烏石北江特大橋無覆蓋層河床承臺無底套箱施工淺析

摘要：文章通過烏石北江特大橋無覆蓋層河床承臺無底套箱施工經(jīng)驗，證明無覆蓋層河床承臺無底套箱施工相結(jié)合的施工工藝是成功的。

關鍵詞：橋梁施工；雙塔斜拉橋；混凝土

一、概述

烏石北江特大橋主橋為130m+248m+130m預應力混凝土邊箱梁雙塔斜拉橋，主橋長508m，94#主墩承臺呈啞鈴形狀，兩邊為19.6m×15.6m矩形承臺，兩承臺用19.6×6.6m的系梁相連接。設計變更后的承臺底標高為36.500m，頂標高為42.500m，承臺高為6m；系梁底標高為38.000m，頂標高為42.500m，系梁高為4.5m。整個承臺及系梁采用的主要材料為C40混凝土。

大橋采用樁基的鉆渣沿著套箱的四周進行填筑調(diào)平。為保證封底混凝土高度，確保封底質(zhì)量，經(jīng)計算，封底砼厚度為2m，調(diào)平填筑帶頂標高為34.50m，承臺底標高提高2.52m至36.50m。調(diào)平填筑帶的斷面圖如下圖。

二 施工準備

由于要清除承臺及系梁范圍內(nèi)有礙承臺、系梁鋼套箱施工的平臺部分，其中包括阻礙承臺及系梁施工的橫向聯(lián)結(jié)焊管、型鋼和鋼管樁。

為了承臺及系梁后續(xù)施工方便，水上施工平臺保留，使用履帶吊進行鋼套箱的安裝工作。

三 烏石北江特大橋94#主墩承臺施工

3.1 鋼套箱安裝

本方案所采用的承臺、系梁鋼套箱均為無底套箱，實行水上分塊拼裝，利用60t液壓千斤頂整體下放。承臺的拼裝平臺梁采用I56/2I56a工字鋼，系梁的拼裝平臺梁采用I45工字鋼。承臺、系梁鋼套箱的下放承重梁構(gòu)均為雙拼I56工字鋼，用φ32mm精軋螺紋鋼做吊桿連接。承臺鋼套箱的下放承重梁構(gòu)安裝在插設于樁基內(nèi)D800mm的焊管上，拼裝平臺梁安裝在樁基鋼護筒和施工平臺的鋼管樁牛腿上；系梁鋼套箱的下放承重梁構(gòu)安裝于平臺鋼管樁D800的接高焊管上，拼裝平臺梁架在焊管側(cè)牛腿上，通過對工況分析，承臺、系梁鋼套箱受力計算詳見附件計算書，下放承重梁和拼裝平臺梁的布置見施工圖紙。

1）拼裝平臺梁

承臺和系梁鋼套箱的拼裝平臺梁分別采用I56和I45工字鋼，為了裝拆施工方便，經(jīng)計算，承臺鋼套箱縱橋向拼裝平臺梁通長架設在樁基鋼護筒頂，橫橋向拼裝平臺梁分段架設在樁基鋼護筒和施工平臺的鋼管樁牛腿橫梁上，其中在樁基鋼護筒頂加墊2cm厚的鋼板來避免受力過度集中并采用[10槽鋼在鋼板上加焊拼裝平臺梁的限位卡。系梁鋼套箱拼裝平臺梁架在下放鋼護筒兩側(cè)的牛腿上。具體布置見施工圖紙。

2）下放承重梁

承臺鋼套箱采用每2I56工字鋼為一榀作為下放承重梁，縱向和橫向均為兩榀，縱橫交錯安裝在下放鋼護筒頂，因為橫橋向的下放承重梁懸臂長度較大而造成彎矩引起的應力過大，所以需要在長懸臂端下放鋼護筒支點兩側(cè)的承重梁上、下底面加焊2cm厚的等寬鋼板進行加強，鋼板的長度為8m，四榀I56工字鋼共同承受吊桿傳來的全部荷載。

