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港珠澳大橋江海直達(dá)船航道橋主墩承臺(tái)施工

2018-05-19 07:35田睿何榮堅(jiān)
中國(guó)港灣建設(shè) 2018年5期
關(guān)鍵詞:箱底主墩防撞

田睿,何榮堅(jiān)

1 工程概況

港珠澳大橋江海直達(dá)船航道橋全長(zhǎng)994 m,橋型為獨(dú)柱型三塔整幅鋼箱梁斜拉橋,跨徑布置為(110+129+258+258+129+110)m,斜拉索采用空間扇形布置,單索面;主梁采用流線型扁平鋼箱梁,梁高4.58m[1]。橋梁效果圖如圖1。

主墩采用群樁基礎(chǔ),每個(gè)主墩下設(shè)20根準(zhǔn)250 cm鋼管復(fù)合樁。承臺(tái)為六邊形圓倒角整體式承臺(tái),尺寸為35m伊26m伊9 m,一級(jí)承臺(tái)頂標(biāo)高+3.8m,封底混凝土底標(biāo)高-3m,厚度1.8m,C25混凝土共1 410 m3。承臺(tái)采用C45海工混凝土6 120 m3,分2級(jí),一級(jí)承臺(tái)高5 m;二級(jí)承臺(tái)高4m,見圖2。

圖1 橋梁效果圖Fig.1 Bridge effect diagram

邊輔墩采用群樁基礎(chǔ),每個(gè)墩下設(shè)13根準(zhǔn)250 cm鋼管復(fù)合樁。承臺(tái)為六邊形倒角整體式承臺(tái),尺寸為33m伊19m伊7.5m。

圖2 承臺(tái)全貌Fig.2 Fullview of the pile cap

通航孔橋承臺(tái)套箱與防撞結(jié)構(gòu)相結(jié)合設(shè)計(jì),采用雙壁鋼套箱,由內(nèi)、外圍壁、底板、頂板、箱內(nèi)加勁、護(hù)弦等板架構(gòu)件組成。防撞套箱平面長(zhǎng)41.684m,寬32.084m,順橋向兩側(cè)套箱寬2.2 m,橫橋向兩側(cè)套箱寬2.5 m,型深8.3 m,套箱側(cè)板共分12節(jié)段,分塊間采用不銹鋼高強(qiáng)螺栓進(jìn)行連接。

主墩鋼套箱共分12節(jié)段,總重約556 t(套箱重436 t,考慮防撞護(hù)弦等重約120 t),邊輔墩套箱共分10個(gè)節(jié)段,總重約400 t(套箱重280 t,考慮防撞護(hù)弦等重約120 t)。

為延長(zhǎng)防撞套箱的使用壽命,設(shè)計(jì)采用防蝕涂料對(duì)防撞套箱側(cè)板的內(nèi)外表面及其鋼構(gòu)件的表面進(jìn)行防腐涂層處理,設(shè)計(jì)要求防腐期限為30 a。

2 主要施工方案

江海直達(dá)船航道橋承臺(tái)套箱底板為H482型鋼(或H582型鋼)+8 mm鋼板+[16a槽鋼,套箱內(nèi)撐設(shè)置在套箱頂部,主墩縱橋向設(shè)置3道(邊輔墩縱橋向設(shè)置2道),橫橋向設(shè)置1道,采用準(zhǔn)820伊啄10mm鋼管。

套箱底板通過液壓千斤頂下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高(索塔承臺(tái)為-3m,邊輔墩承臺(tái)為-1.2 m),套箱整體拼裝運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng),大型浮吊整體起吊安裝就位。經(jīng)過精確調(diào)整后,澆筑第一次封底混凝土,待混凝土達(dá)到強(qiáng)度等級(jí)后,抽水并進(jìn)行受力體系轉(zhuǎn)換,再進(jìn)行第二次封底混凝土澆筑。封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后,清理樁頭,封底混凝土鑿毛,然后進(jìn)行承臺(tái)施工。

承臺(tái)采用有底鋼套箱施工,套箱側(cè)壁利用防撞套箱,套箱底板在承臺(tái)澆筑完畢以后不拆除,作為永久結(jié)構(gòu)。首先將套箱底板用液壓千斤頂下放至封底底標(biāo)高,駁船浮運(yùn)整體套箱到位,浮吊整體安裝套箱,分2次澆筑封底混凝土,分5次澆筑主墩承臺(tái)混凝土。承臺(tái)施工完成后表面進(jìn)行硅烷防腐施工。

3 重點(diǎn)及難點(diǎn)

3.1 防撞套箱整體吊裝定位

鋼套箱在吊裝就位時(shí),受漲、落潮及波浪力作用,易產(chǎn)生平面位置的移動(dòng),因此在每個(gè)墩四角的4個(gè)護(hù)筒安裝導(dǎo)向限位系統(tǒng),根據(jù)實(shí)測(cè)的護(hù)筒偏差及套箱加工尺寸調(diào)整導(dǎo)向系統(tǒng),以引導(dǎo)鋼套箱準(zhǔn)確落位。

