■鄭流強(qiáng)
(福建省高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司,福州 350001)
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跨海大橋主墩承臺(tái)有底鋼套箱施工技術(shù)探討
■鄭流強(qiáng)
(福建省高速公路養(yǎng)護(hù)工程有限公司,福州350001)
摘要鋼套箱是解決海上承臺(tái)施工的臨時(shí)阻水結(jié)構(gòu),其作用是通過安裝鋼套箱圍堰和澆注封底混凝土,為海上承臺(tái)提供干施工的環(huán)境。本文結(jié)合金井灣大橋主橋主墩承臺(tái)鋼套箱施工的實(shí)例,重點(diǎn)介紹有底鋼套箱的制作,安裝及封底混凝土的施工方法,通過鋼套箱在海上承臺(tái)施工中的應(yīng)用,現(xiàn)場使用結(jié)果表明鋼套箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,安裝方法得當(dāng),施工安全、簡便,可以進(jìn)行推廣運(yùn)用。
關(guān)鍵詞有底鋼套箱施工技術(shù)探討
平潭綜合實(shí)驗(yàn)區(qū)環(huán)島公路(金井灣大橋及接線工程一期)主線起點(diǎn)位于娘宮碼頭南側(cè),與環(huán)島路娘宮互通主線銜接(樁號(hào)K0+075.307),隨后路線向南經(jīng)金井灣,路線終于吉釣村北側(cè),與吉釣路相交(樁號(hào)K2+ 098.580),道路總長度約2.023km。本項(xiàng)目采用一級(jí)公路兼城市主干道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),雙向六車道,主線設(shè)計(jì)速度60km/h,輔道設(shè)計(jì)速度30km/h,道路紅線寬度為60m。橋梁為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋,共七聯(lián),全長833.4m。其中主橋采用跨徑組成為30m+5×45m+30m的懸澆變截面連續(xù)箱梁,樁號(hào)K0+670.5-K0+955.5,全長285m。
本工程橋梁共有26個(gè)墩(臺(tái)),為0#~25#墩(臺(tái)),其中有14個(gè)墩(臺(tái))在海上(0#臺(tái)~13#墩),12個(gè)墩(臺(tái))在陸上(14#墩~25#臺(tái)),主橋上部結(jié)構(gòu)采用掛籃懸澆工藝,其中4#~9#墩為懸澆箱梁主墩。本文以4#~9#承臺(tái)鋼套箱施工為例,介紹雙壁有底鋼套箱制作、安裝施工工藝及適用條件。
主橋4#~9#承臺(tái)施工采用雙壁有底鋼套箱圍堰進(jìn)行施工。鋼套箱平面為矩形,設(shè)置R=105cm的圓倒角,內(nèi)壁平面尺寸為13.0m×7.0m,套箱高8.7m。鋼套箱由內(nèi)側(cè)板、外側(cè)板、底板、內(nèi)支撐、連通管、懸吊系統(tǒng)等組成(詳見鋼套箱結(jié)構(gòu)圖3)。
2.1套箱側(cè)板
鋼套箱為雙壁鋼套箱,壁厚60cm,鋼套箱側(cè)板分內(nèi)、外側(cè),內(nèi)外側(cè)板厚度均為10mm。上側(cè)板高4.2m,下側(cè)板高4.5m,加工時(shí),上下側(cè)板單獨(dú)加工,在施工現(xiàn)場進(jìn)行組裝。上下側(cè)板豎肋采用[10槽鋼,間距為60㎝,橫肋采用∠75×75×8mm角鋼,間距為30㎝,采用∠63×63×8角鋼作為內(nèi)外壁之間的水平支撐及斜向支撐。側(cè)板與側(cè)板間采用栓接形式,栓接前貼好止水條,以S8.8級(jí)M20高強(qiáng)螺栓分別連接側(cè)板豎肋及橫肋。
