桥梁水中承台施工技术及质量控制探讨

罗先华

摘 要：在深水桥墩施工中，水中的承台施工就是整个桥梁工程得施工重点跟难点，对桥梁施工工程的整体施工进度、成本跟质量有着举足轻重的影响，必须引起高度重视。论述公路桥梁水中的承台施工工艺和对于质量控制与措施。

关键词：质量控制：施工工艺;桥梁;水中承台

伴随着公路其建设的持续发展，应该考虑船舶通航过程中，桥墩的防撞要求。深水高桩承台在跨通航河流桥梁工程中的应用是越来越广泛，鋼吊箱底施工有降低施工难度，减少水下工作量、减短施工周期、降低工程造价等优点，在桥梁深水高桩承台施工中得到广泛应用。但底部钢吊箱施工工艺复杂，容易造成质量问题。如钢吊箱发生渗漏，在承台混凝土浇筑过程中渗漏水进入，改变了混凝土的水灰比，使混凝土质量达不到设计要求，导致承台整体性差，以及严格的返工等严重质量问题。因此，其施工是桥梁施工的重点跟难点。必须采用合理的措施有效的控制施工，确保工程质量。

1 大体积承台施工技术与质量控制

1.1 假设;承台制作介绍

1.1.1 技术准备

在进行施工之前，施工的技术负责人员组织人员和管理人员都应认真阅读设计文件，充分理解设计图，了解承台施工情况。由于平台开挖深度应大于五米，并在开工前对施工人员进行安全交接。

1.1.2 准备

两台挖掘机、两台起重机、四台自卸汽车、四台水泵、一套定型钢模板、保温棚材料、蒸汽养护设备、两台汽车泵、小型施工机具等，用于现场资源配置。特大桥主墩承台是一个整体式承台。承重平台的尺寸为26 m长x 20.5 m宽x 5 m高。单承台C40混凝土设计体积2665m³。承台基坑采用开洞开挖，坡率为1：1。桩头采用环切劈裂法凿除，钢筋在钢筋加工场加工成半成品运至现场安装，模板采用2.5m×5m大定型钢模板。混凝土集中拌制，泵车泵入模板，一次浇筑。每个承台的预计浇筑时间为48小时。内部采用水循环冷却，外部设置全封闭保温棚。棚内采用炉子和蒸汽发生器，以保证承台的外部湿度和温度。

1.2 勘测放样与基坑开挖

承重平台长26米，宽20.5米，高5米。最深基坑的原始地基从承台的底部约6米。基坑开挖采用坡度为1∶1的倾斜开洞开挖。经过勘测取样断定基坑顶面开挖线。因为地下的水位较高，开挖的部分是卵石层，渗透性好，所以地下水入渗量大。其用排水沟和集水井用来降水处理，基坑排水沟底部保留0.7m工作平台+0.3m，基坑底部四角设置集水井。排水工作需要贯穿其整个过程，直至承台的基坑回填。

1.3 垫层施工及桩头折断

基坑开使挖掘到合理位置事，应开始承台的铺垫工作，根据图纸的设计要求，浇筑厚度为二十厘米的C20级混凝土，铺垫的尺寸是在承台的尺寸上，每边需要增加五十厘米的空间。能保证混凝土封底的密实度，用振捣器振捣后用平板振捣器将表面整平，再用水准仪配合人工用线将表面整平。混凝土开始凝固时，应及时浇水养护跟覆盖。混凝土到达一定硬度时，用于环切劈裂法。

1.4 钢筋加工安装

垫层浇筑完毕后，测量人员应准确取样来确定其外线跟四角。便于钢筋和模板支撑的绑扎。支承平台主筋用镦粗直螺纹套筒连接。所有半成品在加工场进行加工，运至现场组装。钢筋必须“横平竖直”，并切有效控制钢筋的保护层厚度。

1.5 冷却水管布置

冷却水管采用导热性好、强度较好的钢管，每层分5层，2进2出，单层内管间距0.5m，高度五米的承台冷却管采用外径五厘米、壁厚2.5毫米的钢管。钢管埋地接头需要连接严密，不许漏水。冷却管装完后。应用水检查接头的严密性。所有接头完好后，应将两端预留插座盖好并加以保护。

1.6 模板安装

承台的钢筋安装完之后，开始安装模板。模板使用的大型定型钢模板由专业厂家定制。模板进入施工现场之后，应进行尝试安装，检查平整度、错位、尺寸跟接缝情况，并进行修补。完成后，应进行抛光和上油工作。模板应用吊车吊运进行安装，模板则用高强螺栓来进行相连，拉钉加固。

