浅滩区承台无底套箱有底施工技术.docx

浅滩区承台无底套箱有底施工技术.docx

《浅滩区承台无底套箱有底施工技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅滩区承台无底套箱有底施工技术.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

浅滩区承台无底套箱有底施工技术

海域浅滩区承台无底套箱有底施工技术

秦卫星

中交一公局第二工程有限公司（乐清湾1号桥项目）

【摘要】目前，大型跨海桥梁施工中经常遇到承台施工位于浅滩区，此区域土层基本为淤泥，其自稳性、地基承载力较差，且受潮汐影响，承台施工处于干湿交替状态，承台底位于海（河）床之下，开挖、围堰工作带来较大难度，本文根据乐清湾1号桥的实际施工经验，介绍了浅滩区承台无底套箱有底施工封底工艺技术要点及注意事项。

【关键词】海域浅滩区无底套箱有底施工技术要点

1前言

面对目前国内桥梁海域承台施工大量已成功实施的放坡大开挖，钢围堰支护，钢板桩围堰、无底套箱施工、有底套箱施工等方案，项目从乐清湾1号桥自身特点出发，全面对比了大开挖+无底套箱、大开挖+有底套箱、不开挖+无底套箱、钢板桩围堰、不开挖+无底套箱+有底施工等施工方案，最终通过全面的对比分析，确定采用不开挖+无底套箱+有底施工的方法，不仅争取了工期，也取得了较好的经济效益。

2工程简介

2.1地形地貌

乐清湾1号桥桥址区位于浙东南沿海跨越海域及岛屿区。

桥两端陆域主要地貌类型为侵蚀剥蚀丘陵，海域主要地貌类型为潮滩及水下坡岸，靠近茅埏岛附近局部形成水下深泓。

图2.1-1乐清湾1号桥承台位置示意图

由上图可看出，承台施工位于顶部淤泥层，其岩性特征：

灰黄、黄灰色，流塑，厚层状，切面光滑，有光泽粘性强，韧性高，干强度高，含粉砂、粉土团块及贝壳碎屑。

其物理学性质差，强度底。

淤泥物理学性质具体内容见下表：

统计项目

天然含水率

天然湿密度

土粒比重

天然空隙比

饱和度

液性指数

液限

塑限

塑性指数

压缩系数

地基承载力基本容许值

%

g/cm³

/

/

%

/

%

%

/

/

kpa

统计个数

52

52

54

52

51

52

54

54

54

52

50

最小值

50

1.54

2.73

1.438

89.2

1.01

42.5

24.5

17.6

1

最大值

69.8

1.72

2.75

2.01

100

2.37

61.5

32.9

30.7

2.14

平均值

60.2

1.61

2.74

1.721

95.8

1.55

49

27.1

21.9

1.461

变异系数

0.081

0.024

0.003

0.079

0.025

0.228

0.12

0.075

0.189

0.178

标准值

61.3

1.6

2.74

1.754

96.4

1.63

47.6

26.7

20.9

1.523

2.2水文特征

根据工程区域内各潮位站的观测资料，潮型判别数值均小于0.5，在0.23~0.31之间。

因此，乐清湾潮汐属于正规半日潮。

乐清湾是我国强潮海湾之一。

依据工程区域内长期验潮站资料和桥址区短期实测潮位观测资料，得出桥址区潮汐特征值，具体内容见下表。

项目

最大潮差（m）

最高潮位（m）

最低潮位（m）

平均潮差（m）

平均高潮位

（m）

平均低潮位

（m）

平均涨潮历时

（h：

min）

平均落潮历时

（h：

min）

桥址区

8.09

5.27

-3.94

5.00

2.87

-2.28

6:

27

5:

