深水承臺套箱施工技術要點及大體積混凝土的降溫措施

摘要：隨著我國公路、鐵路橋梁的大量興建，深水承臺套箱也得到了越來越多的應用，其套箱主要有鋼套箱和鋼筋混凝土套箱兩大類，本文主要針對深水承臺鋼套箱的施工工藝流程和技術要點以及大體積混凝土的降溫措施等進行介紹。

關鍵詞：深水承臺 套箱 施工技術 大體積混凝土 降溫措施

一、引言:

隨著我國公路、鐵路橋梁的大量興建，深水承臺套箱也得到了越來越多的應用，其套箱主要有鋼套箱和鋼筋混凝土套箱兩大類，本文主要針對深水承臺鋼套箱的施工進行介紹。鋼套箱主要由支吊系統（吊桿、上承系統）、內支撐、側板等組成。在樁基施工完成之后，通過吊裝系統先將鋼套箱拼裝成整體，然后再安裝下放至施工位置，使吸泥下沉到設計深度，再進行整平之后灌注封底混凝土，待水下混凝土達到要求的強度再將箱內的水抽干，最后就可以進行承臺的施工。綜合對比在承臺施工中應用鋼板樁圍堰法與粘土袋圍堰明挖法，深水承臺套箱圍堰更加便于拼裝，且易于加工制作，其下沉中也有一定的韌性，雖然一次性的投入稍大，但是由于其工效快、作業周期短、安全性大，而且鋼套箱圍堰在完成了承臺施工之后，還可回收進行重復利用，因此在成本上其實還是比較經濟的。

二、深水承臺套箱施工工藝流程

樁基施工完成后，拆除鉆孔平臺→支吊系統安裝、鋼套箱側板支撐拼裝→鋼套箱定位、下放→吸泥、鋼套箱下沉→鋼套箱封底混凝土施工→抽干水，割護筒及破樁頭→承臺鋼筋混凝土施工→鋼套箱拆除。

三、深水承臺套箱施工技術要點

1、鋼套箱的加工及拼裝

在深水承臺的施工中鋼套箱不僅是作為承臺施工的阻水結構，還兼作承臺混凝土澆筑過程中的側模，所以在其施工之前就要按照承受承臺混凝土側壓力和抽水時的水壓的雙重作用進行驗算。鋼套箱通常采用雙壁或單壁無底結構，由支吊系統、內支撐、側板組成，其中套箱圍堰的面板一般采用鋼板，而主龍骨一般采用槽鋼等型鋼，鋼板的厚度和主龍骨的型號要根據工程技術參數進行計算后確定。鋼套箱圍堰的相鄰分塊之間通常采用螺栓連接，其平面尺寸一般以每側超出承臺邊長10cm為原則來確定，而高度則根據水深等以高出最高水位50cm為原則進行確定。在樁基施工完成之后，應將鉆孔平臺拆除，從而空出鋼套箱安裝的位置，而其余鋼套箱平面范圍以外的橫梁和鋼管樁，還可用于搭設鋼圍堰的施工平臺。在施工平臺上應首先將鋼圍堰的平面邊線進行測量放樣，然后再按順序進行鋼套箱圍堰的拼裝、鋼套箱圍堰內支撐的焊接以及鋼套箱圍堰導向架、連通管的設置；同時還應進行支吊系統的安裝，包括安裝卷揚機及滑車組、焊接吊點等，其安裝完成之后還應先將鋼套箱圍堰整體進行略微地提升，以此來試機并檢查鋼套箱圍堰支吊系統的受力情況。

