泉州灣跨海大橋海上承臺有底鋼套箱施工工藝

■蔡清愉

（1.泉州市交通工程規劃建設管理處；2.泉州灣跨海大橋有限責任公司，泉州 362000）

泉州灣跨海大橋海上承臺有底鋼套箱施工工藝

■蔡清愉1，2

（1.泉州市交通工程規劃建設管理處；2.泉州灣跨海大橋有限責任公司，泉州 362000）

本文通過泉州灣跨海大橋北岸引橋工程的B016#-B019#墩承臺施工的實例，論述了海域深水區有底鋼套箱承臺施工工藝的應用，對類似環境下海上承臺施工有著很好的借鑒作用。

有底鋼套箱 平整度 封底砼 施工工藝

1 工程概況

泉州灣跨海大橋工程是福建省重點工程，起于晉江南塘，與泉州市環城高速公路晉江至石獅段相接，在石獅蚶江跨越泉州灣，經惠安秀涂、張坂，終于塔埔與泉州市環城高速公路南惠支線相接。其中泉州灣跨海大橋橋長12.454km。橋位處開闊海面，平均潮位下普遍水深1.4～5.7m，最大水深7.8m。

承臺施工的質量控制是工程下部結構施工的關鍵，針對不同的承臺施工環境，考慮施工成本、工作效率及施工風險，制定相應的施工方案。根據承臺施工環境的不同，泉州灣跨海大橋的承臺施工方案可分為陸上深淺基坑開挖承臺施工、圍埝內插打鋼板樁做鋼圍堰承臺施工、海域淺灘無底鋼套箱承臺施工以及海域深水區有底鋼套箱承臺施工。本文將對北岸引橋工程的海域深水區有底鋼套箱承臺施工工藝進行具體論述。

北岸引橋工程B016-B019墩承臺左右幅共計8個承臺，承臺位置地質資料見表1。

承臺設計平面為 9m×7.3m圓矩形，弧線段半徑1.75m，厚度3.0m，承臺頂標高+1.6m，封底砼底標高-2.2m。如圖1所示。

表1 承臺位置地質資料

根據承臺位置地質資料，泥面低于封底混凝土底面1.2～2.15m，如采用有底套箱，則有施工空間；若采用無底套箱，則需回填至封底混凝土底，但回填范圍和高度均過大，且深水中回填部分受潮水作用無法穩定，不能給套箱提供穩定的基礎。為了保證施工的質量、安全，提高施工效率，降低施工風險，B016-B019墩承臺施工決定采用有底鋼套箱施工工藝。

2 有底鋼套箱施工工藝

2.1 鋼套箱制作、加工

根據橋址區的石湖臨時潮位站與崇武水文站觀測的每日高、低潮位成果，橋址區各重現期的高、低潮位表（如表2所示）。根據重現期高水位4.79m考量，制作有底鋼套箱頂面標高要大于4.79m，設定為4.8m，另封底砼底標高為-2.2m，所以有底鋼套箱模板設計高度為7m。

圖1 承臺平面示意圖（單位：m）

表2 橋址區各重現期的高、低潮位表

鋼套箱模板制作要求拼縫嚴密，水密性達到要求，接縫處止水密實，無錯臺，同時需要考慮海上平臺作業，使用履帶吊吊裝，因此單件吊裝重量不宜過大。考慮到施工質量、施工安全及經濟性，單套模板按承臺平面尺寸設計，共計8片，高度均為7m，直線段分兩種各2片，弧線段模板一種共4片。其中弧線段模板最重為4.93t，單套模板總重34.76t，共制作兩套，周轉周期為1個月。

鋼套箱主要由：底板拼裝牛腿（長度1.5m）、底板主梁（I40工字鋼雙拼，長9.3m，共計4根）、底板分配梁（I40工字鋼，長 11m）、混凝土底板（長 10m，寬 8.3m，厚度20cm，內配直徑16mm間距20cm螺紋鋼鋼筋網片2層）、套箱側壁（共八塊，高7m）、內支撐（450×8mm鋼管一道，總重約1.5t）、對拉螺栓（Ф18×5m，60套）、承重架（I40工字鋼雙拼，長3m，共計16組，每個護筒兩組）、千斤頂（起重量不小于20t）、精軋螺紋粗鋼筋。

2.2 施工流程

（1）底板施工

預制混凝土底板→牛腿焊接安裝→底板托梁分配梁安裝→砼底板吊運→底板定位拼裝連接。

每個承臺預制砼底板共計4塊，采用強度等級為C25混凝土，砼底板雙層Φ12二級螺紋鋼筋布置。預制砼底板預留對拉螺栓孔與限位板預埋件，同時預埋連接角鋼以及吊點。砼底板在后場分塊預制完成后，運至施工平臺等待安裝。

圖2 下部支撐系示意圖

（2）牛腿焊接

支撐牛腿焊接采用Ⅰ40型鋼焊接，頂面標高+3.0m。牛腿焊接要保證焊接質量，位置按圖紙位置與連接桿預留孔錯開，焊接時嚴格控制標高，使得八個牛腿在一個平面上，從而保證套箱的平整度。如圖2所示。

（3）底托主梁與次梁安裝

底托主梁與次梁與平臺上按圖紙位置布置臨時拼接，測量定位，先安裝主梁雙拼40a工字鋼，共4排。然后在主梁上安裝分配梁共計三道40a工字鋼，用來承托砼底板。主梁及分配梁的位置要求準確，可以臨時固定。如圖3所示。

