潘孝金 吳昊

摘? 要：馬來西亞登嘉樓開啟橋項目的主墩高樁承臺位于河道通航的航道上。承臺部分水深7～8m，樁基礎(chǔ)為直徑1m的混凝土預(yù)制管樁。承臺先進(jìn)行混凝土預(yù)制管樁施打，再進(jìn)行有底鋼套箱安裝，鋼套箱采用鋼抱箍作為支座。因面積較大，鋼套箱底板和側(cè)板模塊化設(shè)計，分塊吊裝到位，在底板模塊與混凝土預(yù)制管樁之間形成的溝槽內(nèi)，進(jìn)行封底混凝土澆筑，完成鋼套箱的阻水，形成承臺干作業(yè)施工環(huán)境?；诖?，本文從設(shè)計、吊裝、封底混凝土澆筑等方面詳細(xì)介紹了主墩高樁承臺抱箍法有底鋼套箱的施工技術(shù)，以期為相關(guān)施工提供參考。

關(guān)鍵詞：深水基礎(chǔ);高樁承臺;抱箍;鋼套箱;溝槽;封底混凝土;預(yù)制管樁基礎(chǔ)

中圖分類號：U445? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）09-0000-00

1工程概況

登嘉樓開啟橋項目位于馬來西亞東海岸登嘉樓河入?？?，是一座跨徑67m的雙葉立轉(zhuǎn)式開啟橋，兩個主墩承臺P4、P5位于河道中間，間距78m，結(jié)構(gòu)尺寸76m×28m×4m。承臺四周設(shè)計有橡膠防撞護弦。

承臺下設(shè)計有118根直徑1m混凝土預(yù)制管樁，樁長31～34m，縱向間距為4m，局部2m和8m，橫向間距為4m或5m;承臺橫向布置兩列斜樁，斜度8：1。承臺頂標(biāo)高+3.5m，底標(biāo)高-0.5m。承臺下部河床面標(biāo)高約-7.5m。河道寬度約240m，主墩承臺離南北岸的最小水平距離分別為60和100m，南北岸分別由跨徑為55m+55m+50.5m的三跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁引橋連接。

根據(jù)水文預(yù)測資料分析，施工期間，三月份到九月份最高水位+0.750～+0.850，最低水位-1.25m～-0.45m;一至二月份和十至十二月份最高水位+1.05～+1.35m，最低水位- 0.75～-0.15m;一天當(dāng)中海水漲潮落潮水位差在1.1m～2.0m之間，如圖1所示。

2工程難點和特點分析

2.1項目難點

（1）橋梁深水基礎(chǔ)一般采用鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，大型承臺鋼套箱一般采用大型浮吊或千斤頂系統(tǒng)整體同步吊裝下放。灌注樁鋼護筒上可以焊接牛腿作為鋼套箱的支撐，此外可以焊接和架設(shè)鋼平臺，鋼套箱水上拼裝后整體下放。本項目承臺面積大，基礎(chǔ)采用混凝土預(yù)制管樁，管樁上無法設(shè)置水上平臺。整體下放對鋼套箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計和焊接工藝有著嚴(yán)格要求。

（2）鋼套箱一般采用整體澆筑水下封底混凝土，以形成底板阻水結(jié)構(gòu)，并平衡箱體的浮力。封底混凝土的澆筑質(zhì)量是鋼套箱阻水成敗的關(guān)鍵，主墩承臺面積接近2000m2，如整體澆筑水下封底混凝土，工程量太大，而且漲潮期間水位較深，難以保證施工質(zhì)量。

（3）承臺底部水深較深，如采用鋼圍堰，圍堰內(nèi)填筑量大，且施工后航道清淤困難，會造成航道水流截面減小。

2.2周邊環(huán)境特點

（1）現(xiàn)場無鋼結(jié)構(gòu)加工制作條件，大中型鋼結(jié)構(gòu)加工廠離項目所在地較遠(yuǎn)，需要長途運輸。

（2）施工期間航道正常通航，往來船只多;雨季河道水流速度較快，風(fēng)浪較大，對施工有一定影響。每日漲潮落潮水位落差大，鋼套箱的受力工況一直處于變化之中。承臺離河岸邊較遠(yuǎn)，對水平運輸和混凝土澆筑影響較大。