系梁鋼套箱也采用每2I56工字鋼為一榀作為下放承重梁，縱向設三榀，均安裝在三排下放鋼護筒頂，三榀I56工字鋼共同承受吊桿傳來的全部荷載。

在下放鋼護筒頂加墊2cm厚的鋼板來避免受力過度集中并采用[10槽鋼在鋼板上加焊下放承重梁的限位卡。

3）吊桿

承臺、系梁鋼套箱的吊桿均采用φ32mm精軋螺紋鋼，吊桿從2I56工字鋼中穿過，連接到鋼套箱的吊環(huán)上，支承點以螺母和墊板固定。

4）側(cè)模

承臺、系梁鋼套箱的側(cè)模的高度為9m，各塊套箱側(cè)板通過φ14螺栓連接起來，模板與模板接頭處加裝3mm橡皮墊，以增加套箱模板的密水性。模板面板采用6mm的鋼板，加勁肋采用6mm鋼板，縱向加勁采用2[16a槽鋼，橫向加勁采用2[20a槽鋼。

根據(jù)現(xiàn)場履帶吊或汽車員的起重能力和平板車的運輸能力，并考慮到施工效率及方便性，直線段的標準模板可以先在岸上拼裝平4m×6m的大塊模板并用加勁槽鋼進行加勁后用平板車運到施工平臺然后起吊拼裝，弧線段模板因為弦長較長，所以不需先拼成大塊模板，但在運輸前也需先焊接加勁槽鋼以防運輸和起吊過程中發(fā)生過大變形。

在拼裝平臺梁上拼裝承臺鋼套箱的側(cè)模時，可以先吊裝直線段大塊模板，然后再吊裝弧線段模板，并且是分為三圈逐圈拼裝。

5）內(nèi)撐系統(tǒng)

承臺內(nèi)撐系統(tǒng)屬梁桿組合式，共設兩道，一道設于標高39.50m處，另一道設于標高43.00m處，內(nèi)撐系統(tǒng)分為撐桿與圈梁兩部分，位于承臺混凝土澆注箱的下層內(nèi)撐圈梁采用I45b雙拼工字鋼制作，而兩封頭板間的空腔第一層內(nèi)撐圈梁則采用][20a雙拼槽鋼制作，2I45工字鋼圈梁的撐桿均采用D530鋼管制作，而][20a槽鋼圈梁的內(nèi)撐桿則采用D273鋼管制作，上層內(nèi)撐系統(tǒng)不設圈梁，位于承臺混凝土澆注箱的下層內(nèi)撐桿均采用D530鋼管制作，兩封頭板間的空腔第二層內(nèi)撐桿采用D273鋼管制作，桿梁組合成整體穩(wěn)定框架結(jié)構(gòu)，共同抵抗模板外水壓力，保證承臺施工處于無水狀態(tài)的安全性；內(nèi)撐系統(tǒng)隨模板一起下放，于承臺施工完畢以后，上、下層內(nèi)撐均可回收利用。

系梁鋼套箱內(nèi)撐系統(tǒng)也屬梁桿組合式，下層圈梁系統(tǒng)及撐桿分別采用I45b雙拼工字鋼和D530鋼管制作，設于標高41.00m處；上層內(nèi)撐不設圈梁，撐桿采用][20a雙拼槽鋼制作，設于標高43.30m處。

6）對拉桿

為防止承臺施工時北江水位低于設計汛期的高水位和澆注承臺混凝土對側(cè)模的壓力過大而造成承臺鋼套箱向外變形過大，所以設置了兩層對拉桿。因為受到樁基鋼護筒的影響，所以對拉桿必須待承臺鋼套箱下放到位后才能安裝，對拉桿采用φ25圓鋼制作。

