港珠澳大橋江海直達船航道橋主墩承臺施工

田睿，何榮堅

1 工程概況

港珠澳大橋江海直達船航道橋全長994 m，橋型為獨柱型三塔整幅鋼箱梁斜拉橋，跨徑布置為（110+129+258+258+129+110）m，斜拉索采用空間扇形布置，單索面；主梁采用流線型扁平鋼箱梁，梁高4.58m[1]。橋梁效果圖如圖1。

主墩采用群樁基礎，每個主墩下設20根準250 cm鋼管復合樁。承臺為六邊形圓倒角整體式承臺，尺寸為35m伊26m伊9 m，一級承臺頂標高+3.8m，封底混凝土底標高-3m，厚度1.8m，C25混凝土共1 410 m3。承臺采用C45海工混凝土6 120 m3，分2級，一級承臺高5 m；二級承臺高4m，見圖2。

圖1 橋梁效果圖Fig.1 Bridge effect diagram

邊輔墩采用群樁基礎，每個墩下設13根準250 cm鋼管復合樁。承臺為六邊形倒角整體式承臺，尺寸為33m伊19m伊7.5m。

圖2 承臺全貌Fig.2 Fullview of the pile cap

通航孔橋承臺套箱與防撞結構相結合設計，采用雙壁鋼套箱，由內、外圍壁、底板、頂板、箱內加勁、護弦等板架構件組成。防撞套箱平面長41.684m，寬32.084m，順橋向兩側套箱寬2.2 m，橫橋向兩側套箱寬2.5 m，型深8.3 m，套箱側板共分12節段，分塊間采用不銹鋼高強螺栓進行連接。

主墩鋼套箱共分12節段，總重約556 t（套箱重436 t，考慮防撞護弦等重約120 t），邊輔墩套箱共分10個節段，總重約400 t（套箱重280 t，考慮防撞護弦等重約120 t）。

為延長防撞套箱的使用壽命，設計采用防蝕涂料對防撞套箱側板的內外表面及其鋼構件的表面進行防腐涂層處理，設計要求防腐期限為30 a。

2 主要施工方案

江海直達船航道橋承臺套箱底板為H482型鋼（或H582型鋼）+8 mm鋼板+[16a槽鋼，套箱內撐設置在套箱頂部，主墩縱橋向設置3道（邊輔墩縱橋向設置2道），橫橋向設置1道，采用準820伊啄10mm鋼管。

套箱底板通過液壓千斤頂下放到設計標高（索塔承臺為-3m，邊輔墩承臺為-1.2 m），套箱整體拼裝運輸至施工現場，大型浮吊整體起吊安裝就位。經過精確調整后，澆筑第一次封底混凝土，待混凝土達到強度等級后，抽水并進行受力體系轉換，再進行第二次封底混凝土澆筑。封底混凝土達到強度要求后，清理樁頭，封底混凝土鑿毛，然后進行承臺施工。

承臺采用有底鋼套箱施工，套箱側壁利用防撞套箱，套箱底板在承臺澆筑完畢以后不拆除，作為永久結構。首先將套箱底板用液壓千斤頂下放至封底底標高，駁船浮運整體套箱到位，浮吊整體安裝套箱，分2次澆筑封底混凝土，分5次澆筑主墩承臺混凝土。承臺施工完成后表面進行硅烷防腐施工。

3 重點及難點

3.1 防撞套箱整體吊裝定位

鋼套箱在吊裝就位時，受漲、落潮及波浪力作用，易產生平面位置的移動，因此在每個墩四角的4個護筒安裝導向限位系統，根據實測的護筒偏差及套箱加工尺寸調整導向系統，以引導鋼套箱準確落位。

采用大型運輸駁船將套箱整體運輸至施工現場，并拋錨就位。

浮吊停泊在待吊裝套箱的南側，拋錨固定；套箱運輸平板駁依靠拖輪拖至浮吊正前方，拋錨固定。

浮吊吊鉤連接好專用吊具（墩臺預制構件一級吊具），吊具通過插銷與套箱吊耳連接，形成整體。采用分級加載方式保證起重船各吊鉤同步加載。緩慢提升吊鉤，使鋼絲繩逐步收緊，當套箱整體吊起約5 cm后靜止，進行全面檢查。

套箱整體起吊一定高度后，套箱運輸駁船離開，通過絞錨將浮吊移動到施工墩位處，通過絞錨來調整浮吊，使套箱整體位于墩位上方，再次精確調整浮吊平面位置，緩慢下放并隨時觀察套箱與樁基四周護筒的位置是否有沖突，確保無沖突后繼續下放。套箱下放到達設計標高位置后，調整套箱平面位置、垂直度、高程，套箱頂部與外圈鋼護筒用準820伊10mm鋼管連接固定，確保套箱能承受水流及波浪作用。