（3）馬來西亞海岸線長，屬于熱帶雨林氣候，全年高溫、多雨、溫差小，當(dāng)?shù)厮纤伦鳂I(yè)勞動力資源豐富。

（4）馬來西亞市場上常規(guī)起重吊裝設(shè)備較多，本地有駁船等水上設(shè)備，但沒有大型的水上起重設(shè)備。

3施工方案設(shè)計

3.1鋼套箱裝置與承臺施工設(shè)計

本項目承臺使用鋼套箱作為承臺的模板和阻水結(jié)構(gòu)。采用鋼抱箍作為鋼套箱的支座，鋼套箱底板模塊化設(shè)計，模塊縱向拼接成列，兩列模塊之間形成縱向溝槽，可以避開管樁樁位，溝槽底部鋪設(shè)槽底鋼板，并澆筑封底混凝土;側(cè)板與底板模塊相互拼接。鋼套箱側(cè)板，底板模塊和封底混凝土共同組成鋼套箱的阻水系統(tǒng)。

承臺混凝土分層澆筑，先澆筑水下部分，再搭設(shè)操作平臺，進(jìn)行水上部分施工。鋼套箱側(cè)板高度設(shè)計高于最高水位200mm，側(cè)板以上部分承臺采用普通鋼模板施工。側(cè)板外圍的頂部設(shè)置懸挑梁，用于搭設(shè)水上施工平臺[1]。

3.2鋼套箱施工設(shè)計

承臺面積大，鋼結(jié)構(gòu)制作體量大，進(jìn)行場外分塊加工;現(xiàn)場采用駁船和150噸履帶吊組合成船吊，配置一輛拖船作為動力。鋼套箱模塊完成加工，運輸?shù)浆F(xiàn)場后，吊裝人員采用船吊進(jìn)行分塊吊裝，潛水員水下安裝和調(diào)整;利用引橋臨時支撐系統(tǒng)，從岸邊架設(shè)臨時便道，進(jìn)行封底混凝土澆筑，澆筑后，完成排水和墊層，形成承臺干作業(yè)施工環(huán)境。

3.3鋼套箱構(gòu)造設(shè)計

（1）結(jié)合承臺樁的分布、運輸特點和吊裝能力等情況，鋼套箱底板劃分成44個模塊，單塊重約8t;側(cè)板根據(jù)相應(yīng)的底板分塊。鋼抱箍間距同樁的間距，抱箍由兩塊半圓形鋼板，用高強螺栓與樁固定，抱箍與管樁之間采用10mm橡膠增加抱箍摩擦系數(shù)。抱箍上設(shè)置牛腿和抗浮螺栓，牛腿用于架設(shè)底板模塊，抗浮螺栓用于抵抗鋼套箱浮力和固定底板模塊。對無法架設(shè)鋼套箱模塊的承臺圓弧段，加設(shè)措施樁和抱箍，措施樁同永久樁一同施打，如圖2所示。

（2）底板模塊由工字鋼主梁、工字鋼次梁、主次梁支撐桿和鋼板面板組成。主梁采用截面高度750mm的工字鋼，次梁采用截面高度250mm的工字鋼，次梁焊在主梁上翼緣板上部，并采用支撐桿焊接加固成整體;模塊頂部面板為8mm鋼板，兩側(cè)下包至主梁上翼緣板，形成頂部和側(cè)面3面圍合的半封閉式箱體模塊。鋼板面板和主梁工字鋼腹板內(nèi)部焊加勁板加強;每道次梁工字鋼腹板上設(shè)置直徑20mm的孔，用于引導(dǎo)模塊次梁之間的空氣排出，減少浮力作用;部分模塊頂部設(shè)置集水坑。

