青山長江大橋副航道橋大體積深水承臺施工技術分析

付曉鵬 劉蕾 嚴汝輝

摘要：文章結合青山長江大橋副航道橋工程實例，分析了橋墩承臺大體積、大埋水深的特點，介紹了鎖口鋼管樁圍堰的設計和承臺施工方案，闡述了承臺施工技術與質量控制要點，并根據實際施工過程驗證了承臺施工工藝與大體積混凝土溫度控制措施均滿足要求。

關鍵詞：橋梁工程;深水承臺;施工技術;鎖口鋼管樁圍堰;大體積混凝土;溫度控制

中圖分類號：U443.25 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.029

文章編號：1673-4874（2019）08-0107-04

0引言

深水承臺是涉水大跨度橋梁下部結構的關鍵工程，其施工方案的選擇受工期、造價、可操作性等因素影響。橋梁深水承臺施工常用鋼板樁圍堰、鋼管樁圍堰、鋼吊箱圍堰、鋼套箱圍堰等方法。深水承臺的不同圍堰施工方法各有特點和適用條件，施工中應根據實際地質、水文、材料、設備等條件，綜合考慮各種因素進行比選，以實現經濟性、安全性。本文以青山長江大橋副航道橋43#墩右幅承臺為例，詳細闡述深水承臺鋼管樁圍堰施工技術。

1工程概況

青山長江大橋副航道橋為五跨連續梁橋，橋跨布置為65m+3×110m+65m，設計為分離式雙幅橋，橋面總寬41.0m，中間設置50cm的空隙，立面布置如下頁圖1所示。橋墩為鋼筋混凝土實體墩，橋墩由南往北編號為38#～43#，主墩39#～42#墩寬度為11.0m，壁厚3.5m，單幅橋墩下部采用17.0mx 10.75m矩形承臺，承臺高4.0m，下面布置6根Ф2.5m鉆孔樁;交接墩38#、43#墩壁厚從上至下由4.0m變為3.5m，單幅橋墩下部采用13.6 mx 8.6 m矩形承臺，承臺高3.5m，下面布置6根直徑Ф2.0m的鉆孔樁。43#墩右幅承臺構造如下頁圖2所示。

主墩承臺體積為731m，交接墩承臺體積為409.4m，均屬于大體積承臺。六個承臺的埋水深度為8.0～11.1m（以施工期間設防洪水位計算），均屬于深水承臺，這使得北漢副航道橋承臺的施工技術復雜，質量、安全控制難度大。

2承臺總體施工方案

副航道橋橋位處覆蓋層自上而下依次為厚約11.5m的松散～稍密粉細砂、厚約11.0m的稍密～中密粉細砂。根據水文、地質等情況分析，決定采用鎖口鋼管樁圍堰。根據泄洪需要和施工安全考慮，確定承臺施工期間設防洪水位為+19.00m。

43#墩圍堰設計方案為：采用Ф630×10m、長度21m的鎖口鋼管樁圍堰，鋼管材料質為Q235B。圍堰平面凈尺寸為16。62m×11.37m，底面標高-1.00m，插入河床土層約15m，頂面標高+20.00m，高出設防水位1m，設置一道內支撐圈梁，距離圍堰頂2m。

43#墩承臺總體施工方案為：加工制作鋼管樁，鉆孔樁施工完畢拆除鉆孔平臺，保留兩側支棧橋，水位低于+16.00m時在鋼護筒上安裝內支撐拼裝牛腿，利用80t履帶吊機拼裝內支撐，利用內支撐為導向插打鎖口鋼管樁。圍堰合龍后，進行水下吸泥、清基，灌注封底混凝土。在不高于+19.00m水位條件下進行圍堰內抽水，鑿除樁頭，綁扎承臺鋼筋，安裝冷卻水管與模板，澆筑混凝土，完成承臺施工，冷卻水管通水降溫。

3承臺施工技術

3.1鎖口鋼管樁圍堰施工

3.1.1鎖口鋼管樁加工

鎖口鋼管樁采用CT形鎖口。鎖口由螺旋管和角鋼等加工而成，加工時要嚴格保證精度，公扣與母扣軸線須成180°，轉角管成90°，鋼管與公扣采用雙面滿焊。焊接時，為了提高強度，并防止滲水，在母扣兩側每隔1m焊接一道鋼板，板厚為1cm。

3.1.2鎖口鋼管樁安裝

鉆孔樁施工完畢后，拆除平臺面板結構，保留兩側支棧橋，在樁基鋼護筒上安裝內支撐拼裝牛腿，定出圍堰內外框線，并沿內外框線安裝導向圈梁。利用內支撐作導向插打鋼管樁，插打步驟為：吊樁→插打→糾偏→合龍。插打過程中須嚴格控制鋼管樁樁身垂直度。

3.1.3鎖口止水

圍堰合龍后進行鎖口止水，制備低標號砂漿，把油布袋安放到鎖口內，然后緩慢把砂漿灌注到不透水油布袋中，灌滿即完成鎖口止水。

3.1.4吸泥、清基

布設2臺吸泥機從四周向中間移動吸泥。吸泥時分層往復進行，逐漸使吸泥管口接近河床面，逐步吸泥至設計標高。在圍堰內吸泥達到設計標高后，檢查基底是否平整，并清理凸出部分。

3.1.5圍堰封底

灌注封底混凝土采用多導管分布法，混凝土塌落度控制在18～22cm。圍堰封底施工工序為：搭設澆筑平臺一安裝料斗及導管一混凝土生產一封底混凝土灌注。根據計算分析，43#墩圍堰封底混凝土厚度為2.5m，約472m。封底施工須連續作業，所需的砂石、水泥等材料按照20%的富余量準備。