2.2內(nèi)支撐
鋼套箱共設(shè)置2層內(nèi)支撐,長寬方向均有設(shè)置,標(biāo)高見鋼套箱結(jié)構(gòu)圖3,內(nèi)支撐采用Φ600×10㎜鋼管。
2.3底板
底板分8塊,底板面板為10mm鋼板,下面為底分配梁(I12.6@30)及底承重梁(2I36a),底分配梁在底承重梁處斷開,運(yùn)到現(xiàn)場后組拼焊接后進(jìn)行安裝;塊與塊間分配梁均采用焊接形式,底板面板間采用連續(xù)焊,面板與底分配梁每10㎝焊接2㎝。底板與護(hù)筒間預(yù)留10cm空隙,底板最大重量13.01t。
2.4懸吊系統(tǒng)
由橫橋向護(hù)筒上設(shè)置6組(每組2片)貝雷,4組2I45a工字鋼上承重梁,4組2I36a工字鋼下承重梁,24根Ф32高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋(級(jí)別為PSB980)吊桿、千斤頂、反力架組成。套箱下放過程中設(shè)置12根吊桿,封底時(shí)共設(shè)置24根吊桿。整個(gè)施工過程中懸吊系統(tǒng)在作為承臺(tái)施工的承重系統(tǒng),承臺(tái)范圍內(nèi)懸吊系統(tǒng)不拆除(詳見鋼套箱懸吊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4)。
主要施工工藝如圖5所示。
4.1鋼套箱下放
鋼套箱采用穿心式千斤頂下放,即每根吊桿布置一個(gè)千斤頂。千斤頂布置形式見下圖6。
鋼套箱在下放前,要同時(shí)頂升千斤頂,使鋼套箱脫離牛腿,割除拼裝牛腿,調(diào)節(jié)每個(gè)千斤頂?shù)男谐?,同時(shí)同步下放千斤頂,每次下放行程嚴(yán)格按15cm控制。
鋼套箱沉放作業(yè)由專人負(fù)責(zé)指揮,其步驟如下:
①頂升所有千斤頂,使鋼套箱脫離牛腿臺(tái)10cm后停止。
②割除鋼牛腿。
③同時(shí)回縮千斤頂,使鋼套箱平穩(wěn)下放,同時(shí)旋松千斤頂撐腳下面的精扎螺紋鋼螺帽,下放行程達(dá)到15cm后旋緊螺帽,再回縮千斤頂,使撐腳下部螺帽受力。
④旋松千斤頂上的螺帽20cm,再頂升千斤頂15cm,然后旋緊上部螺帽。
⑤重復(fù)步驟③和④,直到鋼套箱下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高。
⑥鋼套箱入水到達(dá)海床,進(jìn)行調(diào)平吊箱,對(duì)套箱進(jìn)行位置標(biāo)高復(fù)測,合格后收緊鋼套桿(旋緊撐腳下面的精扎螺紋鋼螺帽),使每根吊桿均勻受力。
為了保證鋼套箱下放的平面位置和垂直度,在鋼護(hù)筒上設(shè)置上下兩層限位導(dǎo)向裝置以保證鋼套箱下沉的平面位置,如下放過程中有偏位,可通過手拉葫蘆調(diào)整平面位置。吊箱下放到位后,施工員安排測量對(duì)套箱位置進(jìn)行復(fù)測,若有偏差,用手拉葫蘆進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整完畢,位置符合要求后,將套箱側(cè)壁與鋼護(hù)筒牢固焊接以固定平面位置,防止鋼套箱因潮位漲落或水流力影響而移位。
