中宁黄河公路大桥水中墩承台施工技术分析

王仲军

（中铁十三局集团第一工程有限公司，辽宁大连116033）

1 项目概况

1.1 设计概括

G109线K2+326.45中宁黄河公路大桥起点为K1+762.45，终点为K2+890.45，桥梁全长1128m。上部结构形式：引桥4×40m装配式预应力混凝土连续T梁+主桥（40+8×80+40m）预应力混凝土变截面连续箱梁+引桥6×40m装配式预应力混凝土连续T梁；下部采用实体板式墩、钻孔灌注桩基础，引桥采用柱式墩、肋板式台、柱式台、钻孔灌注桩基础。主桥6～13#墩为整体式承台，每个承台设计混凝土方量为528m3、550m3。

1.2 水文地质情况

项目所在区域地表水均属黄河流域，线路跨越黄河。桥址区河宽约1000m，主槽宽约560m，河床纵比降为0.8‰，砂卵石质河床演变除受来水、来砂条件及河床边界条件的影响外，还与水库运用密切相关。根据防洪评价报告，桥位处三百年一遇、二十年一遇、十年一遇的设计洪水流量分别为6350m3/s、5620m3/s、5530m3/s。

项目所在地为黄河冲积平原工程地质区。区内地貌单元较简单，为黄河河床、河漫滩及其两岸阶地，地层以第四纪冲积及冲洪积地层粉质粘土、黏土、粉砂、中砂、砂砾、卵石层；地下水埋藏较浅，地下水类型以第四纪松散地层空隙潜水为主，含水层为粗颗粒的砂层及卵石层，渗透条件及径流条件较好，水质一般；地基土的承载力满足设计的要求，工程地质条件一般。

2 双壁钢箱的制作与下沉施工

中宁黄河公路大桥主桥6～13#墩承台施工采用双壁钢套箱围堰。

2.1 双壁钢箱的制作

①双壁钢套箱在钢结构加工场加工，每层钢套箱高3m，壁厚100cm，内外面板均为10mm厚钢板，壁内采用角钢做纵、横、竖向肋。

②双壁钢套箱在加工场加工完毕后，进行焊接质量检验及水密试验，然后在场地内进行试拼，试拼成功后，将每块钢套箱进行编号，存放在临时码头，由水路和施工便桥两个方向运至制定吨位处，在水中拼装平台上进行最后拼装。

2.2 双壁钢套箱拼装

①拼装时，先由测量班在承重梁上放样处套箱角点位置及每边的方向点。

②然后由水上浮吊及汽车吊对称吊装套箱的拐角节段，由拐角节段两侧同时拼装4m节段（为加快施工进度，可在场地内预拼出二、三块节段再吊装到拼装平台上拼装钢套箱），每节连接处必须放置止水条，所有连接螺栓全部拧紧，保证套箱的密封性。

③第一层套箱拼装完成后，利用钢管桩平台上的千斤顶沉放系统下沉。

2.3 双壁套箱的下沉施工

①首先安装起吊梁及千斤顶，然后起吊套箱，待吊离承重梁后拆除承重梁。

②利用Φ32精轧螺纹钢吊带及千斤顶循环操作下沉套箱入水，待套箱自浮后拆除起吊梁，并将套箱固定在钢管桩牛腿上。

③拼装第二层套箱并将其下沉至预定位置，如果遇到下沉力不足情况，则通过向箱式内注水的方式来增加套箱下沉自重。

④拼装第三层和第四层套箱，将其下沉至预定位置后进行固定，如果套箱沉至河床时遇到阻力，采用注水方式下沉力仍不足时，向箱式内抛填砾石，并用高压水枪配合吸泥机将套箱刃角处砾石排除。

3 封底混凝土浇筑施工及混凝土桩头的凿除

3.1 箱底淤泥的清理

套箱下沉至设计标高后，开始浇筑封底混凝土，浇筑封底混凝土前，先用大功率吸泥机将套箱底的淤泥清除干净，防止在浇筑封底混凝土过程中，部分淤泥夹杂在混凝土中，影响封底混凝土的质量，甚至造成封底混凝土的失败。

3.2 浇筑前的准备

用 H500mm×200mm×8mm×10mm型钢顺桥方向架在混凝土套箱的顶部，作为导管的架设平台。浇筑混凝土前，进行导管的水密承压和接头抗拉试验。封底混凝土采用C20卵石混凝土，混凝土在拌和站集中拌和，拌和运输车运至现场，通过地泵输送。

3.3 混凝土的浇筑

浇筑封底混凝土时，采用多点导管法进行水下混凝土的封底作业。

①混凝土的浇筑顺序采用由低到高，由中间到周围，导管距套箱底20cm～30cm，浇筑首批混凝土采用1.7m3大料斗，导管内放置一个比导管内径稍小一点的球胆，首先将料斗放满混凝土，迅速提起料斗底部的封板，在料斗内混凝土下落的同时，连续不断向料斗内泵送混凝土，使首批混凝土的浇筑过程连续进行。

②首批混凝土浇筑完毕后，将大料斗改成小料斗，继续进行混凝土的浇筑施工，派专人随时测量混凝土顶面的位置，根据混凝土中导管的埋深，提升导管，保证导管在混凝土中的埋深不小于50cm。