采用大型運(yùn)輸駁船將套箱整體運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng),并拋錨就位。

浮吊停泊在待吊裝套箱的南側(cè),拋錨固定;套箱運(yùn)輸平板駁依靠拖輪拖至浮吊正前方,拋錨固定。

浮吊吊鉤連接好專用吊具(墩臺(tái)預(yù)制構(gòu)件一級(jí)吊具),吊具通過插銷與套箱吊耳連接,形成整體。采用分級(jí)加載方式保證起重船各吊鉤同步加載。緩慢提升吊鉤,使鋼絲繩逐步收緊,當(dāng)套箱整體吊起約5 cm后靜止,進(jìn)行全面檢查。

套箱整體起吊一定高度后,套箱運(yùn)輸駁船離開,通過絞錨將浮吊移動(dòng)到施工墩位處,通過絞錨來調(diào)整浮吊,使套箱整體位于墩位上方,再次精確調(diào)整浮吊平面位置,緩慢下放并隨時(shí)觀察套箱與樁基四周護(hù)筒的位置是否有沖突,確保無沖突后繼續(xù)下放。套箱下放到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高位置后,調(diào)整套箱平面位置、垂直度、高程,套箱頂部與外圈鋼護(hù)筒用準(zhǔn)820伊10mm鋼管連接固定,確保套箱能承受水流及波浪作用。

3.2 大體積混凝土的溫控措施

承臺(tái)屬于大體積混凝土構(gòu)件,必須制定詳細(xì)可行的溫度控制方案,采取適當(dāng)?shù)臏乜卮胧?/p>

使用坍落度相對(duì)較低的混凝土,有利于減少混凝土用水量,降低溫升,減少干縮,提高抗開裂性能。

降低混凝土的澆注溫度對(duì)控制混凝土裂縫非常重要。在混凝土澆筑之前,采取措施降低水泥、粉煤灰、砂、石、水的溫度。

在承臺(tái)混凝土內(nèi)設(shè)冷卻水管通水降溫。冷卻水管根據(jù)溫控設(shè)計(jì)要求及分層厚度進(jìn)行布置。冷卻水管采用直徑42.3 mm,壁厚3.25 mm的輸水黑鐵管,管間采用絲頭連接。布管時(shí),冷卻水管應(yīng)與承臺(tái)主筋錯(cuò)開,若存在沖突可適當(dāng)移動(dòng)水管位置。

3.3 水下堵漏

鋼套箱底板共有20個(gè)孔,均采用封堵鋼板封堵和干狀混凝土堵漏相結(jié)合的方法進(jìn)行施工。

3.4 鋼筋保護(hù)層設(shè)置

主墩承臺(tái)鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于80 mm,底面鋼筋保護(hù)層采用圓柱形混凝土墊塊,每1 m伊1 m墊1個(gè)墊塊;側(cè)面采用錐形塑料墊塊,每層混凝土上下布置2排墊塊,每排墊塊的水平間距為1 m。

4 承臺(tái)施工工藝

4.1 底板加工及下放

套箱底板主要由承重梁、面板、分配梁等部分組成。其中套箱底架面板采用8 mm鋼板,承重梁為H482型鋼組成的框架結(jié)構(gòu),底架面板上用 [16a槽鋼作為分配梁反壓面板,底架通過精軋螺紋鋼及十字架梁支承在鋼護(hù)筒上,如圖3。底架吊點(diǎn)共100個(gè),其中樁基護(hù)筒頂部設(shè)置80個(gè),底架周邊(輔助平臺(tái)上)設(shè)置20個(gè),如圖4。

圖3 套箱底架布置圖Fig.3 Arrangement plan of box bottom

圖4 套箱底架下放示意圖Fig.4 Devolution schematic of box bottom

所有準(zhǔn)備工作完成后,穿好精軋螺紋鋼,按要求布置千斤頂(每個(gè)吊點(diǎn)配2個(gè)千斤頂),統(tǒng)一調(diào)節(jié)好精軋螺紋鋼長(zhǎng)度,準(zhǔn)備提升底板。所有工序檢查完畢,確認(rèn)各千斤頂、精軋螺紋鋼正常工作后,各施工點(diǎn)同時(shí)提升千斤頂5 cm,提升到位后,擰緊墊梁上精軋螺紋鋼螺母,割除鋼護(hù)筒支承牛腿。

