跨通航河道高桩承台全现浇底板整体下放钢吊箱施工技术应用总结

汪大庆，李多贵， 文志遥，郑建南，柯梁颖，唐芝婷

中国建筑第四工程局有限公司，广东 广州 ， 5100 00； 中建四局土木工程有限公司 ，广东 深圳 ， 518000

【摘要】：随着我国社会的不断进步与发展，大跨径水上桥梁在国内越发普及。其中主跨承台水上施工是桥梁施工过程中的技术难点和重点．特别是跨通航河道高桩承台水上施工，既需要保证施工期间河道正常通航，又需要防止过往船只对水上施工的影响，跨通航河道高桩承台全现浇底板整体下放钢吊箱施工技术以广佛江快速通道项目为依托，通过对高桩承台全现浇底板整体下放钢吊箱施工技术的研究，旨在解决高桩承台水上施工承力体系转换的稳定性难题。

【关键词】通航河道；高桩承台；无封底吊箱；

1.沿线自然地理条件

1..1地理位置

小冈大桥位于省道S271线南门公路，是新会区干线公路网规划中的纵三支线，是新会区公路网主骨架的重要组成部分，是新会双水镇通往新会会城的主要通道，也是新会区连接台山市的重要出口干线，是新会区规划的主干线公路骨架之一。

1..2水文地质

小冈大桥桥址所跨越的河流为潭江支流、又名“南坦水道”，河道宽约358m。项目区域水系发达，河流交错，易于排泄，河床纵坡平缓，冲淤变化小。水位受潮汛影响，最大水深一般为8~11m，最大潮差约2.5m。设计通航最高水位2.9m，宽度99m，高度13m。项目区域地表水、地下水对砼、钢筋腐蚀作用等级均为微腐蚀。

1.3通航孔设置

根据《广东省航道局关于广佛江快速通道新会会城至崖门段工程小冈大桥（扩建）涉及航道通航有关问题的复函》和《江门市新会区小冈大桥工程通航安全影响论证报告评审会专家组意见》，新桥与旧桥跨径相同，主桥跨径(70+110+70 ) m，设置两个通航孔。右通航净宽101m，通航净高13m，左通航净宽61m，通航净高10m。大桥设计的通航标准为Ⅲ级。

2施工技术特点

与传统的施工方法相比，跨通航河道高桩承台全现浇底板整体下放钢吊箱施工技术通过对原有承力体系的进一步分析及细化，逐步实现传力路线的优化，该技术具有如下特点：

与钢吊箱底板采用预制板施工技术对比：以钢筋混凝土底板替换大体积素混凝土底板，一次性解决底板抗压及抗浮双重难题；以全现浇封底板替换装配式封底板，降低了对底板开洞的精确度要求，同时提高构件连接间的整体性，有利于抗渗。

封底板于常水位以上绑筋、支模、全现浇施工，可在保证封底板整体性能的前提下，提高施工安全性，降低施工成本，有利于抗渗。

提出多种新型的拉压及导向装置，满足钢吊箱在下放过程中及下放完成后的水平及竖直方向的位移控制；封闭底板周边预埋止推装置，用于钢吊箱侧模的拼装施工和防止侧模底板渗水；

该支撑体系通过设计验证；解决了搭设同步千斤顶下放平台与搭设钢吊箱内支撑平台的受力体系的转换；该转换工艺简单，速度快且安全性高。可通过逐级转换实现钢吊箱安装后承台浇筑施工。

3工艺原理

钢吊箱结构体系受力合理且承力体系转换符合力的传输要求，跨通航河道高桩承台全现浇底板整体下钢吊箱施工技术的工艺原理可简单概括为：两次转换&三大体系，即通过对承力路线的多次转换，实现各传力体系的无缝转换：

