论文部分内容阅读
[摘要]：本文通过对高家沟旬河特大桥3-10号墩钢筋混凝土套箱的设计和施工的总结，介绍钢筋混凝土套箱法修筑桥梁工程桩基承台的施工工艺。
[关键词]：钢筋混凝土套箱 围堰 桩基承台 施工工艺
中图分类号：TU37 文献标识码：TU 文章编号：1009-914X（2012）26-0173-01
一、施工方案的确定
高家沟旬河特大桥为跨旬河而设，与河流斜交约40°，全长663.40m，布置为20—32m预应力混凝土梁， 其中，3-10号墩位于水中，设钢筋混凝土套箱。
在水中修筑钢筋砼承台，必须要有围堰。施工时将围堰内的水抽干，在无水的情况下，修筑钢筋砼承台。钢筋混凝土套箱法修筑桥梁工程桩基承台，是在水中筑岛上修筑钢筋砼套箱围堰，下沉到设计标高，封底抽水，修筑钢筋砼承台。
高家沟旬河特大桥工程，施工难度在于水中基础。根据施工现场的实际情况，一般有两种修筑承台的方案进行比较，即钢筋砼套箱法和钢套箱围堰法。通过各方面比较，确定钢筋混凝土套箱围堰法施工水中承台优点比较突出，砼质量有保证，投入的材料和设备少，工期有保证。钢筋砼套箱围堰法施工水中承台在高家沟旬河特大桥的施工中取得了成功。
二、钢筋混凝土套箱的设计
钢筋砼套箱作为围堰，其结构，应根据承台所处河段的水文以及其功能来确定；其尺寸可参照承台尺寸拟定，高度应根据承台底标高与水面高差来确定，再加上防水高度和封底砼厚度。钢筋砼套箱的厚度和封底砼厚度的设计不但要满足强度和刚度的要求，还应保证结构安全和施工质量。
通过对钢筋砼套箱各种状态的结构体系和受力情况的认真分析，高家沟旬河特大桥钢筋砼套箱结构采用圆形结构，这种结构可以减少水流及其他因素对钢筋砼套箱的施工影响，有利于套箱的均布受力和下沉，在保证施工质量的基础上，能够节约材料和设备；高家沟旬河特大桥3～10号墩承台结构为7m×8m矩形结构，其中心距承台最远端5.3 m，考虑钢筋砼套箱的强度和承台施工空间以及结构质量，故钢筋砼套箱尺寸设计值为：内半径为6.3m，厚度为0.4m ，封底砼厚度为0.5m 。
三、钢筋砼套箱的施工
通常，钢筋砼套箱作為承台施工的围堰，又兼作承台施工的工作平台，使用周期比较长，对河道、水文影响时间长，设备占用时间长，倒用率不高，其施工具有一定的复杂性。其施工方法如下：
1.测量放样
钢筋砼套箱作为承台施工的附属工程，应满足承台的施工要求。测量放出承台中心位置以及承台的轴线位置，保证承台施工的空间要求。高家沟旬河特大桥的钢筋砼套箱结构为圆形，只需放出承台中心位置即可。
2.钢筋砼套箱的制作
钢筋砼套箱的制作是在水中筑岛上进行，这个工序主要注意到制作精度，在满足钢筋砼套箱的刚度与强度的基础上，尤其要注意套箱底部高程一致和中心位置，以保证钢筋砼套箱的均匀下沉和满足承台的施工要求。下文介绍一下高家沟旬河特大桥的钢筋砼套箱施工工艺。
2.1.制作土内模
钢筋砼套箱如何下沉到设计高程是施工的关键之一。由于下沉过程中各种受力和承台施工空间的约束，钢筋砼套箱下端设计成楔形。土内模选用黄土作为原材料，按照承台中心位置，整平夯实，并且在套箱底部范围内，底面整平，标高一致，侧面做成楔形面，上面用砂浆抹面。土内模既是套箱底部楔形的模板，又能保证钢筋砼套箱的位置和底部标高一致，还为套箱制作提供了操作平台。
2.2.钢筋布置、立模、浇筑混凝土
