青岛海湾大桥混凝土套箱施工工艺简介

　　摘要：钢套箱和钢筋混凝土套箱是目前水中承台围堰常见两种的形式。青岛海湾大桥工程套箱为钢筋混凝土套箱，做承台施工模板用，且承台混凝土浇筑后不拆除混凝土套箱，利用混凝土套箱对承台起到保护、防腐作用。经过与钢套箱各指标的综合比较，各单位均认为采用混凝土套箱即能加快工程进度，又能节约成本，在桥梁施工方案上是一个新的创新。
　　混凝土套箱在青岛海湾大桥承台施工中成功的应用，为其在桥梁施工中的推广奠定了坚实的基础。
　　关键词：混凝土套箱，预制，运输，安装
　　一、 工程概况
　　青岛海湾大桥位于胶州湾北部，起于青岛侧胶州湾高速公路李村河大桥北200m处，设李村河互通与胶州湾高速相接，终于黄岛侧胶州湾高速东1km处，顺接在建的南济青线，中间设立红岛互通与拟建的红岛连接线相接，主线全长26.767km，其中跨海大桥25.880km，黄岛侧接线长0.827km，红岛连接线长1.3km。
　　青岛海湾大桥工程桥墩承台施工中，浅浪区施工单位选择了混凝土套箱作为承台的施工围堰。该工艺主要由砼套箱、钢套箱、吊装系统、反压系统、胶囊止水和焊接系统共六部分组成。
　　二、 混凝土套箱工艺综述
　　混凝土套箱为有底无隔墙、空箱钢筋混凝土结构，做承台施工模板用，且承台混凝土浇筑后不拆除混凝土套箱，利用混凝土套箱对承台起到保护、防腐作用。混凝土套箱上部安装临时钢套箱围堰，创造承台干施工条件，待承台施工完成后拆除钢套箱围堰。
　　套箱与承台尺寸相对应，根据不同承台的尺寸，套箱分为D、E、F三类，其具体尺寸也各不相同。单个套箱混凝土48.8m3—56.8m3不等，钢筋10.3t—13.9t不等，预埋件重2t，整个套箱重120t—140t不等。
　　混凝土套箱采用200t起重船吊装在1000t方驳上运输，现场采取200t起重船安装。混凝土套箱安装后顶面高程为+0.3m（黄海高程），混凝土套箱吊装套在4根灌注桩上，下落至设计标高位置-3.27m，利用吊架和吊杆临时悬挂在灌注桩钢护筒上，并利用反压牛腿等设施临时固定，防止高潮时套箱上浮。混凝土套箱底板与灌注桩钢护筒之间用充水胶囊止水，胶囊上部套箱底板与钢护筒之间的缝隙灌C35细石混凝土封堵。利用低潮时间抽干混凝土套箱内的水，将套箱底板上的预埋件与钢护筒焊接成一体进行永久固定。焊接完毕后拆除吊架和吊杆，割除钢护筒剩余部分，完成体系转换。体系转换完成后安装混凝土套箱上部的止水钢围堰。整个套箱内水抽干形成干地施工条件后进行承台施工。承台施工完成后拆除止水钢围堰，拆除套箱上的预埋圆台螺母，封堵圆台孔。整个套箱预制、安装及承台现浇工程结束。
　　三、混凝土套箱预制
　　砼浇筑采用水平分层浇筑法：根据青岛海湾大桥土建相关文件，水平分层厚度不大于30cm；设计入模砼坍落度为10cm～12cm。砼浇注顺序：先浇筑底板，后浇筑侧壁。由于套箱底板与侧壁之间无倒角，且内模压浆板宽50cm，此处振捣要特别注意，振捣棒要尽量水平放置，反复抽动，避免漏振或气泡过多。浇筑砼的关键是要掌握好浇筑侧板的时间，不能在浇筑完地板后马上进行侧壁的浇筑。浇筑侧壁第一层混凝土时要等底板混凝土流动性很小时方可继续浇注侧壁混凝土，避免内模压浆板反灰过多，掩埋内模模板，给清理及拆模造成困难。
　　模板拆除应先拆芯模、后拆外模，外模按先安的后拆、后安的先拆的顺序进行。由于套箱底板与侧壁之间设计没有倒角，给模板拆除带来一定难度，所以内模拆除时间要特别注意，不可以拆除过晚。在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除模板而受损坏时开始拆除内模，先拆除上下口拉条及内模闸板，用千斤顶顶推松动内模后方可起吊。
　　砼养护使用洒水养护与土工布覆盖养护相结合的方式。土工布将套箱完全覆盖，及时洒水，保证套箱湿润，避免砼开裂。同时，考虑温度的影响，根据青岛海湾大桥技术规范的相关规定，采取彩条布覆盖保湿，篷布覆盖保温的方式进行养护。
　　四、混凝土套箱运输、安装
　　4、1混凝土套箱出运
　　砼套箱为四角带圆角的矩形空箱结构，预制完成达到设计强度后利用200t门机吊装在运输方驳上，装船完成后沿指定航道水上运送到安装现场外处等待（此处水深大于2.6m），高潮时进入施工现场进行安装作业。