第一次为以钢护筒牛腿为核心的支撑承载，向以千斤顶为核心的拉力承载的转换。

第二次为以千斤顶为核心的拉力承载，向以钢护筒剪力板为核心的剪力承载的转换。

施工钢筋混凝土封底板及桩基承台时，通过在封底板、钢吊箱、钢护筒之间进行的多次承力体系的转换，最终将全部荷载传递至承台桩基永久钢护筒之上，实现钢吊箱的逐步就位。

4.1 转换及承力体系分析

钢筋混凝土封底板、钢吊箱体系与桩基础钢护筒之间通过两次承力体系转换技术，在实现承力路线变换的同时，将承载力传递至水下承台桩基钢护筒之上，保证施工操作平台的稳定，保证施工安全；各承载力传递及转换体系均经可靠设计，可通过逐级转换实现钢吊箱的就位及安装，以便于后续结构的施工。为叙述方便，本技术以广佛江快速通道项目为依托，对三大体系及两次转换进行详细说明。

4.1.1 三大体系

1. 牛腿支撑体系

牛腿支撑体系由支撑梁、搁置梁、支撑平台、支模板及护筒圈梁弧形板等部件构成，其中支撑梁穿孔搁置于承台桩基钢护筒之上，搁置梁、支撑平台分别垂直搁置于支撑梁及搁置梁之上，支模板满铺于支撑平台之上；其中，支撑梁为规格为56a的工字钢、搁置梁及支撑平台为规格为28b的槽钢、支模板为厚为15mm~18mm的木制胶合板、护筒圈梁弧形板为厚为5mm的卷制钢板。

2. 千斤顶拉结体系

千斤顶拉结体系以6个200t的千斤顶为核心，原经由钢护筒牛腿支撑体系承担的全现浇钢筋混凝土封底板的自重，通过千斤顶的拉力由预埋于其上的12根直径为32mm的精轧螺纹钢、3条扁担梁、7束钢绞线传递至2组上承重梁，进而传回至承台桩基钢护筒，其中，封底板为600mm厚C30钢筋混凝土结构，在常水位以上一次现浇成型。

4.1.2 两次转换

承力体系的转换即为承载力传递路线的转换，最终实现荷载传递至可靠的承台桩基钢护筒上的效果：

1. 以钢护筒牛腿为核心的支撑承载，向以千斤顶为核心的拉力承载的转换

两承力体系的转换以封底板及钢护筒下放至指定标高且封底板及钢护筒间的拉压杆安装完成为分界，转换前钢筋混凝土封底板及钢吊箱体系的荷载由支撑牛腿传递至钢护筒，转换后以上荷载经由精轧螺纹钢、扁担梁、钢绞线、千斤顶等传递至上承重梁，进而传递至钢护筒，此为承力体系的第一次转换，以为封底板下放至指定位置创造条件。

2. 以千斤顶为核心的拉力承载，向以钢护筒剪力板为核心的剪力承载的转换

两承力体系的转换以钢护筒周边的预留空隙回填、钢护筒内部空间抽水、剪力板焊接且拉压杆卸荷完成为分界，转换前钢筋混凝土封底板及钢吊箱体系的荷载由千斤顶传递至上承重梁，进而传递至钢护筒，转换后以上荷载经由焊接于钢护筒周边的剪力板传递至钢护筒，此为承力体系的第二次转换，以为承台板的干作业施工创造条件；

以上三大承力系统经两次传力路线转换，并将多余钢护筒切除完成后，即可进行承台板钢筋工程、混凝土工程等的分层施工。

4.2 关键工序施工要点

跨通航河道高桩承台全现浇底板整体下放钢吊箱施工工法，其施工关键点在于钢吊箱系统钢护筒周边、钢模拼缝等薄弱部位的防渗漏处理、三大承力体系的施工质量及传力路线的安全、合理。

4.2.1 高桩承台全现浇底模施工技术

1. 钢吊箱现浇底板施工

在护筒最高水位以上开孔，插入单根56a工字钢作为牛腿→牛腿上搭设钢平台，平台上满铺木板，作为现浇底板模板→安装现浇底板钢筋，底板四周设置4φ25mm暗梁，钢护筒周围设置4φ25mm暗圈梁，上下设置φ12mm间距150*150mm双层双向钢筋网→每个护筒周边预埋8块20mm厚钢板，作为体系转换时拉压杆与剪力板的预埋件→底板模板四周预埋止推块，便于钢吊箱侧模板安装固定→封底板混凝土浇筑。