1.7 混凝土施工

1.7.1 混凝土浇筑

其混凝土是C40混凝土，泵入模板。浇筑时，应在整个平段范围内分层水平浇筑，层厚应不大于三十厘米。尽可能缩短上下层之间的间隔时间。混凝土的浇筑必须连续，不得间断，第二层的浇筑必须在前一层混凝土初凝前完成。混凝土运输、浇筑和间歇的允许时间间隔不得超过2小时。混凝土振捣采用插入式振捣器振捣，振捣器插入后紧跟混凝土进入模板，防止漏振和过振。使用插入式振捣器时，移动距离不应超过振捣器作用半径的1.5倍;振捣器与侧模的距离应为5cm～10cm;振捣器与下层混凝土的距离应为5cm～10cm;振捣时钢筋不得晃动，否则混凝土和钢筋之间的握力将受到影响。振捣时间应以被振部位表面停止下沉或表面气泡不再明显出现为准。为防止混凝土水化凝结过程中混凝土内外温差过大造成表面裂缝，应及时收浆，混凝土浇筑后应立即养护。

1.7.2 混凝土温度监测管理

由于混凝土浇筑量过大，产生的水化热不能及时排出，容易引起混凝土开裂，因此混凝土浇筑过程中的温度控制应极其严格，主要从温度监测和降温措施两方面着手。在浇筑过程中，通过手机app软件实时控制混凝土内部温度数据和变化，及时进行冷却水管的供水，在冷却水管的进出口安装数字温度计，采集进出口水温和温度每2小时一次，通过调节水流量来控制进出口水温。

1.7.3 混凝土养护

混凝土浇筑完成后，混凝土表面初凝后，及时用土工布覆盖，并安排专人洒水养护。同时，启动所有蒸汽发生器进行蒸汽养护，在轴承台表面布置4台空气加热器，提高棚内温度，保证棚内温度在30℃以上，湿度100%，连续养护一周。根据收集到的数据，混凝土浇筑完成后约40小时内，内部温度将达到66℃的峰值，持续时间约30小时后开始下降。当混凝土内部温度与空气温度之差小于25℃时，可停止养护。

2 钢吊箱施工工艺安装工艺

2.1 钢管支架安装

水上桥梁承台施工技术中，应根据工程情况确定钢吊箱的规格和数量，然后安装钢管支架。

2.2 钢套管焊接

套管焊接时，每两米焊接一次。为进一步加强焊接质量，在接口处应设置坡口，坡口角度应保持在60°。经过一系列的操作后，应清除界面的熔渣。下一步是检查焊接接头是否完好。如有问题，应及时修补，并进行补焊、补模。钢套管焊接时，要求钢套管内外两侧焊接，并必须符合二次焊接标准。钢吊箱底板安装进度达到终点时，钢护筒焊接单位应将钢护筒运至现场，然后焊接钢护筒。钢套管焊后加固，钢板隔板采用连续角钢双面工艺加固。

2.3 钢吊箱吊腿安装

钢吊箱的施工结构：钢吊箱的整体结构，必须要有吊箱的承重价格和吊腿，共同构成起重臂设施，然后借助于支承架上的千斤顶控制钢绞线，用卡簧螺栓将钢绞线下端与吊箱吊腿连接。一般来说，承重框架梁可以放在高护筒的顶部或横跨钢护筒。横梁一般采用双型钢。为进一步减少变形的发生，需对加劲板进行加密焊接，并采用8mm左右的连续角焊。

2.4 放下钢吊箱

施工单位在钢吊箱落地前焊接12节钢材，每节焊接长度控制在2cm以内。在承台设施施工中，起重设施为控制台和液压泵站，两者共同操作千斤顶。该设施施工速度为4米/小时，施工过程中各吊点受力相同，精度较高，能很好地控制在一定的要求范围内。钢吊箱承载能力5000n，千斤顶应能制备12股高强度钢绞线。一般选用1800mpa钢绞线，达到安全施工标准。钢吊箱升降时，各控制平台必须统一进行，做到动作一致。一般来说，吊点之间是有间隔的，所以在连续吊点之间应该放置压力传感器，这样可以准确地监测吊点所承受的力，进一步科学地分配所承受的力，确保吊箱安全运行。控制平台除了要科学分配调整点所承受的力外，还要严格控制钢吊箱在空中的位置和运动。在整个测量系统中，应选择全站仪对钢吊箱进行测量，得到准确的绝对位移。其次，利用行程传感器测量相对位移，实现远距离测量。此外，还可以监控升降箱轴线的偏差。所有检查工作完成后，钢吊箱可以下降，但第一步是将钢吊箱上升30cm;第二步是切断支架支撑工具;第三步是切断钢吊箱入口;第四步是将钢吊箱下降到-2m;第五步是安装支柱系统;最后一步是把升降箱降到后盖上。在整个过程中，消除了吊箱上浮的问题。要求提升箱在2米后充水，注水和下放速度应一致。