（3）考慮底板模塊的水下安裝難度和精確度，模塊與模塊縱向之間預(yù)留100mm空隙，采用壓板密封。壓板與底板之間設(shè)置15mm橡膠止水帶，并用預(yù)焊在底板上的螺栓壓緊。模塊與模塊橫向溝槽凈距1.5m，截面高度1m，在溝槽內(nèi)澆筑封底混凝土，可實現(xiàn)鋼套箱底板模塊與混凝土管樁之間的阻水。與整體澆筑封底混凝土相比，該方法減少了混凝土的澆筑量，同時大大降低了水下封底混凝土澆筑難度，如圖3所示。

（4）承臺兩側(cè)的底板模塊，在樁外側(cè)加設(shè)1道主梁，作為鋼套箱側(cè)板的固定結(jié)構(gòu)。加設(shè)的主梁上部與底板次梁相連，下部采用槽底鋼板將兩道主梁焊成整體，槽底鋼板上預(yù)留樁孔，吊裝時穿入管樁，如圖4所示。

（5）鋼套箱側(cè)板由工字鋼立柱、4mm鋼板面板和加勁鋼板組成。側(cè)板與側(cè)板之間，通過寬度700mm的側(cè)封板用螺栓連接，接縫中間加設(shè)橡膠止水帶。

3.4鋼套箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)驗算

經(jīng)多種工況分析，主要對鋼套箱裝置體系進(jìn)行以下兩種工況進(jìn)行驗算：

（1）澆筑承臺混凝土?xí)r，河道水位降至承臺以下。主要荷載為鋼套箱系統(tǒng)自重、承臺混凝土自重、施工荷載和混凝土澆筑時的側(cè)壓力。

（2）鋼套箱完成封底并抽水后，河道中水位上漲到預(yù)測的最高值。主要荷載為鋼套箱系統(tǒng)自重、浮力、水的側(cè)壓力和水流沖擊力。

底板模塊橫向之間采用封底混凝土濕接止水，底板模塊縱向采用橡膠壓板止水，縱橫向之間無其它結(jié)構(gòu)連接，底板可按照單個模塊進(jìn)行整體驗算。底板模塊與封底混凝土之間的結(jié)合與止水效果有直接關(guān)系，因此在承臺混凝土澆筑前，要保證底板模塊的剛度，允許撓度L/500。

3.5鋼套箱加工

混凝土管樁打樁完成后，將樁頭截樁成同一個標(biāo)高，并高于最高水位。測量所有樁的樁位坐標(biāo)和垂直度，根據(jù)樁位測量成果計算抱箍位置，并結(jié)合鋼套箱結(jié)構(gòu)驗算與優(yōu)化，進(jìn)行鋼套箱的深化設(shè)計[2]。

每個底板模塊編號和對應(yīng)的樁號在面板上打鋼印標(biāo)記，在每個模塊頂部結(jié)構(gòu)焊接4個吊耳。斜樁部位的底板模塊加工前，對樁的凈空距離進(jìn)行復(fù)核，防止斜樁上口凈距過小，造成底板模塊無法安裝。鋼套箱相鄰模塊的底板和側(cè)板，必須預(yù)拼裝驗收合格后才能發(fā)貨。

4施工要點

4.1抱箍安裝

根據(jù)樁頂標(biāo)高，在抱箍上焊4根吊桿，用于抱箍在管樁樁頂?shù)鯍?。抱箍安裝前，在樁頂做縱橫向定位控制線，潛水員水下對樁身進(jìn)行清理，抱箍在岸上預(yù)穿高強螺栓，采用專用吊具進(jìn)行抱箍吊裝，保證抱箍在起吊過程中，能順利套入混凝土預(yù)制管樁。船吊吊裝過程中，施工人員采用移動浮筏作為施工平臺，根據(jù)吊桿和樁頂控制線，配合船吊對抱箍的方位進(jìn)行調(diào)整，并安放到位。

