浙江交工路桥建设有限公司 浙江杭州 310051
摘要：在水下复杂的荷载情况下，保证钢套箱结构施的稳定性是施工的关键，本文以某大桥水下承台施工为例，对施工过程中模板式钢套箱的结构稳定性进行分析，验证设计方案及施工工艺的合理性。
关键词：承台钢；套箱围堰；施工工艺
随着大跨度桥梁建设规模的逐渐扩大，钢套围堰被应用在水下承台施工中。为进一步提高大跨度桥梁设计和施工质量，必须将钢套箱围堰设计和施工作为工程考虑的重点问题。
1工程概况
某大桥设计为660m独柱双塔中央双索面半漂浮体系混凝土斜拉桥。其C3、C4主墩都位于西江流域上，两个主墩基础均采用18根直径为3m的嵌岩桩，桩长70—89m，桩基顶面标高为-1.426m。
主墩承台为整体式高桩承台，设计桩身埋入承台20cm，承台设计为八边形结构，整体尺寸为21.4m×29m，承台厚5m。承台下设1.5m封底混凝土，其上设高3m的多边形塔座，单个承台混凝土方量约3600m3。承台分两次浇筑，第一次2m，第二次3m。封底分两次浇筑，第一次1.2m，第二次0.3m。
主墩承台采用有底钢套箱进行施工。套箱采用大块钢模，高度为7.8m，模板之间通过法兰螺栓连接，中间垫5mm橡胶垫止水。底板为钢筋混凝土结构，主梁及底板为预制件，主梁接头、次梁及底板接缝为现浇。套箱中上部设置2道围檩及内支撑，底部通过在底板预埋钢板上焊接内外限位装置进行固定。套箱安装于底板上，底板通过设置于桩基钢护筒上的吊架系统进行锚固及下放。
2工程施工难点
2.1钢套箱的拼装质量和下放效率要求高
套箱拼装的质量直接影响围水效果及承台截面尺寸，如何对套箱模板进行准确地安装定位、确保结构密封性及下放过程中不产生较大变形，对施工提出了较高的要求。此外，由于桥位所处的位置江水较深，且水流速度较快，进行钢套箱安装会受到江水的影响，从而对钢套箱的下放速度、准确度和同步性均提出了较高的要求。
2.2钢套箱成功封底难度大
由于封底面积大、浇筑方量大、浇筑时间长、灌注点多，且为水下混凝土施工，因此必须进行合理的施工组织安排，方可确保封底质量和套箱结构安全。此外钢套箱位于深水区，水流速度较快，且潮汐现象、水浮力、水流速度会对钢套箱的固定和封底操作产生一定的影响，这也大大提高了施工难度。如何科学有效地保证套箱封底效果是该施工项目的关键点。
2.3作业空间的保证及套箱拆除的便利性
合理设计内支撑的结构形式将影响到钢筋施工的作业空间。以往桥梁承台多为矩形结构，采用井字形内支撑即可，而该项目承台桩基布置类似于梅花形布置，受桩基钢护筒位置影响，无法设置井字形内支撑，内支撑如何设置是该项目的一个施工难点。传统的钢套箱拆除是由潜水工进行水下切割作业，拆除量大，拆除过程中不可控风险过多，且长时间占用起吊设备，如何便捷拆除钢套箱也是一个施工难点。同时合理地设置内支撑的结构形式也有利于套箱模板的拆除和降低施工成本。
3有底钢套箱围堰施工技术要点
3.1提高钢套箱拼装质量和下放效率
钢套箱底板拼装完成后，通过测量放样出套箱模板的内边线，然后通过在底板预埋钢板上焊接限位板来控制套箱底部位置，同时通过在桩基钢护筒上焊接限位导向支撑架来控制中上部位置，通过该方法套箱拼装定位取得了不错的施工效果，同时通过套箱底部外侧焊接10#槽钢进行外侧限位，套箱拆除时，只需切割上面2道围檩即可，也极大地简化了拆除工作。
为了确保套箱准确合龙，需在套箱底板上对承台边线进行精确放样，同时对边线标高进行加密测量，从最高点进行侧模安装，这样才能有效地保证钢套箱位于同一水平面上。由于钢套箱地脚和混凝土底板之间存在一定的缝隙，为了避免混凝土出现泄漏现象，在套箱安装完成后，需借助油毛毡和砂浆来对其进行处理，确保套箱不会出现漏浆现象。
整个套箱重量约为500t，仅采用12个200t的全自动同步千斤顶进行下放，保证了各吊点同步下放，各吊杆均匀受力，同以往的螺旋千斤顶下放相比，极大地降低了作业强度和人员数量，加快了下放速度。套箱下放到位后，调整其余吊杆长度，确保底板的施工平整度。