牛腿全部割除后,開始下放底板。待底板下放到位后,測(cè)量配合調(diào)平底板,將型鋼與樁基護(hù)筒焊接固定,反壓、固定底板。在外圈14個(gè)鋼護(hù)筒內(nèi)側(cè)焊接2I25a工字鋼做底板反壓梁,防止底板晃動(dòng)。按要求鎖緊混凝土澆注時(shí)需用的所有懸掛裝置。

底板下放到位后,測(cè)量調(diào)平底板,調(diào)平后潛水員塞緊底板與護(hù)筒間空隙,擰緊所有已安裝吊帶螺母,并及時(shí)焊接臨時(shí)限位措施,以免底板在套箱安裝時(shí)發(fā)生偏移。

每次提升或下放作業(yè)前,必須檢查吊點(diǎn)焊縫質(zhì)量及精軋螺紋鋼的情況[2-3]。

4.2 防撞套箱加工及下放

底板下放前,測(cè)量人員按設(shè)計(jì)圖紙放樣,然后焊接安裝底板限位裝置,底板下放完畢后在樁基外圍護(hù)筒上對(duì)稱安裝套箱下放導(dǎo)向裝置。

防撞套箱先在加工場(chǎng)拼裝好,套箱共設(shè)置4個(gè)吊點(diǎn),吊點(diǎn)橫向間距23.6 m,縱向間距27.14 m。鋼套箱順橋向設(shè)置3道內(nèi)撐,橫橋向設(shè)置1道內(nèi)撐,內(nèi)撐材料為準(zhǔn)820伊啄10 mm焊管,支撐設(shè)置于套箱頂層。

套箱整體拼裝完畢后用駁船轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng),采用“長(zhǎng)大海升”3 200 t浮吊配合墩臺(tái)預(yù)制構(gòu)件一級(jí)吊具進(jìn)行整體起吊和安裝,見圖5。

圖5 套箱整體吊裝示意圖Fig.5 Overallhoisting diagram of the box

鋼套箱下放到位后,為避免由于水流波浪力的影響造成鋼套箱偏位,需將套箱與護(hù)筒通過鋼管焊接固定,同時(shí)將另外封底增設(shè)的暫時(shí)未受力的吊點(diǎn)(包括平臺(tái)四周的吊點(diǎn))螺母擰緊,準(zhǔn)備封底混凝土施工。

4.3 承臺(tái)第1次封底混凝土施工

鋼套箱下放完畢以后,潛水人員下水再一次對(duì)底板摸底,將有漏的地方進(jìn)行封堵。承臺(tái)封底采用C25水下混凝土,主墩承臺(tái)封底混凝土厚1.8 m,方量為1 414m3,分2次澆筑,第1次1.4m。水下封底混凝土采用2艘攪拌船(長(zhǎng)大16及長(zhǎng)大18),共3條布料桿,分32個(gè)澆筑點(diǎn)對(duì)稱澆注?;炷亮蟼潺R全,一切準(zhǔn)備工作就緒后組織一次性澆注完1.4m水下封底混凝土。

預(yù)先設(shè)置在底板上的鋼管做泄水孔,保持套箱內(nèi)外水壓平衡,封底混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后封堵泄水孔。

4.4 體系轉(zhuǎn)換及第2次干封底

為確保承臺(tái)混凝土澆筑的安全,必須進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度后,抽水,清理封底混凝土表面松散層,主墩承臺(tái)在標(biāo)高為-1.6 m處的護(hù)筒上焊接2I36a工字鋼牛腿,將預(yù)置的精軋螺紋鋼上螺母擰緊在牛腿上,準(zhǔn)備進(jìn)行第2次封底混凝土澆筑。

為保證牛腿焊接質(zhì)量,要將鋼護(hù)筒外壁的雜物清理干凈。牛腿開50毅單面坡口與鋼護(hù)筒焊接,焊縫高12mm,焊縫應(yīng)緊密、均勻和滿焊。

體系轉(zhuǎn)換后進(jìn)行第2次0.4 m厚的封底混凝土干澆筑,其中主墩第2次封底混凝土共313.28 m3,邊輔墩第2次封底混凝土共222.8 m3。

4.5 承臺(tái)鋼筋安裝及混凝土澆筑

承臺(tái)鋼筋采用HPB235、HRB400、HRB335,承臺(tái)最外層鋼筋及其露頭拉筋采用不銹鋼鋼筋。直徑>20 mm的鋼筋采用機(jī)械連接[4],接頭為玉級(jí)接頭,不銹鋼鋼筋采用不銹鋼鋼筋連接器。

同時(shí),由于鋼筋用量較大,鋼筋網(wǎng)格、層次較多,為保證設(shè)計(jì)鋼筋能放置正確和混凝土澆筑質(zhì)量,除架立鋼筋外,用短鋼筋頭架立各層鋼筋網(wǎng)片,做到上下層網(wǎng)格對(duì)齊,層間距正確,并確保鋼筋的保護(hù)層厚度[5-6]。

