濱海互通承臺無封底鋼混組合吊箱圍堰施工關鍵技術

李紅衛 LI Hong-wei

（中鐵十五局集團第二工程有限公司，上海 200000）

0 引言

在海洋潮汐地區，吊箱圍堰因為其施工的便捷度和成本造價的優勢，在承臺的施工中得到了廣泛的應用[1]-[8]。杭甬（杭州至寧波）高速公路復線寧波段一期濱海互通工程橋墩眾多，橋梁承臺施工需要采用無封底鋼混組合吊箱圍堰來完成。本文以該工程為實例，分析研究鋼混組合吊箱圍堰施工中的技術問題，為之后同類型的項目施工提供參考和借鑒。

1 工程概況

杭甬（杭州至寧波）高速公路復線寧波段一期濱海互通占用海域面積613.03畝，是亞洲最大海上樞紐互通工程。杭甬復線寧波一期工程S3合同段起訖里程：K31+020～K37+920，正線長度6.9公里。主要工程內容為濱海互通立交、濱海高架橋，橋梁單線長度21.078公里/16座，具體為濱海互通主線橋2.4雙線公里/座，濱海互通金塘側1、2號主線橋1.32公里/4座，濱海互通A-H匝道橋5.9577公里/8座，濱海高架橋4.5雙線公里/座。橋梁承臺多采用矩形承臺，少量H型承臺，主線和匝道承臺均采用高樁承臺，承臺總量348個，其中濱海互通區172個。

橋址區屬于北亞季風氣候區，溫暖濕潤，雨量充沛，光照強，四季分明。夏秋受太平洋副熱帶高壓控制，天氣晴熱少雨，常有臺風暴侵入，災害氣象頻發。本項目區屬于非正規半日淺海潮型，屬強潮流區，潮位特征見表1，S3合同段內潮汐特征取值標準及圍堰參數見表2，其中單低潮位時間指每個漲落潮周期內潮水位低于吊箱底標高的時間，每天有兩個漲落潮周期。

表1 杭甬項目潮位特征

表2 S3合同段潮汐特征標準值及圍堰參數表

受潮汐影響，同時考慮施工難度、安全、經濟效益、工期等多方面因素，本項目承臺在滿足以上要求，同時兼顧美觀的前提下，采用高樁承臺，露出水面，并利用無潮汐期間，采用無封底吊箱進行施工。潮水位低于圍堰底時間每天約為11個小時，為圍堰施工干作業時間。

2 方案比選

本項目承臺底標高為+1.2m，處在平均高潮位和低潮位之間，通過大量現場實際數據收集，一天只有11小時是可以進行承臺鋼圍堰施工，施工周期短，因此圍堰施工方案比選尤為重要。根據本工程的特點及橋址處地質情況，以8.4m×8.4m承臺為例，對鋼底板及水泥預制底板兩種吊箱圍堰方案進行比較。

2.1 鋼底板吊箱圍堰方案

鋼底板吊箱圍堰的底板采用厚度8mm的鋼板，法蘭板采用16×200mm的鋼板，面板肋骨采用[10槽鋼，圍檁采用[]25b槽鋼，底板主梁采用11.5m長的雙拼工56a型鋼。

鋼底板施工時，先在鋼護筒準確定位，焊接下部鋼牛腿，每護筒設置兩處，牛腿高度40cm，長度54.4cm，再安裝吊掛分配梁。吊掛系統是主要的受力組件。板厚>12mm的全部需開坡口，焊接采用熔透焊。用直徑40mm的精軋螺紋鋼做吊桿，下放縱梁（雙拼工56a）并找平，再鋪設底模板（帶圍檁的底板）。鋼底板鋼吊箱圍堰成型后的樣式見圖2。

圖2 鋼底板鋼吊箱圍堰圖

2.2 水泥底板吊箱圍堰方案

水泥預制板主要由鋼混預制板、抱箍、楔塊、濕接縫及墊層組成。其中，抱箍置于鋼護筒牛腿上；圈梁用于加固底板受力；濕接縫用于將4塊鋼混預制板連成整體；剪力板用于底板與鋼護筒的連接；擋塊用于加固側模。水泥底板具體構造見圖3。

圖3 水泥底板構造圖

預制水泥板施工時，先在護筒的吊箱底口位置焊接支撐牛腿，每護筒設置三處。吊箱底板采用預制鋼筋混凝土結構，混凝土標號為C50，厚度為15cm，總體尺寸為9072×9072mm，共分4塊，單塊尺寸4386×4386mm，中間套孔直徑2.3m（比鋼護筒大30cm）；護筒間設有寬30cm，厚30cm的加強肋（底板系梁），加強肋通過鋼筋與底模連接成一個整體；每個鋼護筒設有30cm寬，30cm厚的圓形加強肋（環向圈梁），四邊的環向主梁寬50cm，高30cm。

