泉州湾跨海大桥海上承台有底钢套箱施工工艺

■蔡清愉

（1.泉州市交通工程规划建设管理处；2.泉州湾跨海大桥有限责任公司，泉州 362000）

泉州湾跨海大桥海上承台有底钢套箱施工工艺

■蔡清愉1，2

（1.泉州市交通工程规划建设管理处；2.泉州湾跨海大桥有限责任公司，泉州 362000）

本文通过泉州湾跨海大桥北岸引桥工程的B016#-B019#墩承台施工的实例，论述了海域深水区有底钢套箱承台施工工艺的应用，对类似环境下海上承台施工有着很好的借鉴作用。

有底钢套箱 平整度 封底砼 施工工艺

1 工程概况

泉州湾跨海大桥工程是福建省重点工程，起于晋江南塘，与泉州市环城高速公路晋江至石狮段相接，在石狮蚶江跨越泉州湾，经惠安秀涂、张坂，终于塔埔与泉州市环城高速公路南惠支线相接。其中泉州湾跨海大桥桥长12.454km。桥位处开阔海面，平均潮位下普遍水深1.4～5.7m，最大水深7.8m。

承台施工的质量控制是工程下部结构施工的关键，针对不同的承台施工环境，考虑施工成本、工作效率及施工风险，制定相应的施工方案。根据承台施工环境的不同，泉州湾跨海大桥的承台施工方案可分为陆上深浅基坑开挖承台施工、围埝内插打钢板桩做钢围堰承台施工、海域浅滩无底钢套箱承台施工以及海域深水区有底钢套箱承台施工。本文将对北岸引桥工程的海域深水区有底钢套箱承台施工工艺进行具体论述。

北岸引桥工程B016-B019墩承台左右幅共计8个承台，承台位置地质资料见表1。

承台设计平面为 9m×7.3m圆矩形，弧线段半径1.75m，厚度3.0m，承台顶标高+1.6m，封底砼底标高-2.2m。如图1所示。

表1 承台位置地质资料

根据承台位置地质资料，泥面低于封底混凝土底面1.2～2.15m，如采用有底套箱，则有施工空间；若采用无底套箱，则需回填至封底混凝土底，但回填范围和高度均过大，且深水中回填部分受潮水作用无法稳定，不能给套箱提供稳定的基础。为了保证施工的质量、安全，提高施工效率，降低施工风险，B016-B019墩承台施工决定采用有底钢套箱施工工艺。

2 有底钢套箱施工工艺

2.1 钢套箱制作、加工

根据桥址区的石湖临时潮位站与崇武水文站观测的每日高、低潮位成果，桥址区各重现期的高、低潮位表（如表2所示）。根据重现期高水位4.79m考量，制作有底钢套箱顶面标高要大于4.79m，设定为4.8m，另封底砼底标高为-2.2m，所以有底钢套箱模板设计高度为7m。

图1 承台平面示意图（单位：m）

表2 桥址区各重现期的高、低潮位表

钢套箱模板制作要求拼缝严密，水密性达到要求，接缝处止水密实，无错台，同时需要考虑海上平台作业，使用履带吊吊装，因此单件吊装重量不宜过大。考虑到施工质量、施工安全及经济性，单套模板按承台平面尺寸设计，共计8片，高度均为7m，直线段分两种各2片，弧线段模板一种共4片。其中弧线段模板最重为4.93t，单套模板总重34.76t，共制作两套，周转周期为1个月。

钢套箱主要由：底板拼装牛腿（长度1.5m）、底板主梁（I40工字钢双拼，长9.3m，共计4根）、底板分配梁（I40工字钢，长 11m）、混凝土底板（长 10m，宽 8.3m，厚度20cm，内配直径16mm间距20cm螺纹钢钢筋网片2层）、套箱侧壁（共八块，高7m）、内支撑（450×8mm钢管一道，总重约1.5t）、对拉螺栓（Ф18×5m，60套）、承重架（I40工字钢双拼，长3m，共计16组，每个护筒两组）、千斤顶（起重量不小于20t）、精轧螺纹粗钢筋。

2.2 施工流程

（1）底板施工

预制混凝土底板→牛腿焊接安装→底板托梁分配梁安装→砼底板吊运→底板定位拼装连接。

每个承台预制砼底板共计4块，采用强度等级为C25混凝土，砼底板双层Φ12二级螺纹钢筋布置。预制砼底板预留对拉螺栓孔与限位板预埋件，同时预埋连接角钢以及吊点。砼底板在后场分块预制完成后，运至施工平台等待安装。

图2 下部支撑系示意图

（2）牛腿焊接

支撑牛腿焊接采用Ⅰ40型钢焊接，顶面标高+3.0m。牛腿焊接要保证焊接质量，位置按图纸位置与连接杆预留孔错开，焊接时严格控制标高，使得八个牛腿在一个平面上，从而保证套箱的平整度。如图2所示。

（3）底托主梁与次梁安装

底托主梁与次梁与平台上按图纸位置布置临时拼接，测量定位，先安装主梁双拼40a工字钢，共4排。然后在主梁上安装分配梁共计三道40a工字钢，用来承托砼底板。主梁及分配梁的位置要求准确，可以临时固定。如图3所示。