3.2底板系统拼装
钢套箱底板拼装需设置临时支撑牛腿作为承重结构。
该项目通过在桩基钢护筒上开设槽口，穿入工字钢作为临时施工牛腿，工字钢上提前设置好拖拽钢丝绳，待套箱提升10cm后，再借助小艇将工字钢牛腿拖出，实现受力体系的完美转换。
传统钢套箱底板往往采用钢结构，焊接工作量大、整体刚度差、拆除困难。针对以上问题，该项目底板采用了钢筋混凝土预制加现浇的方式，无需拆除，这样不仅有利于施工质量的控制，同时减少了水下拆除作业，减少了危险源。
3.3内支撑的设置及拆除
该项目考虑到桩基钢护筒的位置，采用了树枝形内支撑。在套箱设计时，通过增加中间一道围檩的抗弯刚度，使该道围檩位于水面附近，这样在低水位下即可进行切割拆除作业。
在浇筑第一层承台混凝土前，中间一道内支撑受压，在浇筑第二层混凝土时该内支撑受拉。该项目通过在第一层承台混凝土中预埋型钢牛腿，将圈梁所受张力通过精轧螺纹钢转换至牛腿，然后对整个内支撑进行切割。这样不仅节约了材料，也极大地增加了钢筋安装作业空间。拆除套箱模板时，只需切割掉预埋的精轧螺纹钢，避免了传统做法中需切割大块钢模板的做法。
3.4钢套箱封底技术控制
3.4.1优化浇筑工艺，确保封底混凝土成功灌注
第一层封底混凝土浇筑质量直接决定了套箱施工的成败，在技术工艺上应采取适当的措施：
（1）施工准备工作
浇筑混凝土前，应安排潜水工对模板进行检查，做好缝隙的填塞及桩基钢护筒外壁的清理工作，确保封底混凝土与桩基钢护筒之间有足够的黏结力。另外为了避免潮汐原因导致套箱内外出现水头差，套箱水位以下位置需设置连通管。
（2）混凝土配合比
由于水下封底混凝土浇筑时间长，单点摊铺面积大，混凝土的初凝时间要求10—12h，坍落度18—22cm，和易性好。
（3）灌注点的设置
封底采用与桩基浇筑类似的方式来进行操作，即小料斗加导管。为了有效地提高封底厚度的均匀性，在进行灌注时，需采用先中间后两边的方式进行操作。在进行封底操作时，需对封底混凝土浇筑厚度进行动态量测，避免封底局部厚度不符合要求，导致封底工作失败。
3.4.2套箱的防渗止水
（1）为了有效提高钢套箱模板的密封性能，在模板之间的法兰接头处加入橡胶垫，拧紧螺丝，并在模板外侧进行玻璃胶的涂膜。由于钢套箱地脚和混凝土底板之间存在一定的缝隙，为了避免混凝土出现泄漏现象，在套箱安装完成后，需借助油毛毡和砂浆来对其进行处理，确保套箱不会出现漏浆现象。对于局部出现的漏水现象，可根据实际情况采用填塞棉絮的方式来进行处理。
（2）由于底板与护筒间存在10cm间隙，要求套箱下放到位后，采用自制的钢环箍进行封闭。每个护筒分设有3道环箍，环箍间采用法兰螺丝锁紧。
（3）为防止因混凝土收缩徐变造成套箱底部渗水，考虑在第一层封底处的套箱壁上沿四周焊接一圈Ф10mm的圆钢，该圆钢和第一层封底混凝土一起浇筑，防止套箱底部渗水，起到止水作用。
3.5浇筑封底混凝土
钢套箱施工的关键之一就是封底混凝土的浇筑施工，本工程需要浇筑的水下混凝土的面积非常大，水下混凝土浇筑所处的水位也比较深，其质量控制难度是非常大的，必须采用有效的措施确保混凝土浇筑的质量。主要通过以下两个措施进行混凝土浇筑质量的保证：（1）在钢套管下沉之前，需要利用高压水枪将港互通的表面清理干净，这样就能够有效地确保钢护筒和混凝土两者之间的粘结力；（2）严格控制混凝土的坍落度，同时可以在混凝土中加入粉煤灰，起到延长混凝土初凝时间的效果。
结语
上述桥梁水下承台施工中，结合工程实际情况和工程特点，论述了有底钢套箱围堰设计和施工中的难点，通过方案的比选最终选择了有底钢套箱围堰施工，事实证明该方案是一种非常有效的方法。为确保施工质量，必须严格按照施工规范，做好钢套箱的下沉以及混凝土封底等重点工序的施工。
参考文献：
[1]李明珊。古龙大桥主墩承台围堰结构设计方案[J].西部交通科技，2016（7）：37-40.
[2]黄小计。大跨桥梁水中承台有底钢套箱围堰施工技术研究与应用[J].福建交通科技，2013，（3）。