主墩承臺(tái):一級(jí)承臺(tái)分3層澆筑,第1層1.5m,澆筑混凝土方量約1 326 m3,第2層2 m,澆筑方量約1 768 m3,第3層1.5 m,澆筑方量約1 326 m3;二級(jí)承臺(tái)分2層澆筑,每層澆筑高度2 m,第1層澆筑方量1 147 m3,第2層澆筑方量566 m3。在混凝土澆筑前進(jìn)行腐蝕監(jiān)控系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)的安裝及準(zhǔn)確預(yù)埋索塔底座的預(yù)埋件。

邊輔墩承臺(tái):一級(jí)承臺(tái)分2次澆筑,第1次1.75 m(1 010 m3),第 2 次 1.75 m(1 010 m3);二級(jí)承臺(tái)1次澆筑,澆筑厚度2.5m。

澆筑第1層混凝土對(duì)于承臺(tái)套箱有很大的意義。第1層混凝土的澆筑成功可以說套箱施工的基本問題得以解決。為保證第1層混凝土澆筑成功,在技術(shù)工藝上應(yīng)采取以下措施:

1)根據(jù)潮汐選擇合適的澆筑時(shí)間。2)優(yōu)化澆筑順序。3)優(yōu)選混凝土配合比(如初凝時(shí)間、坍落度指標(biāo))等。

4.6 承臺(tái)防腐施工

二級(jí)承臺(tái)表面采用硅烷浸漬進(jìn)行防腐,主墩承臺(tái)涂裝面積共2 663.4m2,過渡墩、輔助墩承臺(tái)涂裝面積共2 210m2。防腐施工前對(duì)承臺(tái)表面進(jìn)行處理,進(jìn)行噴涂試驗(yàn)和檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求及規(guī)范規(guī)定后,再進(jìn)行全面施工。

4.7 犧牲陽極構(gòu)造施工

通航孔橋鋼管樁的陰極保護(hù)采用手鐲形環(huán)狀陽極組,共112組。犧牲陽極直接安裝在承臺(tái)下部的鋼管復(fù)合樁上。安裝時(shí)間控制在鉆孔區(qū)平臺(tái)拆除完成、套箱底板下放前,采用水下施工的方式進(jìn)行安裝,安裝位置在最低潮位以下30 cm處,可根據(jù)潮汐變化適當(dāng)調(diào)整陽極安裝的水平位置。安裝前,首先要對(duì)鋼管樁側(cè)壁附著物進(jìn)行清除,再將陽極組用環(huán)狀鋼帶相連,預(yù)制成管箍形結(jié)構(gòu),鋼帶用高性能涂層保護(hù),履帶吊起吊將陽極組套入鋼管樁,下沉至設(shè)計(jì)高度后,由潛水員在水下將管箍與鋼管固定,同時(shí)用水下焊接方式實(shí)現(xiàn)犧牲陽極與鋼管的電導(dǎo)連,焊接點(diǎn)用SLF涂層防護(hù)完成安裝。

5 結(jié)語

江海直達(dá)船航道橋承臺(tái)施工處于外海,風(fēng)浪及潮汐情況復(fù)雜,通過采用先進(jìn)可靠的材料、設(shè)備,整個(gè)工藝技術(shù)先進(jìn),經(jīng)濟(jì)合理,切實(shí)可行,安全可靠。

[1]中交水運(yùn)規(guī)劃設(shè)計(jì)院.港珠澳大橋主體橋梁工程DB01標(biāo)段施工圖設(shè)計(jì)[R].2012.CCCC Highway Consultants Co.,Ltd.Construction drawing design of DB01 section of the main bridge project of Hongkong-Zhuhai-Macao Bridge[R].2012.

[2] 交通部第一公路工程總公司.橋涵 [M].北京:人民交通出版社,1999.Ministry of Communications First Highway Engineering Co.,Ltd.Bridge and culvert[M].Beijing:China Communications Press,1999.

[3]JTG/T F50—2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].JTG/T F50—2011,Technical specification for construction of highway bridge and culverts[S].

[4]JG 171—2005,墩粗直螺紋鋼筋接頭[S].JG 171—2005,Parallel thread rebar splice with upsetting end[S].

[5] 楊嗣信.建筑工程模板設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.YANG Si-xin.Architectural engineering template design manual[M].Beijing:China Architecture&Building Press,1997.

[6] 毛瑞祥,程翔云.公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè):基本資料[M].北京:人民交通出版社,1993.MAO Rui-xiang,CHENG Xiang-yun.Road bridge design manual:basic information[M].Beijing:China Communications Press,1993.工程師擬納入國(guó)家注冊(cè)造價(jià)工程師體系統(tǒng)一考慮,可見水運(yùn)工程造價(jià)從業(yè)人員管理正逐步向權(quán)威化、規(guī)范化發(fā)展。

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