水中承台吊箱法施工技术

水中承台吊箱法施工技术

唐勇

四川路桥桥梁工程有限责任公司

摘要：成都至南部高速公路三台涪江特大桥，主跨为2孔100米预应力钢筋砼连续钢构，主墩承台为24*13*4.2m高桩水中承台。在施工过程中成功采用吊箱法施工技术，在一个枯水期内全部完成了水中承台施工（3个主墩，1个交界墩，1个引桥墩）。

关键词：连续钢构水中承台吊箱法

1、施工工艺概述

桥梁深水基础承台类型主要有：水上高承台、水中承台、水下承台、低承台及高低双层承台。根据涪江特大桥桥墩水中承台的情况（其中封底砼308m3，承台C30砼1295.9m3，钢筋共计111吨；承台一半埋入水中），主要采用吊箱法施工，在进行吊箱设计时特制定如下设计原则。

1、承台分二次浇注，吊箱主要承担封底及第一层承台混凝土重量，第二层混凝土重量由强度已到设计要求的封底混凝土和第一层承台混凝土承担。

2、底承重梁采用型钢搭设。

3、承重立柱采用钢管立柱。

4、底板采用预制钢筋混凝土板。

5、吊箱内布置内支撑。

6、上承重梁为组合型钢。

7、吊杆采用Ф32精扎螺纹钢。

8、下放吊箱采用螺旋千斤顶。

2、吊箱设计

2、1概述

吊箱主要由上承重结构、吊杆、侧模、预制砼底板、底承重梁、钢管立柱及内支撑等组成。

设计计算时主要考虑4种工况：

1.吊箱下放时，考虑结构自重、水流的冲击，无浮力状态；

2.水下封底砼浇注完但未凝固时，考虑结构自重、封底砼自重、水浮力；

3.吊箱内抽干水后，考虑结构自重（含封底砼）、水浮力和封底砼与钢护筒的粘结力。其中吊箱自重约235t（其中底梁、底板、侧模184t）；封底高度1.0m，重约615.6t。

4.浇承台第一层砼时，所有重力考虑由承重架受力和水浮力共同承受（不考虑钢护筒与封底砼的握裹力）。

图11吊箱布置图

2、2承重结构

在钢管立柱上横桥向布置2I56a工字钢，横梁共布置5组。

横梁上面纵桥向安装工字钢组合梁2I40a，承受吊杆传来的全部竖向荷载。纵梁共布置10组，纵梁共布置60个吊点。

2、3吊杆

吊杆采用φ32精轧螺纹钢，吊杆从上承重纵梁2I40a和底承重梁中穿过，形成吊杆系统，支承点以螺母、垫板固定，共60根吊杆。

2、4钢管立柱

支承柱承受承台吊箱施工中的全部荷载，每一根桩基顶面安装1根Φ630*8mm钢管立柱。

2、5底承重梁

底承重梁所受荷载主要有吊箱自重、预制底板、封底砼、第一层承台砼、施工动荷载。底纵梁采用2[32a，共10根底梁，平面位置与上承重纵梁对应，每根底梁设吊点与吊杆连接。底纵梁上铺设I25a作为底横梁。

2、6底板

底板承受上部封底砼和吊箱侧板传来的荷载，根据计算确定采用15cm厚的钢筋砼板，每个承台底板按实测桩位平面尺寸分块在岸上预制场预制。单个承台共42块底板，底板砼强度等级采用C30，底板砼共39m3，包括预埋件和堵漏板共重101t。底板铺设在底横梁上，相互之间以及与护筒之间预留有10cm的安装间隙，作为施工缝处理，在进行封底砼前处理好各道施工缝。

2、7侧模

吊箱侧模的高度为5.7m，各块吊箱侧板通过φ22螺栓连接起来。模板面板采用6mm的钢板，竖肋采用[10，横肋采用5*100mm钢带，法兰板采用16*100mm钢带，横方采用2[16a槽钢。

