无底钢套箱水下封底施工技术探讨

刘孙英

（平潭综合实验区岚城投资开发有限公司，福建 平潭 350400）

1 工程概况

平潭综合实验区竹屿湖大桥总长269.44m，采用V 型墩-先简支后连续预制箱梁桥，桥面全宽50m，分左右幅桥设置；桥墩承台均为左右分离式结构，本桥除0#、7#台位于湖岸外，其余墩位（1#-6#）均处于竹屿湖中。水中墩由32 根φ1.2m桩基作为承台基础。承台设计顶面标高（1、6#墩为-0.913，2、5#墩为-0.923，3、4#墩为-0.789），位于常水位（高程为-0.6）下约18.9cm 至32.3cm，底面标高（1、6#墩为-3.413，2、5#墩为-3.423，3、4#墩为-3.289），部分处于湖底冲刷线下，部分处于湖水中。考虑水文地质情况、施工的条件以及施工成本，综合比较施工方案采用无底钢套箱的施工方案，钢套箱尺寸与承台尺寸一样。平面布置图如下：

图1：钢套箱平面示意图

2 无底钢套箱桩施工安全验算

竹屿湖大桥无底钢套箱施工安全验算可以从以下两个方面进行探讨: 其一，无底钢套箱围堰水抽干后钢围堰的安全；其二，在围堰下沉、水下混凝土浇筑等施工过程中施工平台的安全。上述注意事项是无底钢套箱水下混凝土封底能否一次封底成功的关键。

无底钢套箱施工方案: 依据图纸，采用“回填砂+钢套箱+水下砼封底”施工方案,无底钢套箱顶面高程为+0.4m,现行水位高程-0.6m，湖底标高-5.53m,封底底标高为-4.013m，同时桥位处地质为砂层。在钢套箱下层前在比承台各边各扩大3米的范围内进行采砂船清砂进行整平，高程控制在比承台底低0.6 米。为防止将无底钢套箱内部的水抽干后还会继续渗水，于是用强度等级为C25 的混凝土对无底钢套箱底进行封底处理,厚度为0.6m。

钢套箱设计高度5 米，分20 块制作，每块长度3 米。采用采用5mm 钢板作面板，[20 槽钢竖肋，[12 槽钢横肋，角肢采用100mm 的角铁，外横肋采用3 道2I30工字钢，采用M20 高强度螺栓连接。套箱高度5 米，承受极大的水平压力，设计采用内圈梁一层，设在钢套箱侧板的内侧，φ377mm 钢管作为内支撑。经过相关验算，无底钢套箱的自身刚度能够保证无底钢套箱的自身稳定,并且无底钢套箱在施工过程中不会自行下沉。施工布置图如下：

3 水下混凝土封底方案

3.1 施工准备

无底钢套箱围堰是防水围堰,其主要作用是无底钢套箱围堰和封底混凝土共同起防水的作用。

1、因为地质情况为砂层，在封底前，在钢套箱外壁四周用粘土装袋回填2-3层即1m 左右起到密封作用，再利用潜水工对钢套箱底部进行平整，保证封底厚度。

2、封底为60cm 的厚度C25 水下混凝土封底，采用水下导管法浇筑混凝土。该导管采用Φ25cm 的加厚的无缝钢管并且采用丝口连接，能够保证导管有足够的强度和刚度。安装导管前对每根导管进行水压试验，压力在0.6Mpa 以上导管不漏水的才可以使用。在安装导管时，每个接口内必须放置两个密封圈以确保导管接口不漏水。

3、依据封底需要的水下混凝土量，来配置相应的人工、机械设备以及混凝土的供应速度。 混凝土强度标号为C25，塌落度为18-22cm。严格控制混凝土的质量要做到：要选择良好级配的粗细骨料，适当控制水泥用量并加入适量的粉煤灰，以确保混凝土的和易性。

4、搭制工作台，封底平台利用现有工字钢和钢板在第一道围囹上面进行搭设，其上设储料槽、下料槽及漏斗等。

5、导管拼装长度约8m 左右，用汽车吊起吊。每排应布置2 根导管。

3.2 施工方法

1、采用导管法灌注水下混凝土。

无底钢套箱围堰封底水下混凝土浇筑与钻孔灌注桩灌注水下混凝土的方法基本相同，区别在于无底钢套箱围堰封底的面积较大，所以必须采用多套导管同时或者依次灌注才能保证混凝土的浇筑质量。

2、施工现场的质量控制

无底钢套箱水下混凝土封底是无底钢套箱施工的一个重要环节，水下混凝土浇筑质量的好坏是无底钢套箱施工是否能够顺利完成的关键，为了确保水下混凝土浇筑的质量，在施工过程中采取了以下措施：

①、围堰封底顺序为从竹屿湖的上游到竹屿湖的下游逐步推进。

②、准备2 个容积为3m3的漏斗作为首批混凝土浇筑使用，以保证首批混凝土浇筑后导管能够埋在混凝土里一定高度。

③、封底需要的混凝土采用泵送混凝土，导管首批混凝土的坍落度宜控制在18～20cm，之后所需的混凝土坍落度可以控制在20～22cm。

④、在水下混凝土的浇筑过程中，测量人员必须随时测量混凝土的浇注高度和混凝土的浇筑面积，用来正确指挥操作人员调整导管的埋深和位置，技术员要随时与商品混凝土站的实验室保持联系控制好砼的坍落度。

⑤、水下混凝土浇注快结束时，应重点对两根导管的中心位置、无底钢套箱围堰四周等部位进行高程的测量，确保混凝土面的标高达到设计要求。

3、安全注意事项

①、平台周围5m 外用栏杆围护，，严禁车辆及大型设备在操作平台上运行，避免平台塌陷。

②、操作平台及支架一定要牢固可靠，上下通道、平台四周必须有高度大于1.2m 的防护栏杆并设置安全防护网。

③、水下封底C25 砼的强度须达到90%以上，方可进行下部工序施工。

4 结束语

在平潭综合实验区竹屿湖大桥无底钢套箱水下混凝土封底施工过程中，因为制定了相关的合理施工方案，并且严格控制每一道工序施工质量，所以才确保了竹屿湖大桥每个无底钢套箱都能一次性封底成功。