抱箍吊裝完成后，利用吊桿對抱箍進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整，2名潛水員采用水下氣動扳手進(jìn)行高強螺栓的對稱施擰。

4.2底板模塊安裝

底板模塊按照吊裝順序，依次堆放在船吊駁船上。底板安裝順序，橫向從中間開始，縱向從一端往另一端開始。船吊將底板模塊吊裝到承臺設(shè)計位置上方，用纜風(fēng)繩進(jìn)行模塊方位的調(diào)整。安裝定位過程中，端部的底板模塊定位準(zhǔn)確，誤差不大于20mm，中間的底板模塊定位不大于50mm。用倒鏈將模塊與模塊之間的頂面和側(cè)面對接位置調(diào)整平整。

鋼套箱底板在吊裝入水時，要緩慢下放，將箱體內(nèi)空氣排盡。避免下放過快，底板模塊浮動撞擊，造成接口變形損壞。模塊對接調(diào)整完成后，潛水員水下采用墊鐵將底板主梁與抱箍之間的縫隙塞實，并安裝抗浮螺栓夾具，擰緊螺栓，防止潮水沖刷，造成鋼套箱模塊位移。

側(cè)面的底板模塊最后安裝。在岸上將側(cè)板和底板的組拼成側(cè)板模塊。側(cè)板模塊的吊裝需要按順序進(jìn)行，依次連接。側(cè)板模塊安裝完成要及時固定，防止風(fēng)浪拍打晃動，造成管樁斷裂。

4.3槽底鋼板安裝

底板和側(cè)板模塊安裝調(diào)整完成后，進(jìn)行底板頂面及側(cè)面壓板及槽底鋼板的安裝。底板的邊緣預(yù)先焊有螺栓，通過螺栓壓緊壓板，達(dá)到止水的目的。槽底鋼板采用鋼板和加勁板焊接而成，根據(jù)圖紙的設(shè)計尺寸加工分片，單片重量約30kg，采用浮桶工具將鋼板運到設(shè)計位置后下放，并鋪設(shè)在底板下翼緣板上，用下翼緣板上的固定螺栓固定。位于抱箍部分的槽底鋼板，做與管樁圓弧匹配的切口，螺栓壓緊，槽底鋼板同抱箍牛腿上表面，形成完整的溝槽底板，溝槽底板之間的縫隙，采用砂袋封閉，如圖5所示。

4.4封底混凝土澆筑

在鋼套箱樁基施工完成后，進(jìn)行引橋臨時支撐系統(tǒng)基礎(chǔ)樁的打設(shè)，在臨時樁上架設(shè)貝雷架人行通道，作為混凝土泵管的輸送通道。同時在鋼套箱底板模塊上搭設(shè)腳手架通道，使泵管延伸到封底混凝土澆筑點。泵管的軟管直接通到距溝槽底部200～300mm處，進(jìn)行澆筑槽內(nèi)的封底混凝土澆筑。封底混凝土采用C40水下混凝土，水泥及摻混料含量460kg，坍落度175±25mm。

澆筑前檢查水下縫隙封堵和砂袋的安裝情況，防止風(fēng)浪作用下產(chǎn)生位移。封底混凝土澆筑選擇在低潮期內(nèi)進(jìn)行，單次澆筑一道溝槽，在潮水上漲到高水位之前完成澆筑。澆筑過程中用測桿及時測量混凝土澆筑情況，發(fā)現(xiàn)有混凝土下漏情況，及時用砂袋封堵。底板上預(yù)留減壓孔留空孔，保證封底混凝土澆筑期間，鋼套箱內(nèi)外的水位同步漲落。

4.5排水封堵

封底混凝土澆筑完畢24h后的低水位漲潮期間，關(guān)閉底板減壓孔，檢查滲漏點，根據(jù)滲漏點和集水坑分布情況劃分區(qū)域。用彩條布和砂袋設(shè)置隔斷，對局部的漏水點采用木楔、棉布和快速凝結(jié)堵漏材料進(jìn)行封堵，安排水泵進(jìn)行鋼套箱排水。