而在鋼套箱圍堰的加工制作過程中，應采用分塊流水作業，并保證加工平臺表面的平整；對于拼裝工作平臺同樣要水平，并且在首塊鋼套箱圍堰安放時要在刃腳支墊2cm厚的鋼板，以此來幫助之后鋼套箱圍堰的豎向接縫螺栓的連接工作；而鋼套箱圍堰之間在采用螺栓連接時，其中間襯墊應采用10mm厚的硬質泡沫，并且泡沫條接頭的安放要保證緊密連續，而且中間不得有損壞或斷縫；在側板安裝時，應當在下游側板上割出兩個洞口，并確保洞口略低于最低水位，從而保證封底時鋼套箱的內外水頭差能夠基本為零。鋼套箱的支吊設備安放要牢固、平穩，其滑車穿接鋼絲繩的股數要保證一致，吊點的焊接受力也要合理，以避免其應力集中。

2、吸泥及鋼套箱下沉

在鋼套箱圍堰刃腳著床之前，應先將四周刃腳的河床標高吸泥位置進行調整到一致；當鋼套箱圍堰刃腳著床之后，應打開圍堰的水平連通管，并開始在圍堰內進行吸泥；在鋼套箱圍堰內進行吸泥時應根據先中間后四周的原則按順序分層進行，且每層吸泥的厚度應控制在60cm左右；為了使吸泥效果能夠達到最佳，在吸泥時可以在吸管口安裝上高壓水槍頭，并通過不斷搖動吸管，甚至必要時可讓潛水工用高壓水槍在水下沖趕泥土，以吸泥效果的優劣以吸管出水口的水是否渾濁來作為標準；同時吸泥時還要保持圍堰內水位略高于圍堰外或圍堰內外水位基本相平，從而防止翻砂，并注意避免局部因吸泥過深而造成鋼圍堰的偏斜下沉；當鋼圍堰內的吸泥取土快到位時，要避免取土過深，同時鋼套箱圍堰下沉到設計標高之后，要采取措施來固定鋼圍堰，以防止鋼圍堰的繼續下沉；而當鋼套箱圍堰下沉到位并且圍堰內取土完畢之后，應派潛水工到水下沖洗刷除混凝土樁身或封底段鋼護筒四周以及鋼套箱圍堰內側板的浮泥浮土，以增加封底混凝土和樁周、側板之間的粘結力。由于套箱的設計結構尺寸一般較大，在下沉過程中有時很難保證步調一致，因此采用的單壁鋼套箱應具有一定的整體韌性，以此來適應一定程度上的不均勻下沉。

3、鋼套箱混凝土封底以及抽水

在封底之前宜全斷面進行均勻地拋填片石，這樣既可防止封底混凝土施工時沖起砂子，又可以此來形成一層強度較高的片石混凝土，而此時不可用砂袋來代替，只因砂袋具有可變性，可能會被封底混凝土沖滾到成堆，導致封底失敗。

混凝土宜按泵送混凝土要求配制，宜按封底作業時間的指標來設計混凝土的初凝時間（一般可設計為6～8小時）。混凝土的坍落度應控制在18～22cm，初灌時坍落度宜偏小，以保證導管的埋入深度；在接近封底混凝土頂面時，坍落度適當加大，以增加混凝土流動性，使封底混凝土表面更趨于平整。

封底混凝土的施工與樁基水下混凝土的施工類似，除了保證連續快速外，還應盡可能少地布置導管點，由于每多布置一個導管點，就意味著多一次首批料，從而使封底首批料不僅在水中多一次沖洗，而且還可能沖擊其他水下混凝土從而多出一個交界面，也就意味著多一個薄弱環節。當基底處理檢驗合格之后，應當及時進行水下封底混凝土的施工。

混凝土封底應當沿承臺長邊方向從一側往另一側并沿逐個導管點進行推進。混凝土封底通常采用直徑為300mm的導管，其導管布點可按照混凝土流動半徑為4.0m來考慮，導管懸空30cm左右，首灌混凝土方量不宜少于3.0方，且應使導管埋入混凝土深度不小于0.8m。