58

3承台施工方案确定

3.1施工方案确定原则

（1）以详勘地质资料、现场实际取样为依据，制定符合施工现场的承台施工方案；

（2）海床顶标高高于封底底面标高，使用无底套箱，海床顶标高底于封底底面标高使用有

底套箱；

（3）施工项目（工序）之间客观上存在的工艺顺序必须遵守；

（4）采用的施工方法、工程机械、现场设施必须与施工顺序协调一致；

（5）满足施工质量和施工安全的基本要求；

（6）施工方案力求简单、经济、易行；

（7）利用首件工程、试验墩，其他成熟方案比选，最终确定可行方案。

3.2承台施工方案的比选

（1）大开挖+无底套箱施工方案

本桥工程YE02#左幅墩位处海床顶标高为-0.08m，承台底面标高-0.7m，封底地面标高-1.5m。

钻孔平台拆除完成后，预先对海床高于封底底面区域进行开挖。

因淤泥流动性较大，最终开挖标高为-1.0m。

开挖完成后，拼装套箱，以悬吊系统下放。

在套箱内继续对淤泥进行挖除，达到封底地面高程后在基底铺设毛竹片、篷布，浇筑封底砼。

具体情况如下图所示：

图3.2-12#设计的封底情况

施工中存在的问题：

经过前期开挖对局部淤泥的搅动，造成淤泥流动性较强，套箱内挖除淤泥过程中不断有外部淤泥涌入，封底底面高程控制效果不佳；浇筑封底砼时，基底承载力不足，出现局部砼下陷、淤泥隆起的情况，导致封底厚度不均，进行重新封底。

（2）不开挖+无底套箱施工

YE03#墩墩位处海床顶标高为-0.68m，承台底面标高-0.7m，封底地面标高-1.5m。

针对YE02#墩左幅出现的问题，在YE03#墩左幅套箱施工前，不再提前开挖，套箱拼装完成后，利用悬吊系统下放。

套箱在自重作用下入泥2m左右仍无法自稳，考虑套箱顶面阻水功能，人为将套箱底面标高设置在-2.1m。

套箱下放就位后，清除套箱内淤泥（利用高压水枪、泥浆泵、抓斗），然后在基底抛填砂带、铺设毛竹片和篷布，再浇筑封底砼。

具体情况如下图所示：

图3.2-23#设计的封底情况

施工中存在的问题：

对套箱内淤泥进行清除时，达到-1.5m的设计高程后，在潮水涨退潮后，由于内外压力差，仍然存在外部淤泥涌入的情况。

此方案必须在5-6小时的退潮时间段进行抛填砂袋、铺设茅竹片和篷布，浇筑封底砼等一系列工作，否则淤泥涌入造成封底厚度不够，产生安全质量隐患，且后续墩台区域海床标高逐渐降低，海床外露时间减少，施工难度较大。

（3）钢板桩围堰施工

直接采用钢板桩代替套箱，更换施工工艺。

难点：

淤泥层较厚，钢板桩投入较大，工期延长；支栈桥至承台外沿间距较小，施工较为困难。

钢板桩围堰方案因为使用（或租用）钢板桩费用较高，不经济，搬运时易引起钢板桩变形、锁口损坏，插打钢板桩费工费时，倾斜太大时难以合拢。

图3.2-1采用钢模板结合拉森桩作为围堰

图3.2-2采用钢模板结合拉森桩作为围堰

（4）有底套箱施工

考虑到海床面较高，采用有底套箱方案首先需要挖泥，因表部淤泥软土的流塑性质，较难开挖至封底底标高，牛腿较难安设，需要大面积清淤，施工困难，且套箱底板难以拆除周转，费用较高。

（5）不开挖+无底套箱+有底施工

套箱拼装完成后，利用悬吊系统下放。

预制底板，下放至套箱内后，观测标高。

采用冲水的方式下沉至设计底标高，然后采用钢筋反拉，浇筑封底。

3.3比选结果

承台施工方案综合比选结果如表3.3.1所列，根据乐清湾1号桥自身情况，最终选择无底套箱+有底施工作为浅滩区承台施工方案。

表3.3.1承台围堰综合比选

围堰方案

费用支出

施工周期

施工难度

对设备要求

综合排序

开挖+无底套箱

中

较长

较难

较高

3

不开挖+无底套箱

少

短

较难

低

2

钢板桩围堰

多

长

中

较高

4

有底套箱

中

较短

难

低

5

无底套箱+有底施工

中

较短

中

较低

1

4无底套箱有底施工技术要点及注意事项

4.1套箱拼装、下放

承台模板采用无底钢套箱，模板利用70t履带吊进行安装。

承台位于水中且承台底以下为淤泥层，在护筒顶设置悬吊系统，承重梁采用4根I28工字钢两两对拼放于横桥向钢护筒顶，利用可移动葫芦（20T）先对称悬挂左右两侧套箱，履带吊将剩余两片套箱与悬挂中套箱拼接，整体套箱利用扁担梁悬挂，套箱拼装及下放过程中设置水平定位系统和导向系统，以确保在其平面位置符合设计要求，定位、导向系统与套箱内边线留有5cm的空隙。

