水中承台钢套箱施工方法

1. 前言水中承台的施工是桥梁建设的常遇问题，在传统的施工方法中常用的有土围堰、钢围堰等施工工艺，本文以顺德北滘黄龙特大桥大体积水中桩承台为例，具体介绍一种钢套箱法施工工艺。

钢套箱法，属于一种悬吊式钢围堰，它以钢模板拼装成套箱，在充分利用水中桩基础施工时遗留下来的钢管桩及钢护筒形成悬吊体系的同时借助水的浮力，承受承台自重，既形成水中作业平台，又担当承台模板，以达到节约施工造价、缩短工期，确保工程质量的目的。

2. 工程概述黄龙特大桥跨顺德水道，水深近十米，水中桩基础用钢管桩、贝雷架、工字钢搭设轻型栈桥及施工平台，以钢护筒穿透淤泥层及砂层，采用冲击成孔灌注方式施工。

而主墩承台设计为水中大体积混凝土承台，平面尺寸均为18.2m×7.4m，高3.0m，设计标号为C30，封底砼0.5m厚，设计标号为C25 。

根据水文特点、桩基础施工方式及承台的结构形式，本承台决定利用平台及钢护筒，采用钢套箱施工。

图1承台施工工艺流程图3. 墩承台的施工方法3.1套箱加工制作。

每个套箱由60块侧板和16块底板组成，所有构件的加工均在后场加工完成，其中，侧板及承重系统由专业加工队进行加工以保证质量。

待所有构件加工完成后，由船运至现场后拼装成整体。

钢套箱侧板与侧板之间用螺栓连接，侧板与底板之间连接采用在底板上预埋钢板，再采用焊接钢板的方式进行连接定位。

3.2平台拆除及钢套箱拼装下沉。

在桩基础施工完成并验收合格后，开始着手拆除平台。

整个平台在拆除后仅保留平台外两侧中间位置各一根钢管桩，其余部分平台全部拆除。

钢套箱采用30T吊船配合安装，按以下步骤进行：3.2.1承重支撑系统的安装。

（1）下支撑系统的安装①利用钻孔平台的剩余两根钢管桩和外侧的四个钢护筒，在其上用I20焊接牛腿，然后顺桥向安放3根双拼40工字钢，作为下支撑系统的临时支撑平台。

②支撑平台安放好后，按设计位置在其上横桥向放置I45双拼工字钢作下支撑系统的底梁，各双拼工字钢缀板连接，按照吊杆的设计位置在双拼工字钢安装吊杆螺母，螺母与底梁通过节点板焊成一体。

③在底梁上布置一层塑料薄膜或者油毛毡，随后拼装预制梁底板（预制底板在岸上预制场地进行预制）。

待底板调整好其各自位置后，用PVC管预留出各吊点位置，即进行底梁上各预制底板之间湿接缝的浇筑。

安装底梁时注意先中间后两边，对称安装，保持安装梁、底梁不上翘，左右伸出长度控制好(在底梁起吊前划好记号)。

预制板安装时要严格定位，板间距设计为10cm，与护筒之间距为7cm，，控制好各板与桩基护筒间的相对位置。

保证各吊点在纵、横桥向位于一条直线上，以方便之后吊装、提升。

（2）上支撑系统的安装。

上支撑系统的立柱为桩基础钢护筒，在安装之前将钢护筒的顶标高设置在同一标高位置，然后在钢护筒上横桥向安放3根双拼I20，再将主承重梁贝雷梁（共4组）放于双拼I20上，在贝雷梁上设置3根双拼I45作为吊梁（与底梁位置相对应）。

3.2.2下放系统的安装。

钢套箱的吊杆采用32精轧螺纹钢筋，吊杆从上吊梁往下穿入，中间套 5cmPVC管，下端穿过底梁，上端套上螺母，螺母外伸长度大于2cm，然后旋动吊杆将精轧螺纹钢筋拧入下端螺母。