钢筋砼套箱的刚度与强度是钢筋砼套箱能不能下沉到位和起到围堰作用的基础，钢筋绑扎、立模、浇筑混凝土应满足设计要求，保证套箱质量。
钢筋在加工场地集中加工，钢筋绑扎按照套箱配筋设计制作，确保钢筋定位准确，满足钢筋施工的精度，侧面的保护层则利用同标号的混凝土垫块来保证，满足套箱下沉受力和使用要求。
模板运到现场，涂刷脱模剂，按模板支撑结构示意图设置支撑拼装模板。拼装模板时应注意保证拼缝的密封性，防止漏浆，保证模板的整体稳定性。
钢筋的布筋、立模验收合格后，进行浇筑砼。控制混凝土的拌和质量，其坍落度7cm-9cm。混凝土采用混凝土罐车，吊斗直接入模的浇筑方式。 在浇筑过程中，每30cm一层，在每层混凝土浇筑过程中，随混凝土的灌入及时采用插入式振动棒振捣密实。逐层浇注一次性完成钢筋砼套箱的混凝土浇注。
2.3.下沉
水中墩的承台一般位于河床以下，钢筋砼套箱必须下沉到承台底高程位置，并满足封底厚度，才能起到围堰隔水的作用。高家沟旬河特大桥3～10号墩的钢筋砼套箱按照设计要求最高的为6m，采用挖掘机（由于挖掘深度较大，采用长臂挖掘机）挖除套箱底部土石，利用套箱自身重力下沉。这种下沉方式使用设备机具和材料少，并且在套箱下沉过程中无附加荷载作用，下沉顺利。
钢筋砼套箱下沉的关键在于要保证套箱中心位置和均匀下沉。套箱下沉过程中底部高差过大，将会使套箱整体偏移，并且由于底部土石作用而发生破裂、滑动或倾覆，失去隔水作用或影响承台施工。高家沟旬河特大桥3～10号墩的钢筋砼套箱的下沉采用旋转挖除的方式，挖掘机沿着套箱边缘旋转，循环挖除，每个循环挖除量较小，确保套箱的均匀下沉。
河床地层地质情况较为复杂，承台一般位于河卵石层，当钢筋砼套箱底部进入水面以下时，不能确定地层情况，下沉应增加循环次数，减少挖除量，避免不可见而产生的各种因素的影响。河床地质除河卵石层外，往往会在其中夹杂大块的岩石，导致套箱不能继续下沉。这种情况下，先用水泵排水，直到能看清套箱底部地层情况，掌握岩石的性质，然后采用人工凿除或少量爆破的方法排出障碍物，然后继续下沉，直到套箱底部设计标高。
2.4.封底
钢筋砼套箱施工最关键的工序就是浇筑封底混凝土。在套箱下沉到设计高程后，首先要对套箱内土石清除，直到套箱底部标高，保证封底混凝土厚度。封底应在内外水压平衡时进行，封底前先要让套箱内外水压一致，减少甚至杜绝水压力对封底砼的影响，确保封底厚度和密封性。
套箱封底属于水下砼施工，按照桩基础砼施工工艺进行，砼标号为C20，施工时间控制在4～5 h.高家沟旬河特大桥3～10号墩的钢筋砼套箱采用吊车吊斗，用导管水下浇筑的方式，技术工艺主要包括：
3.砼导管的布置及浇筑顺序
封底砼浇筑按照先从套箱侧壁边缘开始，逐步向套箱中心浇筑的顺序进行；砼导管距离套箱侧壁边1 m.开始浇筑砼，拖动导管沿套箱侧壁旋转浇筑，第一圈浇筑完毕后，考虑到砼的流动面积，摊铺半径按1 m计算（漏斗容量为1.5 m3）。导管向中心位置移动2m，即离套箱边缘3m处，开始第二个循环浇筑，以此类推，直至封完整个套箱内部，使套箱侧壁砼和封底砼连接成整体，形成隔水体系。
按水下砼的灌注要求，第一斗砼浇筑要进行一次剪球，将导管挡板盖在导管的上端，往漏斗加砼，漏斗的砼加满后，拉动挡板钢丝绳自由端，抽出挡板，开始浇筑混凝土。浇筑过程中，导管下口始终要保证埋在砼里，确保连续浇注。
4.砼面标高的测定
