無底鋼套箱水下封底施工技術探討

劉孫英

（平潭綜合實驗區嵐城投資開發有限公司，福建 平潭 350400）

1 工程概況

平潭綜合實驗區竹嶼湖大橋總長269.44m，采用V 型墩-先簡支后連續預制箱梁橋，橋面全寬50m，分左右幅橋設置；橋墩承臺均為左右分離式結構，本橋除0#、7#臺位于湖岸外，其余墩位（1#-6#）均處于竹嶼湖中。水中墩由32 根φ1.2m樁基作為承臺基礎。承臺設計頂面標高（1、6#墩為-0.913，2、5#墩為-0.923，3、4#墩為-0.789），位于常水位（高程為-0.6）下約18.9cm 至32.3cm，底面標高（1、6#墩為-3.413，2、5#墩為-3.423，3、4#墩為-3.289），部分處于湖底沖刷線下，部分處于湖水中?？紤]水文地質情況、施工的條件以及施工成本，綜合比較施工方案采用無底鋼套箱的施工方案，鋼套箱尺寸與承臺尺寸一樣。平面布置圖如下：

圖1：鋼套箱平面示意圖

2 無底鋼套箱樁施工安全驗算

竹嶼湖大橋無底鋼套箱施工安全驗算可以從以下兩個方面進行探討: 其一，無底鋼套箱圍堰水抽干后鋼圍堰的安全；其二，在圍堰下沉、水下混凝土澆筑等施工過程中施工平臺的安全。上述注意事項是無底鋼套箱水下混凝土封底能否一次封底成功的關鍵。

無底鋼套箱施工方案: 依據圖紙，采用“回填砂+鋼套箱+水下砼封底”施工方案,無底鋼套箱頂面高程為+0.4m,現行水位高程-0.6m，湖底標高-5.53m,封底底標高為-4.013m，同時橋位處地質為砂層。在鋼套箱下層前在比承臺各邊各擴大3米的范圍內進行采砂船清砂進行整平，高程控制在比承臺底低0.6 米。為防止將無底鋼套箱內部的水抽干后還會繼續滲水，于是用強度等級為C25 的混凝土對無底鋼套箱底進行封底處理,厚度為0.6m。

鋼套箱設計高度5 米，分20 塊制作，每塊長度3 米。采用采用5mm 鋼板作面板，[20 槽鋼豎肋，[12 槽鋼橫肋，角肢采用100mm 的角鐵，外橫肋采用3 道2I30工字鋼，采用M20 高強度螺栓連接。套箱高度5 米，承受極大的水平壓力，設計采用內圈梁一層，設在鋼套箱側板的內側，φ377mm 鋼管作為內支撐。經過相關驗算，無底鋼套箱的自身剛度能夠保證無底鋼套箱的自身穩定,并且無底鋼套箱在施工過程中不會自行下沉。施工布置圖如下：

3 水下混凝土封底方案

3.1 施工準備

無底鋼套箱圍堰是防水圍堰,其主要作用是無底鋼套箱圍堰和封底混凝土共同起防水的作用。

1、因為地質情況為砂層，在封底前，在鋼套箱外壁四周用粘土裝袋回填2-3層即1m 左右起到密封作用，再利用潛水工對鋼套箱底部進行平整，保證封底厚度。

2、封底為60cm 的厚度C25 水下混凝土封底，采用水下導管法澆筑混凝土。該導管采用Φ25cm 的加厚的無縫鋼管并且采用絲口連接，能夠保證導管有足夠的強度和剛度。安裝導管前對每根導管進行水壓試驗，壓力在0.6Mpa 以上導管不漏水的才可以使用。在安裝導管時，每個接口內必須放置兩個密封圈以確保導管接口不漏水。

3、依據封底需要的水下混凝土量，來配置相應的人工、機械設備以及混凝土的供應速度。 混凝土強度標號為C25，塌落度為18-22cm。嚴格控制混凝土的質量要做到：要選擇良好級配的粗細骨料，適當控制水泥用量并加入適量的粉煤灰，以確?；炷恋暮鸵仔浴?/p>

4、搭制工作臺，封底平臺利用現有工字鋼和鋼板在第一道圍囹上面進行搭設，其上設儲料槽、下料槽及漏斗等。

5、導管拼裝長度約8m 左右，用汽車吊起吊。每排應布置2 根導管。

3.2 施工方法

1、采用導管法灌注水下混凝土。

無底鋼套箱圍堰封底水下混凝土澆筑與鉆孔灌注樁灌注水下混凝土的方法基本相同，區別在于無底鋼套箱圍堰封底的面積較大，所以必須采用多套導管同時或者依次灌注才能保證混凝土的澆筑質量。

2、施工現場的質量控制

無底鋼套箱水下混凝土封底是無底鋼套箱施工的一個重要環節，水下混凝土澆筑質量的好壞是無底鋼套箱施工是否能夠順利完成的關鍵，為了確保水下混凝土澆筑的質量，在施工過程中采取了以下措施：

①、圍堰封底順序為從竹嶼湖的上游到竹嶼湖的下游逐步推進。

②、準備2 個容積為3m3的漏斗作為首批混凝土澆筑使用，以保證首批混凝土澆筑后導管能夠埋在混凝土里一定高度。

③、封底需要的混凝土采用泵送混凝土，導管首批混凝土的坍落度宜控制在18～20cm，之后所需的混凝土坍落度可以控制在20～22cm。

④、在水下混凝土的澆筑過程中，測量人員必須隨時測量混凝土的澆注高度和混凝土的澆筑面積，用來正確指揮操作人員調整導管的埋深和位置，技術員要隨時與商品混凝土站的實驗室保持聯系控制好砼的坍落度。

⑤、水下混凝土澆注快結束時，應重點對兩根導管的中心位置、無底鋼套箱圍堰四周等部位進行高程的測量，確?；炷撩娴臉烁哌_到設計要求。

3、安全注意事項

①、平臺周圍5m 外用欄桿圍護，，嚴禁車輛及大型設備在操作平臺上運行，避免平臺塌陷。

②、操作平臺及支架一定要牢固可靠，上下通道、平臺四周必須有高度大于1.2m 的防護欄桿并設置安全防護網。

③、水下封底C25 砼的強度須達到90%以上，方可進行下部工序施工。

4 結束語

在平潭綜合實驗區竹嶼湖大橋無底鋼套箱水下混凝土封底施工過程中，因為制定了相關的合理施工方案，并且嚴格控制每一道工序施工質量，所以才確保了竹嶼湖大橋每個無底鋼套箱都能一次性封底成功。