2.5 钢吊箱底部密封

钢吊箱组装就位后，潜水员开始安装封孔板。此操作的主要目的是减小底板和钢套管之间的间隙。为进一步完成填縫工作，施工人员应在封板上涂抹混凝土。然而，由于水下环境条件的限制，本工程的施工受到很大的限制，混凝土被水破坏的可能性很大。因此，在这项工作中，施工单位应派潜水员及时检查和解决问题。

2.6 浇筑封底混凝土

在实际工作中，根据钢吊箱的分布情况铺设相应的浇注导管，并根据钢吊箱计算出浇注导管的半径。浇筑时应提前预留埋深距离。此外，承台还应设置相应的观测点，观测点主要围绕混凝土流动半径和死角。在浇筑过程中，应保证浇筑质量，直至完成所有浇筑步骤。

2.7 拉压杆系统改造

混凝土密封工作完成后，必须等到混凝土强度达到标准后，方可泵送。为进一步保证泵送工作的顺利进行，应切断钢护筒和吊杆。切割长度应根据实际情况确定。切断前，将拉压杆焊接在钢套管上。切割前用氧气刀切断钢护筒连接，将浮吊放在墩位提前准备，然后用钢丝绳将钢护筒上端与吊钩连接。在这个过程中，所有的操作步骤都要谨慎小心。所有工作完成后，进行悬挂系统的更换，使承台各项指标达到正常。

2.8 水中承台施工

钢护筒封底、找平、堵漏完成后，钢护筒施工完毕，开始承台施工。根据设计，制作安装钢筋，安装冷却管，浇筑第一层承台混凝土。根据原设计及施工图可知，墩身竖向主筋在承台内预埋1.6m，即进入第一层混凝土10cm，但由于本工程墩身高度仅为4m，若按原设计施工，墩身竖向主筋仅预埋10cm，不利于框架力的定位;同时考虑到钢筋接头减少，施工方便，本工程墩身竖向主筋拟采用一根进行二次下料安装，为保证主筋进入承台的深度不小于设计值，第一层承台浇筑2m，第二层浇筑2m，凿毛桩头，绑扎承台钢筋，浇筑承台混凝土。

3 承台施工技术与质量控制

3.1 钢筋制作安装

本工程设计有16mm、20mm、28mm三种不同类型的设计配筋，质量分别为29.33t、39779t、140.108t。另外，主筋布置3层，设备底层布置2层，顶层布置1层。2.2冷却水管安装本研究工程为大体积混凝土，需进行温度控制，要求在承台内设置冷却水管。一般来说，本工程安装的冷却水管不能同时发生漏水和变形。研究表明，本工程共设置4层冷却水管，过渡墩承台内设置3层冷却水管，层高1m，每层冷却水管间距1.15m。另外，在承台顶部预留测温孔。本工程测温孔直径10cm，间距4m，距承台50cm。

3.2 埋件安装

首先，在主墩平台顶部安装塔吊埋件。为了进一步方便桥梁施工的每一步，应在承重平台下安装塔吊。本工程安装的塔机为TC5013。塔吊在二期混凝土施工前预埋。二是安装主墩身主筋及角钢埋件。为进一步加强承台承载力，保证桥墩施工质量的可靠性，在承台内空心薄壁主墩上增设以角钢焊接为主的加劲框架。第二层混凝土施工前，要做好墩身角钢预埋工作，提高主墩预埋钢筋的精度

3.3 承台混凝土施工

承台混凝土施工主要有两大内容：一是不断加强承台混凝土施工配合比。在大型施工中，每次使用的混凝土都需要精确搅拌，以加强承台混凝土的质量。同时，在混凝土配合比确定前，要保证混凝土原材料质量、性能和强度符合标准，从而提高高承载力平台混凝土的承载力质量。第二个关键内容是混凝土的生产和运输。承台所需混凝土主要由搅拌站生产，下一步由运输车穿越施工现场。