沿钢护筒周边设置30cm×60cm暗圈梁，纵桥向设置5道30cm×60cm暗梁，横桥向两边设置2道30cm×60cm暗梁，中间1道30cm×60cm暗梁。为了防止底板下放过程中碰撞主纵梁，混凝土底板在纵、横向间距均需根据钢护筒位置调整以留有较大的富余值。底板的开孔根据成桩后钢护筒的实测数据进行，开孔范围为钢护筒在底板上垂直投影线放大40cm，主墩永久钢护筒直径230cm孔径，副墩永久钢护筒直径210cm孔径，预留封底混凝土施工范围按护筒直径扩40cm。

4.2.2 高桩承台钢吊箱施工技术

钢吊箱由底板、侧壁、内支撑、底托梁及钢吊杆等组成，其中内支撑共布置一道。壁板间采用双层M22螺栓连接、内撑杆与底板间采用φ25的精轧螺纹钢连接，接缝间用δ＝1cm膨胀型止水带止水，保证吊箱壁板有足够的防渗水能力。

4.2.3钢吊箱整体下放体系转换施工技术

(1) 牛腿传力至钢护筒阶段

2) 拆除原有的钻孔钢平台

3) 搭建新的工作平台

钢吊箱搁置牛腿采用I56a型钢布置。在钻孔灌注桩钢护筒上横向穿孔单根工56a，并焊接三角板，然后在横向搁置梁上放置纵向搁置梁，形成一个框架结构。搁置梁安装好之后对各个位置标高进行复核，保证标高在同一水平面上，同时对工56a端头穿孔，保证拆除方便，并在搁置牛腿的端侧焊接操作平台，便于现场施工。

承重牛腿高度以通航河道最高水位位置为宜。牛腿上采用通长双拼28b槽钢作为横肋，横肋上以0.5米间距铺设28b槽钢，槽钢上满铺1cm厚木板，此工作平台可作为钢吊箱现浇底板的底模。

4) 安装底板钢筋、模板，浇筑混凝土底板

钢吊箱底板在现场搭设临时平台后，根据测量放样定位，铺设底模，架立钢筋，立侧模一次性现浇完成。浇筑时应确保底板顶面平整度。

(5) 钢绞线吊挂系统受力阶段

6) 吊挂系统的组成

吊挂系统由吊杆及升降系统组成：

吊杆：吊杆是由12根预埋φ32mm精扎螺纹钢、3条扁担梁、7束钢绞线、2组上承重梁以及与之配套的螺栓、垫片、夹片等组成。

升降系统：使用6个200T千斤顶同步下放，每次下放行程20cm，每个千斤顶之间同步率不大于1cm。

7）安装钢吊箱侧壁、内支撑及吊杆体系

吊杆体系按扁担梁→上承重梁→千斤顶→钢绞线的顺序安装，最终钢绞线受力将整个底板吊挂，并将力从钢绞线通过上承重梁传递至钻孔灌注桩钢护筒上。

钢吊箱侧壁按照拼装先后顺序进行拼装，钢吊箱侧壁拼装时，先于模板位置布设防水泡沫板，底部通过φ10cm钢板与外侧工字钢焊接起到止推作用，模板于模板间均设防水泡模板，防止漏水。

钢吊箱拼装施工方法是：用25t汽车吊将侧壁模板吊立垂直，并旋转大臂将壁体在指定位置初定位，调整壁体的位置进行精确定位、并调整垂直度满足要求，并使用临时支撑将壁体进行临时固定；然后安装与其相连的壁体，相邻侧壁安装连接螺栓与止水板，并逐块对称推进完成整个钢吊箱拼装；在壁体安装完成后，进行内支撑钢管安装与焊接。

8) 钢吊箱整体沉放阶段

钢吊箱下放选择合适的天气、水位以及良好航运情况。钢吊箱采用6台200t连续作用千斤顶下放，为保证稳定性，将上承重梁与钢护筒焊成整体。

钢吊箱在下放前，要同时顶升千斤顶，使钢吊箱脱离钢护筒上的牛腿，拆除拼装牛腿，调节每个千斤顶的行程，同时同步下放千斤顶，每次下放行程按20cm控制。至此由牛腿受力体系转换为钢绞线吊挂系统受力体系。