3、吊箱施工

3、1承台施工流程图

图12承台施工工艺流程图

3、2吊箱承重系统安装

桩基砼灌注完后，及时拆除钻孔平台，凿平桩头并安装钢管立柱至相应高度。

钢护筒割至标高后，在钢护筒顶安装临时横梁。然后在临时横梁上安装底承重梁及底板。

上承结构安装，首先沿横桥向布置3组横梁。每组横梁梁均在平台上整体拼装后用吊车吊装，3组横梁分别摆在横桥向的3排钢管立柱顶面。

上承重横梁梁固定好后，通过测量放样，把每根纵梁的位置定出来，便在横梁上铺设纵桥向的2I40a。工字钢与工字钢通过焊接固定。

3、3模板安装

由于吊箱承台模板高为5.7m，考虑至施工的方便，吊箱侧模的安装待底板安装完成后分块进行拼装，模板利用平台上的吊车进行吊装

3、4吊箱的下放

1.概述

吊箱长24m，宽13m，高5.8m，总重约235t。吊杆用φ32精轧螺纹钢，共60根，由于受力点多，重量大，故采用螺旋千斤顶下放吊箱。具体作法为：用44个50T的螺旋千斤顶，每2个为一组，通过千斤顶反力梁分别控制44条吊杆，顶升千斤顶，反力梁采用2I36a工字钢。依靠该44条吊杆上的反力梁同时提升吊杆，然后松开各吊杆上承重螺母，使之上移15cm左右，然后同时慢慢松千斤顶，分三次下放，每次下放高度5cm。下放到位后吊杆上承重螺母重新受力时，整个吊箱已被下放15cm左右。如此反复，直到吊箱到达指定的位置。

2.下放注意事项

下放时要有专人统一指挥，统一协调下放的行程；

下放时吊杆预先统一做好刻度，刻度以5cm为标准间距，由于下放的行程较长，每下放5个行程（即75cm）的行程需要测量复测整个吊箱模板顶面的标高，及时调整整个吊箱的水平，避免吊杆和底梁受力不均匀；

整个吊箱下放到标高，拧紧承重螺母；并将其余的16条吊杆用千斤顶顶紧，然后拆除反力梁，准备封底设施。

4、承台砼施工

4、1灌注封底砼工艺

吊箱封底砼质量的好坏直接影响到承台的施工质量及工期，封底砼不仅起隔水作用，还利用它的自重与桩基的摩擦力抵抗浮力，要求封底砼浇注质量均匀度要好，不能出现薄弱地方，以免引起漏水等问题。灌注设备和灌注点布置十分重要，应根据实际情况做好相应准备及布置，同时控制好相应浇筑高度。

4、2灌注承台砼工艺

1.第一层砼施工

灌注封底砼完成后，待混凝土强度达75%以上方可在吊箱内抽水，水抽干后在封底混凝土顶面清除浮浆和杂物后进行承台施工，注意有无漏水现象，若有应及时补漏。

浇注第一层砼对于承台吊箱有很大的意义，为保证一层砼浇注砼成功，在技术工艺上应采取适当的措施：a、浇注时间；b、浇注顺序；c、砼配合比（初凝时间、坍落度）等。浇注顺序为从中间往四周进行。混凝土按一定厚度、顺序、方向分层浇注，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇注完成上层混凝土。振动器与侧模保持5～10cm的距离；插入下层混凝土5～10cm；每一振捣部位的振捣时间不能过长或过短，应振捣到该处的混凝土停止下沉，不再冒气泡，表面平坦、泛起浮浆为止；每一处振动完毕应边振动边徐徐提出振动棒；应避免振动棒碰撞模板、钢筋及其它预埋件。对桩基及模板周边的混凝土应加强振捣。

2.第二层砼施工

在浇注第二层砼时，可从上游往下下游向平铺浇注。要求砼的各项性能都能满足要求，以保证砼浇注后的质量；在浇注第二层砼之前要确保墩身的预埋钢筋的位置准确。

浇注混凝土前，应对模板、钢筋和预埋件进行检查，做好记录，符合设计要求后方可浇注。承台混凝土属于大体积混凝土，在混凝土内埋设冷却水管用流动的冷水降低混凝土温度。浇注前对安装好的混凝土冷却管进行试通水，防止管道漏水、阻塞。