3.2 大體積混凝土的溫控措施

承臺屬于大體積混凝土構件，必須制定詳細可行的溫度控制方案，采取適當的溫控措施。

使用坍落度相對較低的混凝土，有利于減少混凝土用水量，降低溫升，減少干縮，提高抗開裂性能。

降低混凝土的澆注溫度對控制混凝土裂縫非常重要。在混凝土澆筑之前，采取措施降低水泥、粉煤灰、砂、石、水的溫度。

在承臺混凝土內設冷卻水管通水降溫。冷卻水管根據溫控設計要求及分層厚度進行布置。冷卻水管采用直徑42.3 mm，壁厚3.25 mm的輸水黑鐵管，管間采用絲頭連接。布管時，冷卻水管應與承臺主筋錯開，若存在沖突可適當移動水管位置。

3.3 水下堵漏

鋼套箱底板共有20個孔，均采用封堵鋼板封堵和干狀混凝土堵漏相結合的方法進行施工。

3.4 鋼筋保護層設置

主墩承臺鋼筋保護層厚度不應小于80 mm，底面鋼筋保護層采用圓柱形混凝土墊塊，每1 m伊1 m墊1個墊塊；側面采用錐形塑料墊塊，每層混凝土上下布置2排墊塊，每排墊塊的水平間距為1 m。

4 承臺施工工藝

4.1 底板加工及下放

套箱底板主要由承重梁、面板、分配梁等部分組成。其中套箱底架面板采用8 mm鋼板，承重梁為H482型鋼組成的框架結構，底架面板上用 [16a槽鋼作為分配梁反壓面板，底架通過精軋螺紋鋼及十字架梁支承在鋼護筒上，如圖3。底架吊點共100個，其中樁基護筒頂部設置80個，底架周邊（輔助平臺上）設置20個，如圖4。

圖3 套箱底架布置圖Fig.3 Arrangement plan of box bottom

圖4 套箱底架下放示意圖Fig.4 Devolution schematic of box bottom

所有準備工作完成后，穿好精軋螺紋鋼，按要求布置千斤頂（每個吊點配2個千斤頂），統一調節好精軋螺紋鋼長度，準備提升底板。所有工序檢查完畢，確認各千斤頂、精軋螺紋鋼正常工作后，各施工點同時提升千斤頂5 cm，提升到位后，擰緊墊梁上精軋螺紋鋼螺母，割除鋼護筒支承牛腿。

牛腿全部割除后，開始下放底板。待底板下放到位后，測量配合調平底板，將型鋼與樁基護筒焊接固定，反壓、固定底板。在外圈14個鋼護筒內側焊接2I25a工字鋼做底板反壓梁，防止底板晃動。按要求鎖緊混凝土澆注時需用的所有懸掛裝置。

底板下放到位后，測量調平底板，調平后潛水員塞緊底板與護筒間空隙，擰緊所有已安裝吊帶螺母，并及時焊接臨時限位措施，以免底板在套箱安裝時發生偏移。

每次提升或下放作業前，必須檢查吊點焊縫質量及精軋螺紋鋼的情況[2-3]。

4.2 防撞套箱加工及下放

底板下放前，測量人員按設計圖紙放樣，然后焊接安裝底板限位裝置，底板下放完畢后在樁基外圍護筒上對稱安裝套箱下放導向裝置。

防撞套箱先在加工場拼裝好，套箱共設置4個吊點，吊點橫向間距23.6 m，縱向間距27.14 m。鋼套箱順橋向設置3道內撐，橫橋向設置1道內撐，內撐材料為準820伊啄10 mm焊管，支撐設置于套箱頂層。

套箱整體拼裝完畢后用駁船轉運至現場，采用“長大海升”3 200 t浮吊配合墩臺預制構件一級吊具進行整體起吊和安裝，見圖5。

圖5 套箱整體吊裝示意圖Fig.5 Overallhoisting diagram of the box

鋼套箱下放到位后，為避免由于水流波浪力的影響造成鋼套箱偏位，需將套箱與護筒通過鋼管焊接固定，同時將另外封底增設的暫時未受力的吊點（包括平臺四周的吊點）螺母擰緊，準備封底混凝土施工。

4.3 承臺第1次封底混凝土施工

鋼套箱下放完畢以后，潛水人員下水再一次對底板摸底，將有漏的地方進行封堵。承臺封底采用C25水下混凝土，主墩承臺封底混凝土厚1.8 m，方量為1 414m3，分2次澆筑，第1次1.4m。水下封底混凝土采用2艘攪拌船（長大16及長大18），共3條布料桿，分32個澆筑點對稱澆注。混凝土料備齊全，一切準備工作就緒后組織一次性澆注完1.4m水下封底混凝土。

預先設置在底板上的鋼管做泄水孔，保持套箱內外水壓平衡，封底混凝土達到一定強度后封堵泄水孔。

4.4 體系轉換及第2次干封底

為確保承臺混凝土澆筑的安全，必須進行體系轉換。封底混凝土達到強度后，抽水，清理封底混凝土表面松散層，主墩承臺在標高為-1.6 m處的護筒上焊接2I36a工字鋼牛腿，將預置的精軋螺紋鋼上螺母擰緊在牛腿上，準備進行第2次封底混凝土澆筑。