封底混凝土施工開始后應保證快速連續，不得中途間歇，盡可能一氣呵成，避免停滯時間過長造成堵管。在封底過程中，應當及時測量水下混凝土的標高，并及時復核混凝土方量，一般正常灌注時每隔10～15分鐘測量一次，接近封底混凝土標高時，每5分鐘測量一次，防止超灌或欠灌過多，增加鑿除工作或影響封底混凝土的有效厚度。同時，隨灌注混凝土量的增加，圍堰內應排水，使圍堰內外水位基本保持一致。在封底后的第二天，應組織潛水員對水下情況進行查看，若發現漏洞應及時采取措施來進行水下封堵。直到封底混凝土強度達到設計強度85%以上且施工時間不小于3天后，方能夠在鋼套箱內進行抽水工作。在抽水之前應封閉側板上平衡水壓的開口，同時在抽水過程中應隨時關注內支撐的情況，若內支撐產生嚴重變形，應當立即停止抽水并且及時加強內支撐。

4、承臺施工

在承臺鋼筋的制作安裝過程中，應先對承臺進行處理，將樁頭破除并調整好樁頂鋼筋，形成喇叭口。其鋼筋的制作應嚴格按施工圖紙及技術規范的要求來進行，并且保證墩身預埋鋼筋的位置準確、牢固。在承臺混凝土的澆筑過程中，其混凝土的配制既要滿足施工圖紙及技術規范的要求，還要確保能夠滿足施工的要求；混凝土澆筑時應分層進行，其分層厚度應根據振搗器的功率來確定，并滿足技術規范的要求，采用插入式振搗器來進行混凝土振搗，并由專人負責，以防止過振或漏振。

5、鋼套箱的回收

在承臺施工完成，并且其混凝土達到一定強度之后，可以拆除鋼套箱，從而進行回收循環利用。

四、大體積混凝土降溫措施

1、采用“雙摻技術”

水化熱穩升主要取決于水泥品種、水泥用量及散熱速度等因素，因此施工中選用低水化熱的礦渣水泥。同時，選擇最佳混凝土配合比，盡量減少水泥用量，采用加摻粉煤灰等“雙摻技術”，盡量降低混凝土的水化熱溫升，控制最終水化熱。

2、降低混凝土的入倉溫度

另外，還可采取減低混凝土入倉溫度的方式，入倉溫度是指混凝土的拌合，運輸至模板倉內的溫度。降低混凝土的入倉溫度的措施是降低骨料溫度，或將部分拌合水以冰屑代替，從而降低混凝土的入倉溫度。

3、埋置冷卻水管

采用埋置冷卻水管（人工導熱）的方式有效降低混凝土溫度，即在混凝土澆注前埋置冷卻水管，通水冷卻是從散熱降溫角度出發，利用通入的冷水帶走混凝土內部的部分熱量，從而降低混凝土內部的最高溫度。冷卻水管可采用φ50×2.0mmPVC管，豎向分多層布置，層間距一般為1.0m，每層水平管的間距為1.0m。

冷卻水管使用前進行試水，防止管道漏水、阻塞，并保證足夠的通水流量，控制冷卻用水的進水溫度，冷卻水管在該層混凝土開始澆注即開始通水，在散熱過程中保持水管水溫與混凝土的溫度差為20～25℃，并進行連續通水10～12天，具體通水時間根據現場監測情況確定。

4、分層澆筑

深水承臺一般結構尺寸厚度較大，可一次澆筑，也可分多次澆筑。若分多層澆筑，每層澆筑時間間隔宜為7到10天，避免混凝土出現溫度裂縫和結構裂縫。

5、蓄水養生

在混凝土澆注完畢待終凝后立即在上面作蓄水養護，蓄水深度為30cm，以推遲混凝土表面溫度的迅速散失，控制混凝土表面溫度與內部中心溫度或外界氣溫的差異，防止混凝土表面開裂，蓄水時間一般不宜超過3天。

6、施工監測

為做到信息化溫控施工，出現異常情況能及時調整溫控措施，在混凝土內部埋設測溫儀器設備和應變計，加強監測，隨時掌握情況，及時采取措施。

參考文獻：

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