在上承重梁上安装TL32千斤顶，在千斤顶上再安反力梁(抬吊)。

安装完毕之后，试运行，使吊杆受力，观察各吊点是否受力均衡，否则进行调整。

在底梁未上升之前，调整好每根吊杆的顶端均在一个水平面上(吊杆长度一致)，这样在套箱下放时可控制好每个吊点同步，并且在每根吊杆上作好刻度记号。

3.2.3模板系统和内支撑系统的安装。

侧模安装前预先在底板放样定好侧模边线，在内侧通过预制板之间的湿接缝混凝土进行定位(预制板之间的湿接缝混凝土在浇注时沿模板内边线位置适当浇高)，侧模外用I20进行固定好，然后在预制底板上焊接钢板进行定位。

套箱模板在上预制底板前，通过上承重结构、千斤顶将吊杆拉紧，使吊杆、结构体系处于预受力状态，同时，在模板安装时，对护筒顶、底梁的受力起到过渡和保护作用。

整个承台套箱模板由模板公司制作生产，竖、横向加劲外箍自行加工、拼装，I20竖向加劲肋与模板在陆地工棚内通过勾头螺栓拼装、焊接好，然后运至施工现场进行安装，模板安装完毕后，在顶口外侧设置双拼I40外箍，外箍内侧通过双拼I40进行连接，构成套箱的内支撑系统，外箍务必保持在同一条水平线上，且竖、横向将加劲外箍与套箱模板侧壁焊接连成一体，以备共同抵抗侧压力。

3.2.4提升及下放套箱。

按设计图的要求，使用千斤顶及反力梁通过吊杆将套箱整体提升15cm左右，观察套箱的受力状况，利用吊机，拆除套箱的临时拼装平台，抽出支撑底梁时应该控制力度，缓缓地均匀地拉出来，避免局部过分碰撞。

待临时平台拆除，整个套箱在检查稳定无异常情况后，通过千斤顶进行统一下放。

套箱每次下放的深度根据千斤顶的行程来控制，套箱下放千斤顶采用TL32螺旋千斤顶，共设置13个吊点，每个吊点均设置有2个千斤顶，总共需要26个千斤顶。

千斤顶一次下放行程统一为10cm，下放时由专人指挥、发布指令，各操作点每次下放前，在吊杆上用油漆作好每次下放的刻度标志，操作必须同步、一气呵成，确保套箱平稳下放。

一个操作点必须有二人以上，同时作好千斤顶及其它附属设施的备用，以防万一。

套箱下放过程中，要及时观察、注意套箱本身及周围的情况。

3.2.5安装止水环。

承台有底套箱下放到设计标高后，由考虑到预制底板安装的方便，底板与桩基护筒有7cm间隙，承台封底要求套箱除了上表面其它面处于封闭状况，间隙封闭采用自制的止水环，沿护筒侧环向布置，并在一端通过对拉螺栓拉紧、套牢，一个套箱共设置有8处止水环。

3.3浇筑封底砼。

承台套箱完成封闭后，观察箱内水位情况及动静状况。

作好对承台套箱平面位置的监控，及时作出检验与调整。

同时在上承重支架布置浇筑平台，导管、储料漏斗、振动泵以及其它混凝土封底前工作应准备充分。

封底砼采用C25水下砼配合比，缓凝时间≥10h，采用导管法水下浇筑。

浇砼前先作好事前动员一气呵成，作好导管平面布置和浇筑数量与测深控制，严格按照施工设计所布设导管编号顺序进行混凝土的灌注。

封底砼浇筑时，在每个浇筑点的周围布置测控点，及时观测浇筑的厚度及水下砼的流态分布。

尤其注意相邻浇筑半径交界处以及构造物死角、拐点处的砼浇筑情况，避免封底面畸高畸低、凹凸不平等现象。

当封底砼浇完之后，拔导管时应缓慢拔，防止拔管过快形成砼空洞而水侵入影响封底质量。

拔出导管，清理操作平台，静待3天左右（待封底砼达到一定强度）准备下道工序工作。

3.4套箱抽水。

当封底砼达到一定强度（80%以上）后可对套箱向外抽水，抽水时首先用一台比较大的水泵抽，静观水位下降情况，若一切正常可继续抽水，若套箱有漏水现象，应分析原因，找出解决问题办法之后再抽水。