封底施工平臺利用鉆孔樁平臺，采用直徑325m的快速卡口垂直提升導管，料斗直接置于施工平臺的支撐架上，導管均勻布置，采用手拉葫蘆吊掛于支撐架上。圍堰封底混凝土下料點共布置12個。

封底混凝土澆筑順序為先上游后下游，并一次性澆筑完成。封底前，調整導管下口與河床面距離為20cm。根據導管底口混凝土需要埋深計算分析，首批混凝土為7.7m，擴散半徑≤3.5m。封底過程中，導管停注時間≤30min，導管混凝土埋深≥60cm。封底完成后，須檢測混凝土厚度，厚度應不小于設計值，混凝土強度達到25MPa后，把圍堰內的水抽出，將混凝土面整平。

3.1.6圍堰監測

圍堰監測內容主要包括河床沖淤變化、圍堰沉降、圍堰變形等。河床沖淤采用測深儀進行觀測;圍堰沉降采用N2級以上的精密水準儀觀測;圍堰變形采用J2光學經緯儀或全站儀觀測。鋼管樁插打到位后在鋼管樁頂部設置觀測基準點，對圍堰吸泥、抽水等各狀態變化時進行水平位移、高程觀測，觀測數據每天記錄一次。監測預警值以累計變化量和變化速率進行雙控，每5d對圍堰周邊沖刷情況進行測量，預警值為：沖刷深度超2m，累積水平位移25mm，累計沉降30m。

3.2承臺施工

3.2.1準備工作

采用人工與機械相結合方式，以環切法工藝鑿除樁頭，樁頭上部采用小型鑿巖機鑿除。為了保證在鑿除樁頭中不擾動設計樁頂以下的混凝土，鑿至距樁頂標高20cm處時，換用人工鑿除。

3.2.2鋼筋工程

承臺鋼筋在車間加工并運至圍堰內現場綁扎。底部的第一層主筋綁扎前，安裝定位支撐筋，并墊保護層墊塊，保證底層鋼筋定位準確不下沉。承臺頂層鋼筋安裝時，為保證鋼筋定位準確不下沉，且在混凝土澆筑過程不變形，在頂層鋼筋下面先安裝一排與頂層鋼筋方向垂直的支撐鋼筋，并與承臺豎向鋼筋焊接固定。

3.2.3冷卻水管及測溫點位布置

冷卻水管采用直徑Ф60mm的圓鋼管，沿豎向布置3層，層間距1.0m，頂、底層管網至承臺外表面距離為0.75m，每層冷卻管的進、出水口相互錯開，間距>1.0m。冷卻水管平面布置如圖3所示。冷卻水管安裝完成后進行水密試驗，不得漏水。在澆筑混凝土時開始通冷水，持續14d，管中水速由混凝土水化熱試驗和現場實際情況決定。溫度控制完成后，冷卻管用C40水泥漿密封。

3.2.4模板加工與安裝

3.2.4。1模板加工

根據承臺尺寸、工期要求、循環周轉數次，模板由專業鋼結構加工廠采用6mm鋼板加工，模板間采用M20螺栓連接，保證模板具備足夠的強度和剛度。

3.2.4.2模板安裝

模板安裝前表面應打磨光滑平整，涂脫模劑。在墊層上測放出承臺角點，并測出角點標高，對模板底部墊層面進行處理，便于調平模板下口，確保模板底部處于同一水平面。模板采用對拉螺桿配合螺母加固，模板的螺栓孔要與相連主筋位置對準，以保證拉桿螺栓與主筋在同一直線上。拉桿套PVC管，模板拆除后割除拉桿，用砂漿封閉。模板安裝完畢后，在模板外側，采用頂托頂緊。

3.2.5混凝土施工

3.2.5.1混凝土生產

為保證混凝土快速、連續施工，采用1座2×120HZS攪拌站生產供應混凝土，配置6臺混凝土攪拌車進行運輸，配置1臺汽車泵進行混凝土泵送。混凝土原材料按照所需的1.2倍進行備料。承臺采用C35混凝土，配合比如表1所示，坍落度要求為16～20cm.

3.2.5.2混凝土澆筑

承臺混凝土澆筑采用斜面分層法，即按一定厚度（每層30cm）、順序和方向分層澆筑，采用插入式振動器將混凝土振實。混凝土的和易性須嚴格控制，入模時自由下落高度不超過2m。

3.2.5.3混凝土養護

混凝土灑水養護時間一般為14d，強度達到2.5MPa后，且溫度、內外溫差滿足規范要求后拆除模板，然后在基坑蓄水繼續進行養護。

3.2.6大體積混凝土溫度控制

混凝土澆筑過程中，當冷卻水管埋深>50cm時即采用按溫控方案對混凝土溫度進行詳細監測。根據實測結果，43#墩右幅承臺在普通水中降溫100h后，混凝土各項溫度指標均在規范允許范圍內。

4結語

青山長江大橋副航道橋采用鎖口鋼管樁圍堰進行大體積深水承臺施工，圍堰剛度、強度、打入深度及封底厚度均能滿足要求，止水堵漏效果明顯，施工過程中無變形與滲水現象，未發生質量及安全事故;施工中采用環切法處理樁頭，樁頭無破損且平整;工廠加工鋼模板強度、剛度滿足施工要求，拆模后承臺棱角平直;混凝土采用攪拌站集中生產，斜面分層法澆筑，保證了施工連續、高效;采用冷卻水管法降溫可有效降低大體積混凝土溫度。