為保證牛腿焊接質量，要將鋼護筒外壁的雜物清理干凈。牛腿開50毅單面坡口與鋼護筒焊接，焊縫高12mm，焊縫應緊密、均勻和滿焊。

體系轉換后進行第2次0.4 m厚的封底混凝土干澆筑，其中主墩第2次封底混凝土共313.28 m3，邊輔墩第2次封底混凝土共222.8 m3。

4.5 承臺鋼筋安裝及混凝土澆筑

承臺鋼筋采用HPB235、HRB400、HRB335，承臺最外層鋼筋及其露頭拉筋采用不銹鋼鋼筋。直徑>20 mm的鋼筋采用機械連接[4]，接頭為玉級接頭，不銹鋼鋼筋采用不銹鋼鋼筋連接器。

同時，由于鋼筋用量較大，鋼筋網格、層次較多，為保證設計鋼筋能放置正確和混凝土澆筑質量，除架立鋼筋外，用短鋼筋頭架立各層鋼筋網片，做到上下層網格對齊，層間距正確，并確保鋼筋的保護層厚度[5-6]。

主墩承臺：一級承臺分3層澆筑，第1層1.5m，澆筑混凝土方量約1 326 m3，第2層2 m，澆筑方量約1 768 m3，第3層1.5 m，澆筑方量約1 326 m3；二級承臺分2層澆筑，每層澆筑高度2 m，第1層澆筑方量1 147 m3，第2層澆筑方量566 m3。在混凝土澆筑前進行腐蝕監控系統、防雷系統的安裝及準確預埋索塔底座的預埋件。

邊輔墩承臺：一級承臺分2次澆筑，第1次1.75 m（1 010 m3），第 2 次 1.75 m（1 010 m3）；二級承臺1次澆筑，澆筑厚度2.5m。

澆筑第1層混凝土對于承臺套箱有很大的意義。第1層混凝土的澆筑成功可以說套箱施工的基本問題得以解決。為保證第1層混凝土澆筑成功，在技術工藝上應采取以下措施：

1）根據潮汐選擇合適的澆筑時間。2）優化澆筑順序。3）優選混凝土配合比（如初凝時間、坍落度指標）等。

4.6 承臺防腐施工

二級承臺表面采用硅烷浸漬進行防腐，主墩承臺涂裝面積共2 663.4m2，過渡墩、輔助墩承臺涂裝面積共2 210m2。防腐施工前對承臺表面進行處理，進行噴涂試驗和檢測，檢測結果符合設計要求及規范規定后，再進行全面施工。

4.7 犧牲陽極構造施工

通航孔橋鋼管樁的陰極保護采用手鐲形環狀陽極組，共112組。犧牲陽極直接安裝在承臺下部的鋼管復合樁上。安裝時間控制在鉆孔區平臺拆除完成、套箱底板下放前，采用水下施工的方式進行安裝，安裝位置在最低潮位以下30 cm處，可根據潮汐變化適當調整陽極安裝的水平位置。安裝前，首先要對鋼管樁側壁附著物進行清除，再將陽極組用環狀鋼帶相連，預制成管箍形結構，鋼帶用高性能涂層保護，履帶吊起吊將陽極組套入鋼管樁，下沉至設計高度后，由潛水員在水下將管箍與鋼管固定，同時用水下焊接方式實現犧牲陽極與鋼管的電導連，焊接點用SLF涂層防護完成安裝。

5 結語

江海直達船航道橋承臺施工處于外海，風浪及潮汐情況復雜，通過采用先進可靠的材料、設備，整個工藝技術先進，經濟合理，切實可行，安全可靠。

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[1]中交水運規劃設計院.港珠澳大橋主體橋梁工程DB01標段施工圖設計[R].2012.CCCC Highway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing design of DB01 section of the main bridge project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[R].2012.

[2] 交通部第一公路工程總公司.橋涵 [M].北京：人民交通出版社，1999.Ministry of Communications First Highway Engineering Co.,Ltd.Bridge and culvert[M].Beijing:China Communications Press,1999.

[3]JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].JTG/T F50—2011,Technical specification for construction of highway bridge and culverts[S].

[4]JG 171—2005，墩粗直螺紋鋼筋接頭[S].JG 171—2005,Parallel thread rebar splice with upsetting end[S].

[5] 楊嗣信.建筑工程模板設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.YANG Si-xin.Architectural engineering template design manual[M].Beijing:China Architecture&Building Press,1997.

[6] 毛瑞祥，程翔云.公路橋涵設計手冊：基本資料[M].北京：人民交通出版社，1993.MAO Rui-xiang,CHENG Xiang-yun.Road bridge design manual:basic information[M].Beijing:China Communications Press,1993.工程師擬納入國家注冊造價工程師體系統一考慮，可見水運工程造價從業人員管理正逐步向權威化、規范化發展。