圖3 底托主梁與次梁安裝布置圖

（4）砼底板安裝

分配梁安裝完成后，進行砼底板的安放，安裝過程中注意砼底板的傾斜，保證水平下放，避免傾斜造成砼底板遇鋼護筒位置空隙不足下放不了的情況出現。安裝前需在分配梁上測量定位放出平面位置控制點，砼底板粗安裝后使用手扳葫蘆進行微調使其正位，確保砼底板預留鋼管孔與底托主梁孔對正，將4塊砼底板連接處預埋的角鋼用鋼板條滿焊，保證砼底板連接為整體，然后在砼底板上放出套箱模板即承臺的邊線位置。如圖4所示。

圖4 砼底板安裝后放承臺邊線

（5）套箱安裝

安裝中對應底板邊線下放，下放前將橡膠止水條先行沿模板邊線布置固定，然后安裝弧線段模板，對齊邊線后，利用砼底板預埋件焊接限位板，使其穩定，然后依次安裝套箱模板。安裝過程中注意保證套箱的垂直度。套箱整拼后立刻進行加固措施，使用直徑400鋼管做十字撐對應模板中心線固定，同時將相鄰模板拼縫處用40a工字鋼做斜支撐，以保證模板的穩定。

（6）套箱下放

模板內外限位及內支撐完成后，安裝吊掛系統，吊掛系統為每個護筒上放置一道雙層扁擔梁，采用雙拼Ⅰ40制作，使用60t液壓穿心千斤頂，連接螺桿為M32精軋螺紋鋼，如圖5所示。套箱拼裝完成后，將吊掛系統千斤頂位置調正，連通管線，緊固精軋螺紋，同時檢查模板各個接縫處螺栓連接以及止水帶情況，千斤頂給油進行套箱下放。下放前需要在鋼護筒上預先安裝4個限位導向裝置來保證鋼套箱的平面位置準確，使用36a工字鋼制作。下放過程4個千斤頂要求同步，行程一致，保證套箱沉穩下放。下放至預先在鋼護筒上做出的封底砼底標高的標志處停止下放，用水平尺及靠尺檢驗砼底板平整度以及模板垂直度，同時復測模板中心線位置。套箱沉放需趕落潮作業，沉放到位后即刻趁低潮加焊限位，焊接護筒與砼底板間止水環。在1～2個潮水內完成以上作業，盡量減少套箱在水中懸掛時間。如圖6所示。

圖5 吊掛系統

圖6 安裝完成的套箱

（7）封底砼的澆筑

封底砼底標高-2.2m，高度為80cm，設計強度為C20,澆筑方量為39.4m3，澆筑時需要趕潮水作業，利用汽車泵在1～1.5h內澆筑完成，增加砼罐車數量，保證澆筑連續迅速，以保證封底砼不受潮水壓力及模板滲水影響強度。澆筑承臺混凝土時應加強振搗控制，確保澆筑質量。

（8）拆除底托梁及吊掛系統

待封底砼達到設計強度后，可以進行底托梁及吊掛系統的拆除，同時在模板拼縫間替換焊接Ⅰ40斜撐，既保證模板內部穩定同時便于承臺的施工。拆除時先行逐步緩慢的泄壓，觀察砼底板是否有位移及下降現象，然后松開中間連接套筒，使底托梁自由下落至水中，然后利用事先連接在模板與底托梁上的鋼索將底托梁吊出周轉使用。之后可進行后續承臺及墩身施工，待墩身一節施工完成后拆除套箱。

3 施工要點難點介紹及質量控制

海上鋼套箱的施工是利用定型鋼模板良好的止水效果，與預制砼底板作為底模連接為整體，在封底砼澆筑后，使其成為一封閉止水的承臺模板。使承臺與墩身一節的施工在無水環境下進行，此項施工的重點與難點即為封底砼澆筑的成功與否。

（1）鋼套箱平整度控制：為了保證鋼套箱垂直度，必須控制底托梁安裝平面、預制砼底板底面平整度。支撐牛腿焊接要保證焊接質量，嚴格控制標高，使得八個牛腿在一個平面上，制作底托梁過程中選取平整地面進行制作，底托梁安裝后的平整度直接影響砼底板的安裝平整度，進而關系到模板安裝后的垂直度。為了使預制砼底板平整度控制在偏差范圍內，砼底板預制在打好的底胎上行進。

（2）止水環：套箱下放完成并調整正位后，在砼底板與鋼護筒空隙位置焊接止水環，止水環的焊接要求與護筒滿焊，使封底澆筑后潮水漲時不會沖刷到澆筑好的封底砼，保證封底砼的質量。

（3）砼澆筑潮汐掌握、澆筑速率、混凝土振搗質量控制：趕潮水作業，現場調度要及時，保證澆筑開始后砼的入模速率，振搗過程嚴格控制不漏振過振，保證封底砼的密實。

4 結語

海域深水區有底鋼套箱承臺施工工藝的使用，使得海域承臺施工受潮汐的影響降到最低，該施工工藝在泉州灣跨海大橋取得了成功，不僅達到了設計要求，同時確保后續的施工得以順利的進行，對于整個工程的施工起到了重要的作用。有底鋼套箱施工工藝對類似環境下海上承臺施工有著很好的借鑒和指導意義。