图3 底托主梁与次梁安装布置图

（4）砼底板安装

分配梁安装完成后，进行砼底板的安放，安装过程中注意砼底板的倾斜，保证水平下放，避免倾斜造成砼底板遇钢护筒位置空隙不足下放不了的情况出现。安装前需在分配梁上测量定位放出平面位置控制点，砼底板粗安装后使用手扳葫芦进行微调使其正位，确保砼底板预留钢管孔与底托主梁孔对正，将4块砼底板连接处预埋的角钢用钢板条满焊，保证砼底板连接为整体，然后在砼底板上放出套箱模板即承台的边线位置。如图4所示。

图4 砼底板安装后放承台边线

（5）套箱安装

安装中对应底板边线下放，下放前将橡胶止水条先行沿模板边线布置固定，然后安装弧线段模板，对齐边线后，利用砼底板预埋件焊接限位板，使其稳定，然后依次安装套箱模板。安装过程中注意保证套箱的垂直度。套箱整拼后立刻进行加固措施，使用直径400钢管做十字撑对应模板中心线固定，同时将相邻模板拼缝处用40a工字钢做斜支撑，以保证模板的稳定。

（6）套箱下放

模板内外限位及内支撑完成后，安装吊挂系统，吊挂系统为每个护筒上放置一道双层扁担梁，采用双拼Ⅰ40制作，使用60t液压穿心千斤顶，连接螺杆为M32精轧螺纹钢，如图5所示。套箱拼装完成后，将吊挂系统千斤顶位置调正，连通管线，紧固精轧螺纹，同时检查模板各个接缝处螺栓连接以及止水带情况，千斤顶给油进行套箱下放。下放前需要在钢护筒上预先安装4个限位导向装置来保证钢套箱的平面位置准确，使用36a工字钢制作。下放过程4个千斤顶要求同步，行程一致，保证套箱沉稳下放。下放至预先在钢护筒上做出的封底砼底标高的标志处停止下放，用水平尺及靠尺检验砼底板平整度以及模板垂直度，同时复测模板中心线位置。套箱沉放需赶落潮作业，沉放到位后即刻趁低潮加焊限位，焊接护筒与砼底板间止水环。在1～2个潮水内完成以上作业，尽量减少套箱在水中悬挂时间。如图6所示。

图5 吊挂系统

图6 安装完成的套箱

（7）封底砼的浇筑

封底砼底标高-2.2m，高度为80cm，设计强度为C20,浇筑方量为39.4m3，浇筑时需要赶潮水作业，利用汽车泵在1～1.5h内浇筑完成，增加砼罐车数量，保证浇筑连续迅速，以保证封底砼不受潮水压力及模板渗水影响强度。浇筑承台混凝土时应加强振捣控制，确保浇筑质量。

（8）拆除底托梁及吊挂系统

待封底砼达到设计强度后，可以进行底托梁及吊挂系统的拆除，同时在模板拼缝间替换焊接Ⅰ40斜撑，既保证模板内部稳定同时便于承台的施工。拆除时先行逐步缓慢的泄压，观察砼底板是否有位移及下降现象，然后松开中间连接套筒，使底托梁自由下落至水中，然后利用事先连接在模板与底托梁上的钢索将底托梁吊出周转使用。之后可进行后续承台及墩身施工，待墩身一节施工完成后拆除套箱。

3 施工要点难点介绍及质量控制

海上钢套箱的施工是利用定型钢模板良好的止水效果，与预制砼底板作为底模连接为整体，在封底砼浇筑后，使其成为一封闭止水的承台模板。使承台与墩身一节的施工在无水环境下进行，此项施工的重点与难点即为封底砼浇筑的成功与否。

（1）钢套箱平整度控制：为了保证钢套箱垂直度，必须控制底托梁安装平面、预制砼底板底面平整度。支撑牛腿焊接要保证焊接质量，严格控制标高，使得八个牛腿在一个平面上，制作底托梁过程中选取平整地面进行制作，底托梁安装后的平整度直接影响砼底板的安装平整度，进而关系到模板安装后的垂直度。为了使预制砼底板平整度控制在偏差范围内，砼底板预制在打好的底胎上行进。

（2）止水环：套箱下放完成并调整正位后，在砼底板与钢护筒空隙位置焊接止水环，止水环的焊接要求与护筒满焊，使封底浇筑后潮水涨时不会冲刷到浇筑好的封底砼，保证封底砼的质量。

（3）砼浇筑潮汐掌握、浇筑速率、混凝土振捣质量控制：赶潮水作业，现场调度要及时，保证浇筑开始后砼的入模速率，振捣过程严格控制不漏振过振，保证封底砼的密实。

4 结语

海域深水区有底钢套箱承台施工工艺的使用，使得海域承台施工受潮汐的影响降到最低，该施工工艺在泉州湾跨海大桥取得了成功，不仅达到了设计要求，同时确保后续的施工得以顺利的进行，对于整个工程的施工起到了重要的作用。有底钢套箱施工工艺对类似环境下海上承台施工有着很好的借鉴和指导意义。