低潮位時，在后場將預制好的底板，進行運輸至現場，將其安裝在牛腿上，調整好4塊預制板方向，用剪力板將底板與永久鋼護筒固定柱，在進行安裝濕接縫鋼筋，安裝模板進行澆筑，形成一個完整的水泥預制板。水泥底板現場安裝見圖4。

圖4 水泥底板現場安裝圖

2.3 圍堰底板方案比選

單個吊箱圍堰兩種方案的比選指標見表3。

表3 吊箱圍堰底板方案比選

經過上述多方面比較，采用水泥預制底板的吊箱圍堰適合施工環境，具有工藝簡單、操作方便、節省時間、可形成流水行作業和風險源低的優點。故本項目承臺確定采用水泥預制板吊箱圍堰方案。

3 工藝流程

3.1 吊箱結構

濱海互通區內承臺共7種類型，施工工藝類似，本文以結構尺寸為8.4×8.4×3m的承臺為例，對承臺吊箱法施工進行說明。承臺無封底鋼混組合吊箱的平面尺寸為9.112m×9.112m，壁體高4.0m，壁內凈尺寸為8.4m×8.4m，包含：支撐牛腿，吊箱底板，吊箱側壁，人行走道等零構件。吊箱底板采用C50預制鋼筋混凝土結構，厚度為15cm，總體尺寸為9072×9072mm，共分4塊，單塊尺寸4386×4386mm，中間套孔直徑2.3m；護筒間設有寬30cm，厚30cm的底板系梁；每個預制板上設置4個吊點，吊點采用φ28的圓鋼做吊環，吊環鋼筋彎成Ω形狀與底層鋼筋牢固綁扎。側壁采用單壁形式分塊制作，總共兩種形式，平面尺寸為2.995×4m的側壁8塊，四角L型側壁平面尺寸為1.546×1.546×4m，分塊吊箱間設有豎向連接法蘭，采用M20×60mm高強螺栓連接；側壁由厚度δ=6mm鋼面板，HN200×100豎向背肋，2×HN350×175環向主梁、HN100×50次梁組成，側壁與底板采用φ15的精軋螺紋鋼連接。吊箱上部4角處設置φ325×8m鋼管內支撐。無封底鋼混組合吊箱圍堰結構的具體布置如圖5所示。

圖5 無封底鋼混組合吊箱結構（單位:mm）

3.2 施工工藝流程

杭甬復線項目濱海互通區鋼混組合吊箱承臺的總體施工工藝為：鉆孔平臺拆除→承重牛腿安裝→壁板分塊加工→混凝土底板預制→其它構件加工→預制底板安裝→濕接縫鋼筋幫助封堵抱箍安裝→濕接縫及封堵混凝土澆筑→吊箱壁板安裝與加固→內支撐安裝→墊層及剪力板焊接→樁頭處理→承臺施工→鋼混組合吊箱拆除。

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3.2.1 承重牛腿安裝

低潮位期間，在鋼護筒上設計標高處安裝支撐牛腿。在護筒的吊箱底口位置焊接支撐牛腿，每護筒設置三處，牛腿高度31cm，長度45cm。牛腿與鋼護筒焊接采用手工焊接，施焊前應將鋼護筒外表面附著的淤泥、銹污或氧化膜清理干凈，使護筒表面露出金屬光澤，保證焊接質量；焊接采用三面圍焊，焊縫必須飽滿，焊渣剔除。牛腿焊接完畢后，經技術人員和質檢工程師驗收合格后方可進入下道工序施工。（圖6）

圖6 支撐牛腿結構示意圖

3.2.2 壁板分塊加工

吊箱側壁采用單壁形式分塊制作，由8個直壁板及4個L型側壁組成。構件出廠前應在廠內試拼，檢查模板平整度及接縫處是否平順，有無超標縫隙和錯臺。壁板構造如圖7所示。

圖7 側壁示意圖

3.2.3 混凝土底板預制

吊箱底板采用預制鋼筋混凝土結構，由4塊15cm厚的C50混凝土板組成。為避免底板下放時被鋼護筒卡住，底板塊上的預留套孔直徑比鋼護筒直徑大30cm，其中心位置與樁中心一致，鋼護筒與底板之間采用抱箍連接。每塊吊箱底板間預留30cm濕接縫。在每個預制板上設置4個吊點，底板環向主梁上側設有槽口，側壁安裝完成后，采用楔形塊進行固定。（圖8）

圖8 單塊預制底板平面示意圖

3.2.4 預制底板拼裝

將預制底板分塊吊裝到鋼護筒牛腿上，吊裝完成后調整底板的相對位置，使底板環向主梁凈距等于8.4m。綁扎濕接縫鋼筋，并將底板鋼筋與濕接縫鋼筋焊接后，澆筑濕接縫混凝土。安裝鋼護筒四周封堵抱箍，澆筑底板與鋼護筒之間的封堵混凝土。在預制底板環向主梁上設置橡膠墊層。（圖9）