　　钢筋混凝土套箱重105t，套箱吊架重5t，总重110t，套箱底部与地面之间设有纤维板隔离层，尽考虑10t地面吸附力，因此200t门机起吊总重为120t。装船作业利用吊架进行单个砼套箱吊装和固定，1000t方驳的尺寸可装2个套箱。到达安装现场（此处水深大于2.6m）下锚等待，待满足施工水位时，进行安装。
　　混凝土套箱在方驳指定位置正对套箱侧墙下方设置一圈柳安木做为套箱支垫，避免方驳甲板不平，混凝土底板受集中荷载造成底板开裂。并在套箱四周设计八个三角架，三脚架与套箱之间用硬杂木楔子侧向加固，防止套箱在拖运过程中侧向滑动。三角架高度700mm，受力点正对混凝土底板，避免侧壁厚集中荷载造成开裂。
　　4、2混凝土套箱安装
　　因钢护筒顶面均高出海面，且成桩后顶面标高不一，在高潮时需提前修正钢护筒上口标高，安装桩顶导向帽，钢护筒顶标高为+5.0m（黄海高程）。
　　由于安装现场灌注桩位置及施工栈桥影响，起重船前锚需利用锚坠下锚。套箱安装前一个施工潮水提前将起重船前锚锚坠安放在指定位置。待起重船高潮进入安装现场后利用锚艇和小船将前缆系在锚坠上。
　　套箱安装选天气较好时施工。待潮水涨至+0.45m（黄海高程）后起重船驶入施工现场，行程2.5公里，用时0.5小时。
　　到达安装现场后起重船调整船位，平行大桥轴线驻位，在桥墩一侧进行砼套箱吊装施工。起重船抛6口锚，三口后锚直接用锚艇抛设。三口前锚用锚艇和小船配合系缆在前方锚坠上，随后起重船绞锚开始定位，船头与灌注桩之间留有25m，运输方驳提前在起重船与灌注桩之间站位等待。整个过程用时1.5小时。
　　起重船定位后，调整吊杆，使起重船吊钩正对套箱。套箱吊架上部采用4点吊，吊架下部用吊杆直接锁在砼套箱底板上的吊耳板。将提前吊好的吊架吊杆与套箱底板吊耳连接好，检查后开始起吊套箱。起重船从方驳上将套箱吊起后，方驳迅速撤出，起重船绞前锚，逐渐靠拢安装位置。同时利用系在套箱两侧的引导缆绳协助，使套箱逐渐与各桩对中。各孔均对中后开始缓慢落钩，使套箱套入灌注桩钢护筒。当套箱下放至顶口+0.3m（黄海高程）处时，吊架正好能够放在桩顶引导帽上，套箱利用吊架支撑在钢护筒中心位置上，检查套箱安装到位，且稳固悬挂后起重船摘钩，马上撤出安装现场。套箱安放用时1.5小时，收锚用时0.5小时，撤离安装现场0.5小时。整个安装过程累计用时4.5小时，满足施工潮位要求。
　　4、3混凝土套箱调位加固
　　低潮混凝土套箱顶面露出水面后，在现场等待的方驳吊机开始安装带抱箍的4个反压支撑牛腿，测量控制定位，利用千斤顶调整套箱平面位置，利用吊杆调节螺栓调节顶面高程，并用钢楔固定砼套箱。安装反压牛腿、加固套箱临时支撑共计用时2小时。
　　套箱安装测量控制利用提前在施工栈桥上的施工控制点，用全站仪控制和水准仪来控制，轴线和高程允许偏差均为±20mm。
　　4、4混凝土套箱止水及体系转换
　　混凝土套箱安装完毕后选择低潮时间进行箱内抽水。首先将钢护筒与砼套箱底板之间缝隙里提前安放好的止水胶囊充满水，内部压气达到0.25MP，保证钢护筒与套箱底板之间的缝隙不漏水后开始抽水。套箱容量为7.48×7.48×3.05=170m3，配备2台实际流量约100m3/h的QY160-5-3型潜水泵（额定流量160m3/h）抽水，用2台有效流量约10m3/h的QDX15-7-0.55型潜水泵（额定流量15m3/h）在底板集水井内抽出箱内剩余积水。整个抽水工作控制在1个小时内完成。
　　套箱内抽水完毕，具备干施工条件后，将套箱底板预埋件与钢护筒之间焊接成一体，固定套箱。焊接用4台电焊机同时操作。焊接完毕后，检查每道焊缝，确保焊接牢固后开始进行体系装换。
　　先将吊杆调节螺栓拧松，使吊杆松劲。此时整个套箱已经由底板与钢护筒之间的焊接结构支撑。体系转换完成，拆除吊架、桩顶引导帽、及侧壁反压牛腿等，安装结束。
　　
　　参考文献：
　　[1]《青岛海湾大桥土建施工招标文件（技术规范）》
　　[2]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000，人民交通出版社。
　　[3]《海工混凝土施工技术规范》
　　[4]中交一航局混凝土套箱施工设计图
　　[5]中交路桥国际青岛海湾大桥混凝土套箱优化方案