在启动前先进行试运行，保证液压系统行程统一且顶升力量大小一致。施工前对千斤顶系统进行调试，保证同步下放，通过控制油压表的度数来控制下放的同步性，并在钢绞线上刻画标线，控制下放的同步性。

钢吊箱下放完毕后安装钢护筒和钢管桩上的拉压杆，拉压杆采用双拼[18b进行布置。

拉压杆底部与底板预埋钢板连接，上部与钢护筒焊接，拉压杆在封底砼施工过程中主要受拉力，在抽水过程中主要承受浮力。

(9) 封堵混凝土与剪力板共同受力阶段

10) 浇筑封堵混凝土

封堵混凝土采用微膨胀水下不离析混凝土封堵法，封堵范围为钢筋混凝土现浇底板与各钢护筒之间环向20cm范围、封堵厚度为60cm，标号为C50，封浆梁采用φ12螺纹钢与弧形钢板连接做为支撑止水。

11) 焊接剪力板

封堵混凝达到100%强度后将钢吊箱内水抽干，沿各护筒四周分别焊接16块剪力板，剪力板一端与护筒焊接，另一端与预制底板上的对应预埋件焊接成整体，剪力板高度为15cm，待剪力板全部焊接完成并经监理检查无误后，即可依次拆除拉压杆。

钢吊箱实现体系转换，由吊挂系统受力体系转换为封堵混凝土与剪力板共同受力体系，以混凝土与钢护筒的摩擦力和剪力板与钢护筒焊缝所受的剪力共同承担整个钢吊箱重力。拆除吊挂系统，割除钢护筒，破除桩头至设计标高，即可进行下一步高桩承台施工。

5质量控制

为确保钢吊箱施工、钢板桩围堰施工顺利完成，保证承台按期施工，特采取如下措施：

5.1保证钢吊箱加工尺寸和焊接质量

（1）所有主梁、次梁、封边槽钢必须严格按施工图纸进行下料，严格控制下料尺寸。

（2）钢吊箱底板、壁体尺寸必须符合设计及规范要求，对于不合格成品进行重新处理，如果还达不到要求，按不合格品进行处理。

（3）钢吊箱壁体内壁加工应符合相关规范中对模板的质量要求，对于质量达不到规范要求的，应进行相应得处理，使其满足要求，多次处理仍然达不到要求，按废品进行处理。

（4）焊缝质量、焊缝高度、焊缝长度必须符合设计施工图以及规范的要求。

（5）对于焊接质量达不到规范以及设计施工图要求的，铣除不合格焊缝，进行重新焊接，直到焊缝质量达到要求为止。

（6）对于受力较大的底板面板与梁系连接处的焊缝，应作为焊接质量控制的重点，应按照设计规范要求对其进行检查，发现不合焊缝，应及时进行补焊合加强处理，保证结构的使用安全。5.2保证钢吊箱现场安装质量

钢吊箱下放到位后，根据测量的复核结果对钢吊箱进行微调整姿态，保证钢吊箱空间位置复核设计及规范要求。上下调整采用钢吊杆上的千斤顶进行微调、水平方向调整时采用导向架上的千斤顶进行调整。在调整过程中，时刻进行监测，保证钢吊箱的位置偏差符合要求。调整到位后，安装拉压杆。钢吊箱抽水后，立即在钢护筒上焊接剪力板，然后割除拉压杆，在承台施工过程中，为保证安全性，采用剪力件受力。

6结语

随着桥梁工程的数量及规模的迅速扩大，跨通航河道深水桥墩承台也逐渐增多，这就对此类承台施工工艺提出更高的要求。特别是钢吊箱围堰，因此通过小冈大桥承台的实践，相应的技术人员的技能得到提高，对研发新技术提高施工水平有更深刻的体会。经过实践应用，无封底可周转钢吊箱施工简便，施工周期短，材料可周转有利于环保，且节约施工成本，具有很好的推广价值。

参考文献：

1. 《公路桥涵施工技术规范》JTG F50-2011.

[2]《路桥施工计算手册》.

[3]《钢结构设计标准》( GB 50017-2017 ) .

[4]《两阶段施工图纸设计》.