系梁鋼套箱的待澆段對拉桿采用φ25圓鋼制做，設三層，分別位于標高41.50m，38.50m和36.00m處；先澆段對拉桿也采用D25圓鋼制做，設九層，分別位于標高42.80m，42.30m，41.30m，40.30m，39.30m，38.30m，37.30m，36.30m，35.30m處。內(nèi)撐系統(tǒng)和待澆段對拉桿隨模板一起下放，承梁鋼套箱下放到位后再安裝先澆段對拉桿并預緊。所以在承臺混凝土澆注前要預留系梁鋼套箱的先澆段對拉桿預留孔，預留孔的埋設位置見施工圖紙。

四 清基及封底混凝土施工

1）清基

鋼套箱下放到位后，再次確認鋼套箱底部是否與封底基礎接觸平穩(wěn)，如出現(xiàn)大的空隙應及時復測圍堰頂標高，圍堰頂標高確認無誤后對大空隙可采取局部壓填速凝砼以堵住空隙確保封底成功。

2）封底混凝土施工

封底混凝土不僅起隔水作用，還利用其作為承臺施工時固定鋼套箱位置裝置，所以要求封底混凝土澆注質(zhì)量、均勻度良好，不能出現(xiàn)薄弱地方，以免引起漏水等問題。鋼套箱封底質(zhì)量的好壞直接影響到承臺及系梁的施工質(zhì)量及工期。

灌注鋼套箱封底混凝土屬于水下混凝土施工，其中，承臺、系梁鋼套箱的封底混凝土方量分別為600m3（單個承臺）和165m3，保證灌注施工時間均控制在10小時以內(nèi)。

灌注設備主要包括泵機2臺、漏斗2個、導管10套、5T手拉葫蘆4個、振動器若干。

a）混凝土的配合比及混凝土質(zhì)量要求

封底混凝土標號為C30，封底厚度為2m，封底混凝土性能指標：

⑴坍落度18-22cm，盡量控制在22cm；

⑵初凝時間16-20小時；

⑶和易性、泵送性良好。

主要考慮到承臺面積較大，灌注點較多，而輸送泵少造成灌注時間長，故要求初凝時間長、和易性好。

b）混凝土導管的布置及灌注

設置2排泵管，分別往上水方向和下水方向延伸。灌注點按照擴散半徑為4.0m布置，承臺和系梁分別設15個和5個灌注點，順序按照下圖布置。

按水下混凝土的灌注要求，采用剪球的施工工藝。導管內(nèi)徑為30cm，導管口離封底底面50cm。導管隔水球采用預制混凝土球，直徑比導管口的直徑小1.5～2cm。灌注前先用鐵線把球吊放到導管內(nèi)離水面約50cm高處，上端穿過漏斗系于斗外。待導管上的漏斗裝滿漿后把鐵線剪斷，這樣能保證首批混凝土埋住導管，第一斗混凝土方量為20m3。灌注封底混凝土應連續(xù)作業(yè)，灌注時應使導管固定，防止水動搖影響，一次灌注到位。

a）混凝土面標高的測定

混凝土面標高的測定是非常重要的環(huán)節(jié)，整個混凝土灌注過程都要測量，目的：A、判斷某個導管布置點是否可以終止灌注（導管口，要求混凝土厚1.85m-1.95m）。B、灌注時，可以根據(jù)測量判斷是否漏漿，及時作出處理。

封底混凝土澆注過程中，要對混凝土面進行“勤測、勤量”，經(jīng)常用鋼尺復核測量繩的長度?；炷撩鏈y量后，將數(shù)據(jù)及時報告現(xiàn)場總指揮，以指導封度混凝土澆注。測點布置：1）導管附近；2）灌注半徑處（R=3.5m）；3）加測樁基護筒周圍，以1m為間距；4）側(cè)板邊每1m為間距。

灌注完成后，檢測各個灌注點是否有凹陷不均勻處，如有應補灌漿處理。為確?；炷撩軐嵑捅砻嫫秸?，可采用ZN型電動軟軸行星插入式混凝土振動器對封底混凝土進行振搗。應嚴格控制封底混凝土頂面標高的高差不超過10cm。

灌注封底混凝土各個環(huán)節(jié)都不能疏略，保證封底絕對成功。