完成滲水點封堵和排水后，切除抱箍吊桿，開始承臺基礎(chǔ)管樁樁頭切除，澆筑150mm厚混凝土墊層找平。

4.6承臺施工及側(cè)板拆除

待墊層澆筑完成，搭設(shè)鋼套箱頂部施工平臺，開始承臺分層施工。承臺先完成水下部分混凝土澆筑，再進(jìn)行上部承臺施工，承臺混凝土分層之間按設(shè)計要求設(shè)置剪力鋼筋，如圖6所示。

承臺施工完成，并完成主墩塔吊安裝，開始進(jìn)行承臺側(cè)板的分片拆除。先將側(cè)板做臨時固定，潛水員水下完成螺栓的拆除，拆除人員在水上用撬棍將側(cè)板與承臺剝離。連接螺栓銹蝕，無法正常拆除的，采用氧-弧水下切割法切割。鋼套箱底板及封底混凝土與樁連成整體，不進(jìn)行拆除。

5質(zhì)量安全保證措施

（1）船吊起重性能按照履帶吊性能表的80%考慮，駁船順?biāo)鞣较蚨ㄎ?，完成拋錨后方可開始吊裝作業(yè)。吊裝時，駁船離混凝土管樁或鋼套箱凈距保證3m以上，避免風(fēng)浪波動，船體撞擊造成樁身斷裂或鋼套箱變形。

（2）每天潛水員水下進(jìn)行抱箍高強螺栓緊固前，應(yīng)校核水下氣動扳手的緊固力。

（3）所有水上施工人員必須穿救生衣。大風(fēng)浪高天氣停止施工，確保已下放但未完成調(diào)整的鋼套箱模塊與抱箍臨時鎖緊。

（4）航道設(shè)置導(dǎo)航燈標(biāo)識，夜間提供照明;航道一側(cè)側(cè)板預(yù)先搭設(shè)施工平臺，并設(shè)置內(nèi)支撐，防止航行船只撞擊鋼套箱，造成側(cè)板變形。

（5）根據(jù)當(dāng)時的原材進(jìn)行水下封底混凝土試配，保證水下澆筑質(zhì)量。因混凝土泵送水平距離較遠(yuǎn)，施工過程中嚴(yán)格檢查控制混凝土和易性。

6結(jié)語

登嘉樓開啟橋項目兩個主墩承臺的施工，設(shè)計采用混凝土預(yù)制管樁基礎(chǔ)，先進(jìn)行管樁施工，再安裝鋼套箱，形成承臺施工干作業(yè)環(huán)境。底板分塊加工和安裝，解決了當(dāng)?shù)丶庸み\輸問題，避免了大型機械的投入，在溝槽內(nèi)澆筑封底混凝土，大大降低了施工難度和成本。當(dāng)?shù)貪撍畣T數(shù)量多，充分發(fā)揮了當(dāng)?shù)刭Y源特點。很好適應(yīng)了項目需求，施工質(zhì)量和施工安全得到了保證，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

封底混凝土澆筑效果較好，抽水后無滲漏點。相比之下底板模塊與模塊之間的壓板連接，受底板模塊安裝精度影響，有滲漏點。根據(jù)封底混凝土的實施效果，模塊高度可以適當(dāng)降低，以減小鋼套箱整體的用鋼量。

參考文獻(xiàn)

[1]吳鋒.杭州灣跨海大橋海大型承臺鋼套箱施工過程受力分析[J].水運工程，2007（5）：93-97.

[2]范遠(yuǎn)林.鋼抱箍法施工高樁承臺可行性研究與應(yīng)用[J].市政技術(shù)，2017，35（6）：51-53.

收稿日期：2020-08-01

作者簡介：潘孝金（1973—），男，安徽舒城人，本科，高級工程師，研究方向：工程施工技術(shù)研究與管理。