防止盲目猛抽水而造成不可弥补的损失。

3.5支撑系统的拆除。

当封底混凝土强度满足要求后，即可对支撑系统进行拆除。

将上支撑系统的千斤顶慢慢均衡的放松，通过吊机的配合，先拧出精轧螺纹钢后，将底梁拆除，整个支撑系统全部拆除掉。

套箱的受力转变为由水浮力和桩基钢护筒与已浇筑封底砼的粘结力来承担，经验算可满足施工要求。

3.6割护筒、砼面清理。

套箱抽干水后，对桩基钢护筒进行切割，割除到设计标高处。

然后对封底砼面进行凿毛，因封底砼存在不均匀性以及标高达不到承台施工要求，必须将箱内封底砼面进行网点测量。

标高高于设计标高的要凿除，达不到设计标高的要加补砼，使承台施工形成一个干净平整的工作面。

对套箱侧模进行涂油处理，减少模板与砼侧面的粘结力以方便拆模。

完成上述工作后，应对承台底标高、平面位置及模板平整度、接缝等进行检测。

3.7第一层承台施工。

根据本工程的实际情况，对承台混凝土的浇筑分两次进行，第一次浇注1.0m，第二次浇注2.0m。

承台钢筋底层钢筋较密，在钢筋绑扎前，先将护筒割至设计标高，将桩头钢筋扳成漏头状，绑扎箍之后再安承台底钢筋。

先安装纵向主筋，再安装横向钢筋，其次是侧面箍筋，由下而上依层安装。

周边钢筋可一次到位。

按照设计图纸要求，预埋好各冷却水管，在砼正式浇筑前作好通水试验，确保砼浇筑前后通水顺畅。

详见第10条。

混凝土浇注前应对钢筋安装进行检验，经监理同意后方可进行浇注。

承台砼采用泵送，严格控制好坍落度，缓凝时间不宜过大和过小，控制2小时适宜。

浇筑顺序总体控制从中间往两边分30～40cm一层。

图2 3.8待强、凿毛及养护、清理。

在第一层承台砼浇筑完毕后，均达到初凝后即进行冷却管的通水，仔细观察进出口的水温以及砼面温度情况，通过流量、流速的调节达到对砼体内外温差的调节。

砼体表温度接近环境温度即可停止。

当第一层砼浇筑完毕，尽快凿除砼表面浮浆，以进行第二层钢筋的安装绑扎。

3.9第二层承台施工。

按设计图纸的要求进行钢筋的绑扎。

第二层承台砼浇筑总厚度为2.0m，施工方式与第一层承台相似，应注意预埋墩身钢筋及上部挂篮施工用的预埋件。

混凝土浇注完毕后，加强对砼的养护工作，砼顶面在砼浇筑完毕后须整平，整平后用麻袋等保湿物覆盖养生。

3.10埋设冷却水管及其要求。

(1) 根据砼内部温度分布特点，在砼中共埋设两层冷却水管，冷却水管为 48 mm 的薄壁钢管，其水平间距为1.20m ，冷却水管距砼表面大于0.7m ，承台内部每根冷却水管长度104m ，冷却水管进出口集中布置，以利于统一管理。

冷却水管布置图如图2：(2) 冷却水管使用及其控制①冷却水管使用前应进行压水试验，防止管道漏水、阻水；②要求位置准确，安放稳固，接头连接牢靠。

每层冷却管进出水口均需引至承台顶以上50cm，当冷却管与钢筋相碰时，冷却管可适当调整位置。

注意每层与钢筋牢固绑扎，管道畅通，丝口接头牢靠，并通过通水试验，防止砼在浇注过程中出现冷却管漏水或堵塞现象。

③砼浇筑到各层冷却水管标高后即开始通水，通水流量应达到25 L/ min ，通水时间根据测温结果确定；④严格控制进出水温度，在保证冷却水管进水温度与砼内部最高温度之差不超过30 ℃条件下，尽量使进水温度最低；⑤待主通水冷却全部结束后，应采用同标号水泥浆或砂浆封堵冷却水管。

⑥设置冷却管的该层混凝土自浇筑开始，冷却管内须立即通入冷水，连续通水10~12天，每个出水口流量应大于10升／分钟，并根据实测温度判断调整，温度过高时应加快流速。

4. 结论水中承台施工虽非工程难点，但能否抢在洪水期前完成承台，却决定着整座桥，甚至整个项目的进度。

套箱法施工的重点在于悬吊体系的选择、安装，而影响施工成败的关键在于套箱的封底，封底失败轻则局部涌水，重则脱落，甚至影响施工安全，因此仍应加以重视。