為保證鋼套箱能順利下放就位,在套箱下放前對(duì)套箱位置周邊情況進(jìn)行探測,以檢查是否還存在妨礙鋼套箱下沉就位的障礙物。
4.2封底砼施工
封底砼的施工是整個(gè)海上承臺(tái)施工的關(guān)鍵,為保證封底成功,在封底前采取以下措施進(jìn)行進(jìn)一步加強(qiáng):
(1)鋼套箱頂面采用I36工鋼每個(gè)方向增加2道橫撐(共8道),將套箱與護(hù)筒臨時(shí)固結(jié)連成一體,防止風(fēng)浪拍打引起模板擺動(dòng)。
(2)封底前在每個(gè)護(hù)筒上設(shè)置4根抗浮拉桿,采用工20上端與護(hù)筒焊接下端深入封底混凝土厚度的2/3,使封底混凝土與護(hù)筒連成一體。
(3)連通孔采用橫縱兩個(gè)方向布置,四個(gè)側(cè)面均有布置,直徑30cm,共設(shè)16道連通孔(連通孔標(biāo)高詳見套箱結(jié)構(gòu)圖3),保證封底過程中套箱內(nèi)外水壓平衡。
(4)封底砼標(biāo)號(hào)由原設(shè)計(jì)C20提高到C25。
鋼套箱封底砼厚度1.2m,封底砼方量約110m3;封底砼采用C25水下砼。采用料斗水下澆注封底砼,封底砼澆筑順序?yàn)椋合韧夂髢?nèi)。封底砼施工中做好以下幾點(diǎn)工作:
①對(duì)封底設(shè)備進(jìn)行合理配置,以確保封底砼的質(zhì)量。
②加強(qiáng)現(xiàn)場的組織管理,使封底有序進(jìn)行。
4.2.1封底前的準(zhǔn)備工作
(1)封底導(dǎo)管、漏斗等準(zhǔn)備
根據(jù)平臺(tái)高度到套箱底標(biāo)高,對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行配管,以保證導(dǎo)管底部比套箱底部低10~15cm。
(2)安裝環(huán)形抱箍
為了防止封底混凝土流失,保證封底砼質(zhì)量,對(duì)套箱底模和護(hù)筒之間安裝環(huán)形抱箍,抱箍之間采用高強(qiáng)螺栓連接水下安裝,抱箍如下圖7。
4.2.2封底砼澆注平臺(tái)搭設(shè)
封底平臺(tái)主要由I45a工字鋼、[20槽鋼及欄桿組成。鋼套箱下沉到位固定后,利用下放鋼套箱的吊梁及在貝雷片上增加放置工36工字鋼作為主梁,在其上鋪設(shè)[20槽鋼搭設(shè)封底砼操作平臺(tái)。
(1)在貝雷片鋪設(shè)I45a型鋼作為主梁,然后在型鋼上鋪設(shè)[20槽鋼。
(2)在平臺(tái)上架設(shè)導(dǎo)管固定架、料斗,并焊接固定。
(3)在每根導(dǎo)管頂口放置2m3的料斗進(jìn)行封底和灌注。
(4)封底砼采用泵車進(jìn)行供料,保證灌砼連續(xù)性。
4.2.3導(dǎo)管布置
封底砼導(dǎo)管采用內(nèi)徑φ273mm、壁厚δ=8mm的無縫鋼管制作,管節(jié)長度為3m、2m、1m、0.5m等4種,管節(jié)之間連接采用快速螺紋接頭。根據(jù)套箱尺寸,在平面布置5根管,事先排好各導(dǎo)管開灌順序和灌注數(shù)量的分配表。灌注采用先外側(cè)后內(nèi)側(cè)灌注順序,導(dǎo)管底部距離吊箱底10~15cm,采用臨時(shí)導(dǎo)管定型卡固定在操作平臺(tái)上。封口砼方量計(jì)算:砼流動(dòng)半徑按4m計(jì)算,導(dǎo)管距底板15cm懸空距離,初始埋深按50cm考慮,則V=8m3。選用2m3料斗,采用汽車泵連續(xù)泵送8m,可以滿足首批封口要求。