③当混凝土顶面达到设计标高，拔出导管，放到下一个点，继续进行混凝土的浇筑，其程序同上。混凝土浇注完毕后进行养护，达到设计要求后进行抽水。

3.4 凿除桩头混凝土

套箱封底混凝土强度达到后，用泥浆泵将套箱内的水抽干，根据《公路桥涵施工技术规范》及设计要求，在进行承台施工前，将桩头高出设计标高的松散混凝土凿除，采用人工及风压机风镐破除，破除时注意保护好声测管，根据设计要求，桩顶以下4m、桩顶以上1m范围的施工用钢护筒不拆除，并将顶部1m长钢护筒切割成喇叭口状（张角15°）埋入承台中，以增强桩基础在高烈度地震作用下的抗剪切能力。

4 钢筋和模板的安装以及混凝土的浇筑

4.1 钢筋和模板

①钢筋加工及安装应严格按照《公路桥涵施工技术规范》及设计图纸要求。主桥6～13#墩设计承台内设置冷却管，在绑扎承台架立筋的同时，按照设计图纸准确布设冷却管。

②承台钢筋绑扎完毕后，测量队按照设计将墩身外边线在承台顶面钢筋上放样出来，施工队将墩身预埋钢筋按照设计支立完毕。

③根据设计主桥6～13#墩变截面连续箱梁临时支撑体系，需要在承台预埋承台补强钢筋和承台预埋钢板，每个承台预埋钢板8块。

④承台施工用模板为组合钢模板，在混凝土浇筑前，将混凝土套箱内壁上的套箱拉杆孔全部堵塞，防止由于黄河水位的涨落，套箱壁渗水，影响承台混凝土的浇筑质量。

4.2 混凝土的浇筑

混凝土在拌和站集中拌和，拌和运输车运到现场。

①主桥承台高4m，为防止混凝土从高处自由倾泄造成混凝土离析，要在混凝土套箱四周设置4套溜槽，溜槽下设置串筒，串筒距浇筑混凝土顶面高度不得大于2m。

②由于承台混凝土方量及面积较大，混凝土浇筑顺序采取从一侧向另一侧浇筑，避免由于施工面大，上下两层混凝土浇筑时间间隔太久，影响混凝土的浇筑质量。

③为提高混凝土的浇筑质量，施工中采用Z70型插入式振捣棒，混凝土浇筑严格按照《公路桥涵施工技术规范》及设计要求施工，确保混凝土的施工质量。

④混凝土浇筑完成后，用透水土工布对混凝土表面进行覆盖，洒水养护，以减少表面温度裂缝的发生，养生时间不少于7天。

5 承台混凝土的温度控制

5.1 冷却管的安装及通水冷却

根据设计的要求，采用内保法施工，在承台内埋设冷却管通水进行降温，冷却管采用公称直径32mm的标准铸铁水管，每个承台布设两层，水平间距和垂直间距均为1.5m。

①冷却水管安装时，以钢筋骨架和支撑固定牢靠，以防混凝土灌注时水管变形及脱落而发生堵水和漏水，并做通水试验。

②承台开始浇注前，冷却水管就应通水循环，以免阻塞，影响冷却效果。每层循环水管被混凝土覆盖并振捣完毕，即在该层水管内通水。平台上放置水箱，通过潜水泵吸取河水向水箱连续供清水，将出水口水温控制在40℃以内，通水冷却时间不小于14d。

③通水过程中专人值班，对水管流量，进出水口温度，测温点温度进行测量。

5.2 测温管的布置

①考虑承台平面对称性，在承台平面h/4位置及对角线上布置测温管，采集的数据主要包括不同施工时段的入模温度、每个测温点处混凝土不同龄期温度、外界气温、冷却管进出水温度。

②每个测温点处设置三根不同长度的测温管，测温管采用冷却管加工而成，分别测量距承台顶面h/4、h/2、3h/4处的混凝土温度。测温管的埋设长度比需测点深50mm，测温管必须加塞，防止外界气温影响，灌水深度为100mm。

③混凝土浇筑后，即向钢管中装水，每隔一定时间用棒式温度计伸入管中，即可知该钢管下部混凝土温度。将不同深度管中所测温度相比较，即能得知该处混凝土上下点的温差。

④在混凝土温度上升阶段每2～4h测一次，温度下降阶段每8h测一次，同时应测大气温度。所有测温孔均编号，进行混凝土内部不同深度和表面温度的测量。

⑤测温工作应由经过培训、责任心强的专人进行。测温记录，应交技术负责人阅签，并作为对混凝土施工和质量的控制依据。

5.3 注浆封孔

通水冷却结束后，冷却管注浆封孔，压浆水灰比宜为0.4～0.45，压浆应使用活塞式压浆泵，不得使用压缩空气。由于冷却管道较长，压浆的最大压力宜为1.0MPa。压浆应达到孔道另一端出浆和饱满，并应达到排气孔排出与压浆方同样稠度的水泥浆为止。为保证管道中充满水泥浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5MPa的一个稳压期，该稳压期不宜少于2min。

结语

G109线中宁黄河公路大桥主桥6～13#墩承台双壁钢围堰施工进展顺利，围堰拼装、下沉后平面位置偏差符合规范要求。利用双壁钢围堰能够很好地适应黄河冲积平原工程地质区复杂条件下的钻孔灌注桩及高桩承台施工，结构受力科学合理、经济实用。由于黄河汛期水位变化大、流速快，应在枯水期完成施工，否则将带来重大质量、安全隐患。

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