圖9 預制底板拼裝現場圖

3.2.5 吊箱側壁安裝與加固

吊箱壁板在模板廠加工好后運輸至現場安裝。安裝前，先進行測量放樣，控制底板的內凈尺寸與承臺一致，然后在吊箱壁板底部鋪設止水膠條，保證底板與吊箱壁板的密閉性。

測量定位后，對稱吊裝側壁，根據底板上的卡槽調整吊箱底口平面位置，待壁板內壁與承臺邊線重合后，利用臨時支撐固定壁板，松開吊車吊鉤完成壁板受力轉換，吊裝下一塊壁板，重復以上過程直至吊箱側板組拼完畢。相鄰壁板的接縫處采用橡膠皮填塞，并在拼接完成后，再涂玻璃膠防止滲水。壁板底部可采用楔塊對模內尺寸做最終調整，合格后采用砂漿進行底部封堵。（圖10）

圖1 杭甬高速公路復線濱海互通平面布置圖

圖10 側壁安裝現場圖

3.2.6 墊層及剪力板焊接

吊箱底板接縫混凝土達到設計強度后進行箱內積水抽除，沿各鋼護筒四周分別焊接6個剪力板，剪力板一端與護筒焊接，另一端與預制底板上的對應預埋件焊接成整體，焊縫形式為角焊縫，焊縫高度為10mm；最后在底板的梁板間鋪設5cm厚的粗砂墊層，再采用素混凝土澆筑一次墊層，墊層標高為承臺底標高，使底板整體平整，底板預埋件及剪力板完全埋于墊層中，底面標高與承臺底設計標高一致。

3.2.7 樁頭處理

由測量人員定出鉆孔樁鋼護筒割除標高，作業人員根據護筒標高線利用氧炔焰割炬割除上部護筒，吊機配合振動錘拔出護筒。

護筒割除完畢后，進行樁頭破除施工。由測量人員通過測量標出樁頭截斷處位置標高，采取人工環切方法切割樁頭混凝土。用風鎬鑿斷樁頭混凝土，剝離出樁頭主筋及聲測管，樁頭在鑿除過程中不得傷及設計樁頭高度以下的混凝土，并將伸入承臺內的樁頂部分鑿毛、清洗干凈。樁頭處理完成后，將伸入承臺的樁身鋼筋清理整修成設計形狀，復測樁頂高程，整理樁頭鋼筋采取冷彎處理。最后進入承臺施工。

4 壁板加固方案優化

原方案中，側壁板采用擋塊限位，豎向精軋螺紋鋼吊桿固定。該方案對擋塊強度要求高，擋塊與側壁板間的縫隙需要楔塊填塞，在調整吊箱時，很容易將擋塊擠壞，造成限位失效，且無較好措施補救，只能返工更換底板。側壁板在擋塊內的槽中放置，但空間有限，對四塊底板的相對位置精度要求較高，當四塊底板之間的相對偏位太于5cm時，側壁板將很難固定。

針對這一情況，項目對壁板加固方案進行了優化。優化方案采用雙拼工40a圍檁，在距離承臺底部50cm的位置設置一圈，并在吊箱素混凝土墊層中采用Φ20對拉筋（縱橫各四根）加固。同時，取消擋塊和精軋螺紋鋼吊桿，優化方案前后見圖11。

圖11 壁板與底板連接方式調整優化圖

原方案側壁板靠擋塊限位固定，現采用工字鋼加對拉筋的方式不會出現固定失效的問題；取消擋塊后，側壁板的可調節范圍增加，便于側壁板調整；原方案精軋螺紋鋼吊桿需在擋塊上固定，擋塊取消時，吊桿隨之取消，吊桿的作用是為了將側壁板與底板固定，現采用對拉筋加固的方式也起到了相同作用。這一優化提高了施工的效率。

5 結束語

杭甬復線寧波一期工程濱海互通的承臺位于強潮流區，為有效解決潮汐地區鋼吊箱施工的難題，加快施工效率，鋼混組合吊箱采用后場預制、現場拼裝的總體工藝。鋼混組合吊箱底板采用混凝土預制底板，擱置于牛腿上，對圍堰內封堵完成后即可進行承臺施工，大大節省了封底混凝土及鋼材的用量。為減少大型水上設備的投入，鋼混組合吊箱底板及壁體采用后場預制，現場逐塊拼裝。為提高鋼混組合吊箱拼裝及拆除效率，壁體之間采用鋼筋對拉加固，操作簡便。依托工程采用文中所述施工工藝，減少了施工風險，節約了施工成本，目前已順利完成大部分承臺施工。