按照温控方案的冷却水管竖向间距，在架立钢筋纵横桥向焊接冷却水管的支撑钢筋，然后将冷却水管安装在支撑钢筋上。

3.砼温度控制方案

涪江特大桥主墩承台长24m、宽13m、厚4.2m，砼标号为C30，共1295.9m3，属于大体积砼施工。大体积混凝土施工时遇到的普遍问题是温度裂缝。由于混凝土的体积大，聚集的水化热大，在混凝土内外散热不均匀以及受到内外约束的情况时，混凝土内部会产生较大的温度应力，导致裂缝产生，为结构埋下了严重的质量隐患。因此，大体积混凝土施工中的温度监控是控制裂缝产生的关键。

1）.混凝土浇筑温度控制

在混凝土浇筑之前，通过测量水泥、粉煤灰、砂、石、水的温度，估算浇筑温度。若浇筑温度不在控制要求内，则应采取相措施。降低混凝土入仓温度的有如下措施：

●水泥使用前应充分冷却，确保施工时水泥温度≤60℃。

●搭设遮阳棚，堆高骨料、底层取料、用水喷淋骨料。

●避免模板和新浇筑混凝土受阳光直射，入模前的模板与钢筋温度以及附近的局部气温不超过40℃。为此，应合理安排工期，尽量采用夜间浇筑。

●当浇筑温度超过28℃，应采用拌和水加冰措施。

●当气温高于入仓温度时，应加快运输和入仓速度，减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升。混凝土输送管外用草袋遮阳，并经常洒水。

●混凝土升温阶段，为降低最高温升，应对模板及混凝土表面进行冷却，如洒水降温、避免暴晒等。

2）.冷却水管埋设及控制

混凝土结构内部埋设冷却水管，通过冷却水循环，降低混凝土内部温度，减小内表温差，通过测量测进、出口水温，掌握内部温度变化，以便及时调整冷却水的流量，控制温差。

埋设冷却水管。冷却循环水管采用Φ48*3.5mm钢管，按照设计图埋设在承台中。每层水管的进、出水口互相错开，且出水口有调节流量的水阀。

整个承台布置6层冷却循环水管，水平间距为1m，竖向间距分别为0.375m、0.55m、0.75m、0.55m、0.75m、0.55m、0.375m。每层布置进出水口各1个，采用6台潜水泵集中供水。

冷却水管安装时，要以钢筋骨架固定牢靠，以防混凝土灌注时水管变形及脱落而发生堵水和漏水，并做通水试验。

每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完毕，达到终凝后即在该层水管内通水。循环冷却水的流量可控制在10-20L/min，使进、出水的温差小于10℃。自砼浇注开始，冷却水管中连续通冷却水7天。

冷却水管使用完毕，需压注水泥浆封闭。

3）.温度观测

●砼浇注开始并砼温度进行观测，记录砼的入模温度。

●砼初凝时，观测砼温度。

●砼初凝后，每2小时观测一次温度，直到温度达到最高后，每4小时观测一次，观测2天。同时测大气温度。

●在测温过程中发现温差超过25℃时，应及时加强保温或延缓拆除保温材料。

4）.养护

承台处于江面大风速环境下的混凝土结构物，浇筑后应立即覆盖，避免塑性开裂。应尽早开始湿养护，同时，应避免间断浇水。

尽量在混凝土还处于塑性时开始冷却表面。夏季浇筑混凝土使用钢模板施工时，可在浇筑时同时向模板外侧面浇凉水，以推迟混凝土温峰时间，并降低温峰。混凝土内部达到温峰后开始控制降温速率。

具体措施如下：

●浇筑完毕后，靠近表面的水分由于蒸发急剧散失，不但影响混凝土表面强度的发展，还会引起干缩裂缝。因此，混凝土浇筑完毕12～18h即应开始养护。在炎热、干燥气候条件下还应提前养护，普通混凝土养护时间不少于14天，掺粉煤灰混凝土养护时间不少于21天；

●平面表面养护采用覆盖湿麻袋或湿土工布养护并经常洒水使混凝土表面维持湿润状态，避免表面干湿交替。

5、结束语

按承台类型并结合施工实际，可采用不同的施工技术。本桥实践证明，采用吊箱法施工水中承台非常成功，其成果全面完善了相应施工技术，可供同类型桥梁基础施工借鉴。

参考文献

四川省交通勘察设计院.成都至南部高速公路三台涪江特大桥施工设计图