3.4 混凝土分布及振捣

混凝土浇筑前，要保证泵送能正常进行，同时要控制混凝土下落高度，一般在2米以内。目前混凝土分层浇筑，每层厚度约30cm。混凝土浇筑要求不间断。两次浇筑时间均短于前一层初凝时间或重塑时间，上下层浇筑间隔小于1.5h，混凝土浇筑时振捣器插入下层混凝土的深度范围为50mm-100mm。本工程主要采用插入式振捣器进行振捣，但振捣器的振捣深度应控制在杆长的2/3～4/3范围内，同时采用快插慢拔的方法加强压实均匀性。每次振捣时间控制在25s左右，停止振捣的标准是混凝土密实。在振动过程中，应定期进行，以减少漏振和过振的发生。

3.5 钢吊箱拆除

4 钢吊箱施工质量控制要点

4.1 钢吊箱整体下沉控制

4.1.1 吊箱结构整体下放难度分析

承台钢吊箱采用分段加长后整体下放的方法。由于钢吊箱结构复杂，体积大，整体下放难度大：钢吊箱重量大（可达130吨），体积大（长13.7米，宽9.7米，高4米），而钢吊箱整体下降的四个吊点相对分散。在下降过程中，如果不保证各吊点的同步性，重新分配各吊点的力（即缓慢下降吊点的力增大，快速下降吊点的力减小），会对钢吊箱的结构及其下料设备造成危害。钢吊箱吊点处的结构强度和刚度要求较高。如果强度和刚度达不到要求，钢吊箱的结构将受到损坏。吊点支承钢套管一旦变形较大，势必使吊梁与墙板接触，影响钢吊箱的下放。钢吊箱进水后，由于水流的影响，可能会产生平面位移，影响下放系统。

4.1.2 升降箱结构整体下降控制

针对以上施工难点，施工中将采取以下相关措施：（1）做好天氣预报，选择风浪较小的有利天气降下钢吊箱。（2） 在钢吊箱下放过程中，应建立专门的指挥系统，任命一名具有丰富吊装经验的人员担任指挥，并在每个吊点配备一名观察员和一名油泵操作员;同时，为指挥者和观察员提供可靠的通信工具，保证所有相关人员之间的通信畅通。（3） 根据千斤顶性能要求，精轧螺纹钢筋与铅垂线的偏差角不应超过2°。

4.2 钢吊箱施工测量控制

4.2.1 钢套管位置测量

钢吊箱组装前，应测量钢吊箱的平面位置、垂直度和椭圆度，以指导吊箱底板的加工和钢吊箱下沉后的偏差调整。

4.2.2 钢吊箱下沉测量控制

钢箱下沉的测量与控制主要有平面控制和垂直度控制两个方面。钢吊箱的平面位置控制主要由吊箱内设置的手拉葫芦实现。在钢护筒顶部平台上安装4个20t链条滑车，形成钢吊箱平面位置调整系统，用于钢吊箱下沉过程中和就位后的平面位置和倾斜度调整。钢吊箱的垂直度通过在吊箱钢套管顶部的两个测量平台上架设经纬仪进行观测和控制。钢吊箱垂直度的调整和控制是通过平面位置调整系统的链条来实现的。吊箱就位后，各测点位置满足允许偏差后，方可固定。

5 结语

在桥梁深水高桩承台施工中，钢吊箱底施工技术得到了广泛应用，而钢吊箱底施工工期往往很紧迫，这就要求钢吊箱底的设计和施工能够满足结构简单、受力清晰、传力合理、速度快的要求下沉，定位准确，效率高。本工程水下承力平台能按预定进度顺利完成的原因是，根据钢吊箱的设计原则，钢吊箱设计前应充分收集本工程的水文资料，认真分析本工程的具体设计特点，根据现有船用起重机设备条件，对吊箱的传力系统和支承结构进行改进，使吊箱受力更加合理，操作更加方便，通过钢吊箱施工过程中控制技术措施的有效实施，取得了良好的经济效益，对类似水中高桩承台施工具有一定的参考价值。

参考文献：

[1]郭荣坤.桥梁水中承台施工技术及质量控制探讨[J].砖瓦，2020（04）：107-108.

[2]赵金生.桥梁水中承台锁口钢管桩围堰施工技术[J].城市住宅，2020，27（02）：153-154.