导向系统设置上、下两层，以工字钢分别焊接在位于承台倒角区域的四个护筒上，其中下层导向架兼作封底与护筒之间的锚固件，浇筑封底砼时不再割除。

调整位置，整体下放，插入淤泥封底底标高以下。

图4.1-1套箱下放

4.2封底

4.2.1底板设计

底板采用20cm厚C20钢筋混凝土预制板，预制板尺寸根据套箱内模尺寸，钢护筒位置等因素确定。

图4.2.1-1承台尺寸

4.2.2挖除淤泥

 本桥设计封底混凝土底标高-1.5m，套箱下放到位后，利用低潮时检查套箱着床情况，因承载力不足，悬吊系统不拆除，在实际施工时套箱在自重作用下入泥2m左右仍无法自稳，考虑套箱顶面阻水功能，人为将套箱底面标高设置在-2.1m，已满足浇注封底混凝土要求的下放深度（参照图3.2-2）。

用吊车安装抓斗对套箱内泥面部位进行挖泥，抓斗抓不到区域可用高压水枪冲洗、泥浆泵配合抽泥，保证封底混凝土厚度，挖泥后用吊锤检查验收封底高程。

4.2.3底板预制、下放

（1）底板预制

底板预制分两种方式，一种方式为根据内模尺寸，钢护筒尺寸预制4块底板（底板类型a），另一种方式为预制4块方形底板（底板类型b），底板均采用20cm厚C20钢筋混凝土预制板，底板内预埋挂钩及连接锚固筋，下放至封底低标高处，用20mm钢筋挂起底板并与钢护筒焊接。

图4.2.3-1底板类型a图4.2.3-2底板类型b

（2）底板下放

不同类型底板，下放方式、顺序不同。

a类型底板下放：

因外侧底板下放时受套箱內围囹影响，套箱下放前在钢护筒适当标高位置焊接牛腿，先将外侧2块底板（1区、2区）拼装悬挂（图4.2.3-3），等待下放，待套箱下放，挖除淤泥后，将牛腿割除下放底板至封底标高处，再利用吊车将中间2块底板（3区、4区）下放至封底底标高处。

图4.2.3-3a底板类型下放

b类型底板下放：

套箱下放完成、挖除淤泥后，利用履带吊下放4块底板至封底低标高处，为防止地板下沉，用20mm钢筋挂起底板并与钢护筒焊接，形成反拉，各块底板之间用工字钢及32mm钢筋锚固连接成整体，钢护筒周边空隙人工用竹胶板、沙袋封堵下层淤泥，为防止涨潮过程中内外压力差淤泥将底板顶起，亦防止封底后砼下沉，用25cm长工字钢间距30cm围绕钢护筒并与底板接触焊接，加强锚固。

图4.2.3-3b底板类型下放

a类型底板与b类型底板优缺点比较

类型

费用支出

施工周期

技术难度

封底成功率

a类型底板

少

较长

较大

高

b类型底板

较多（消耗人工、材料等）

短

较小

较高

4.2.4套箱封底

为防止套箱内外压力差过大，在潮水冲刷方向套箱壁体上各设一个连通孔以平衡套箱内外水压力。

考虑封底砼顶面高程、海床顶高程，结合套箱下放控制高程，将承台钢套箱的连通孔设置在承台底标高-0.7m处，并在承台底面设置一根连通管。

套箱拼装后连通孔保持开启状态，以确保套箱内外压力一致；当封底砼强度达到设计强度的90％以上时，潮水位低于封底底面标高、套箱内海水由连通孔流出后，以高压水枪对套箱侧板、封底顶面进行清理，杂物由连通孔流出，封闭套箱。

套箱第一次封闭后，在涨潮过程中随时观察结构变形情况并及时处理。

封底时间选择在低潮位海床外露时，利用无水条件进行。

施工中由泵车或溜槽均匀布料，从北向南进行浇筑。

砼浇注时，振捣棒插入深度控制在基底顶部10~20cm，防止基底杂物与砼混合而影响封底质量，并由现场技术员对标高进行严格控制。

4.2.4-2海水由连通孔进入图4.2.4-1封底后清淤图

成功封底对整个承台及后续施工意义重大，浇筑前准备工作及浇筑后直至连通孔关闭应谨慎作业，考