封底砼導(dǎo)管布置見下圖8:
4.2.4封底砼澆注
(1)測量準(zhǔn)備
用鐵板焊接測錘6個(gè),15m長的測繩12根。
平臺(tái)標(biāo)高測量,吊箱安放到位后底模頂標(biāo)高需提前測量,作為控制砼面標(biāo)高的依據(jù)。
(2)砼澆注
砼采用商品砼。水下封底砼采用2m3料斗集料,汽車泵泵送到料斗,經(jīng)計(jì)算8m3的可滿足每根導(dǎo)管首封砼量的要求。用鐵板塞子堵住導(dǎo)管口并用汽車吊掛住塞子,待封口集料斗內(nèi)儲(chǔ)滿2m3后開啟鐵板塞子放料,通過料斗泵連續(xù)供料,使封底不間斷進(jìn)行。封底砼施工時(shí),做好測深工作并做好記錄,同時(shí)每根導(dǎo)管封口結(jié)束后及時(shí)測量其埋深與流動(dòng)范圍,并做好詳細(xì)記錄。砼導(dǎo)管封底按先四周后中間順序進(jìn)行,當(dāng)某一處封底砼達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后,再進(jìn)行其相鄰導(dǎo)管封底,先測量待封導(dǎo)管底口處的砼頂標(biāo)高,根據(jù)測量結(jié)果重新調(diào)整導(dǎo)管懸空高度。導(dǎo)管封底完成后,根據(jù)封底記錄及時(shí)補(bǔ)料,同一導(dǎo)管兩次灌入砼的時(shí)間間隔控制在30分鐘以內(nèi)。封底砼厚度1.2米,為保證導(dǎo)管有一定埋深,砼灌注順利時(shí),一般不隨便提升導(dǎo)管,即使需要提管,每次提升的高度都嚴(yán)格控制導(dǎo)管的埋深不小于50cm。灌注過程中根據(jù)灌注量,每隔一定時(shí)間測一次標(biāo)高,以指導(dǎo)布料,使砼均勻上升。砼澆筑臨近結(jié)束時(shí),全面測出砼面標(biāo)高。根據(jù)測量結(jié)果,對(duì)砼面標(biāo)高偏低的測點(diǎn)附近的導(dǎo)管增加灌注量,直至所測結(jié)果滿足要求。當(dāng)所有測點(diǎn)的標(biāo)高滿足控制要求后,結(jié)束封底砼灌注。封底過程中鋼套箱側(cè)模上的連通器應(yīng)打開,(或安排人員進(jìn)行抽水)保證鋼套箱內(nèi)外水位差基本一致,保證封底砼不受水頭壓力作用而破壞。
4.2.5鋪設(shè)導(dǎo)流暗溝及二次封底找平
二次封底找平前,視情況鋪設(shè)導(dǎo)流盲溝,將各處的滲水點(diǎn)滲水統(tǒng)一引流至指定抽水點(diǎn)集中降水,為承臺(tái)鋼筋安裝及混凝土澆筑提供干施工環(huán)境。
從4#~9#承臺(tái)封底施工效果來看,封底較成功,鋼套箱四周及模板拼縫處未見明顯漏水現(xiàn)象,鋼套箱模板設(shè)計(jì)滿足結(jié)構(gòu)受力要求,底板與封底混凝土之前局部存在滲水點(diǎn),但通過設(shè)置的導(dǎo)流盲溝能夠?yàn)槌信_(tái)提供干施工環(huán)境,套箱圍堰工藝可行,適用于海(河)床面與承臺(tái)底面高差較大以及海(河)床軟基承載力低等情況,可以加以推廣運(yùn)用。
參考文獻(xiàn)
[1]劉字陰.橋梁深水基礎(chǔ)[M].北京:人民交通出版社.
[2]楊文淵.實(shí)用土木工程手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社.
[3]范立礎(chǔ).橋梁工程(上、下冊(cè))(橋梁工程專業(yè)用)第二版[M].北京:人民交通出版社.