shí)應(yīng)按照預(yù)先定位的標(biāo)尺進(jìn)行控制，每5cm檢查各吊點(diǎn)，下放高度不夠或超過的應(yīng)該進(jìn)行調(diào)整，既有利于下放系統(tǒng)的均勻受力，又有利于控制下放精度?；炷劣械滋紫漕A(yù)埋四個(gè)角的拉繩與上游的樁基鋼護(hù)筒或用工程駁船施力就位，調(diào)整就位符合要求后，用型鋼鐵尖插緊止水鋼套袖與樁基鋼護(hù)筒之間的空隙，進(jìn)入封底施工。

(三)混凝土有底套箱封底施工。

混凝土有底套箱下放就位后，在止水鋼套袖護(hù)筒腳進(jìn)行混凝土封水，采用C30標(biāo)號(hào)早強(qiáng)水下不分散混凝土(1-2石)，封水控制范圍在護(hù)筒內(nèi)。澆筑水下不分散混凝土前，將裝入2/3砂和木屑的環(huán)形麻布包袋或者用不同級(jí)配的碎石放入止水鋼套袖護(hù)筒腳。澆筑前砼導(dǎo)管必須進(jìn)行拼接、水密試驗(yàn)和壓力試驗(yàn)，保證導(dǎo)管接頭連接嚴(yán)密、牢固，根據(jù)導(dǎo)管的作用半徑布設(shè)導(dǎo)管，共設(shè)8個(gè)點(diǎn)(具體見圖2)。封底混凝土配合比要保證一定的流動(dòng)性和和易性，使用緩凝早強(qiáng)劑，使混凝土形成較為平坦的頂面。澆筑時(shí)每個(gè)止水鋼套袖護(hù)筒設(shè)三個(gè)均勻分布的 25混凝土導(dǎo)管，三個(gè)導(dǎo)管同時(shí)灌注混凝土(混凝土需做好同條件下的同養(yǎng)工作)，且下放潛水員配合引導(dǎo)混凝土澆筑止水工作，澆筑方法同鉆孔灌注樁混凝土澆筑。澆筑的水下不分散混凝土澆筑標(biāo)高控制在混凝土套箱底板底齊平。

○表示為樁基位置， △表示為導(dǎo)管位置

圖3砼澆筑導(dǎo)管布置圖

(四)水下承臺(tái)、第一節(jié)墩柱的施工。

封底混凝土澆筑完成后3天，試驗(yàn)同條件下封底混凝土試塊，強(qiáng)度滿足要求后，對(duì)混凝土有底套箱進(jìn)行抽水。在抽水過程中混凝土有底套箱承受的浮力較大，并且最大浮力比套箱自重大一倍左右，必須采取抗浮措施穩(wěn)定混凝土有底套箱。因混凝土有底套箱內(nèi)承臺(tái)施工時(shí)要割除樁基鋼護(hù)筒，混凝土有底套箱抗浮沉可以由止水鋼套袖與樁基鋼護(hù)筒之間鋼板承擔(dān)。

混凝土有底套箱的水抽干后，割除鋼護(hù)筒，在按常規(guī)的施工方法安裝承臺(tái)鋼筋、預(yù)埋墩身鋼筋，最后澆筑承臺(tái)混凝土。澆筑承臺(tái)混凝土前注意要預(yù)埋型鋼，以便墩柱施工時(shí)擋水鐵箱依靠此型鋼支撐。

四、結(jié)束語

在珠江西橋的12個(gè)承臺(tái)施工過程中，根據(jù)工程質(zhì)量、樁基等情況以及水文條件不斷變化等特點(diǎn)，結(jié)合工程施工工期、工程經(jīng)濟(jì)要求，對(duì)有底套箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作、吊運(yùn)、下沉、封底、抽水后的承臺(tái)澆注等因素進(jìn)行了綜合考慮，節(jié)約了大量的施工成本和工期，為今后同類的工程施工提供了一個(gè)好的借鑒。

(作者單位:安徽省公路橋梁工程公司)

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