砼面标高的测定是非常重要的环节，测量方法采用测绳或测杆（带刻度竹竿）进行检测，测量人员站内撑梁顶面操作，量出砼面到钢筋砼套箱顶面的高度以推算砼顶面标高。整个砼浇筑过程都要测量，判断某个导管布置点是否可以终止浇筑，转入下一个导管布置点浇筑；整个封底砼浇筑完之前，要进行全面详细的标高检查，以确定是否有漏浇筑的点或某些位置砼太薄，要进行补浇；控制砼顶面标高，以免影响以后承台施工。
三、小节
钢筋混凝土套箱法修筑桥梁工程桩基承台是一种常用的水中承台施工的施工工艺，在施工进度，工程质量，工程材料的节约与利用，机械设备的使用等方面，都是一种值得优先考虑的施工方案，尤其是在施工难度、经济效益、质量安全、环境保护等方面考虑，要比其他施工方案更为广泛的接受和采用。
参考文献：
[1]姜言泉.桥梁水下无封底：混凝土套箱建造技术人们交通出版社.2011
[2]王慧东.桥梁墩台与基础工程.中国铁道出版社.2005.09
[关键词]：钢筋混凝土套箱 围堰 桩基承台 施工工艺
中图分类号：TU37 文献标识码：TU 文章编号：1009-914X（2012）26-0173-01
一、施工方案的确定
高家沟旬河特大桥为跨旬河而设，与河流斜交约40°，全长663.40m，布置为20—32m预应力混凝土梁， 其中，3-10号墩位于水中，设钢筋混凝土套箱。
在水中修筑钢筋砼承台，必须要有围堰。施工时将围堰内的水抽干，在无水的情况下，修筑钢筋砼承台。钢筋混凝土套箱法修筑桥梁工程桩基承台，是在水中筑岛上修筑钢筋砼套箱围堰，下沉到设计标高，封底抽水，修筑钢筋砼承台。
高家沟旬河特大桥工程，施工难度在于水中基础。根据施工现场的实际情况，一般有两种修筑承台的方案进行比较，即钢筋砼套箱法和钢套箱围堰法。通过各方面比较，确定钢筋混凝土套箱围堰法施工水中承台优点比较突出，砼质量有保证，投入的材料和设备少，工期有保证。钢筋砼套箱围堰法施工水中承台在高家沟旬河特大桥的施工中取得了成功。
二、钢筋混凝土套箱的设计
钢筋砼套箱作为围堰，其结构，应根据承台所处河段的水文以及其功能来确定；其尺寸可参照承台尺寸拟定，高度应根据承台底标高与水面高差来确定，再加上防水高度和封底砼厚度。钢筋砼套箱的厚度和封底砼厚度的设计不但要满足强度和刚度的要求，还应保证结构安全和施工质量。
通过对钢筋砼套箱各种状态的结构体系和受力情况的认真分析，高家沟旬河特大桥钢筋砼套箱结构采用圆形结构，这种结构可以减少水流及其他因素对钢筋砼套箱的施工影响，有利于套箱的均布受力和下沉，在保证施工质量的基础上，能够节约材料和设备；高家沟旬河特大桥3～10号墩承台结构为7m×8m矩形结构，其中心距承台最远端5.3 m，考虑钢筋砼套箱的强度和承台施工空间以及结构质量，故钢筋砼套箱尺寸设计值为：内半径为6.3m，厚度为0.4m ，封底砼厚度为0.5m 。
三、钢筋砼套箱的施工
通常，钢筋砼套箱作為承台施工的围堰，又兼作承台施工的工作平台，使用周期比较长，对河道、水文影响时间长，设备占用时间长，倒用率不高，其施工具有一定的复杂性。其施工方法如下：
1.测量放样
钢筋砼套箱作为承台施工的附属工程，应满足承台的施工要求。测量放出承台中心位置以及承台的轴线位置，保证承台施工的空间要求。高家沟旬河特大桥的钢筋砼套箱结构为圆形，只需放出承台中心位置即可。
2.钢筋砼套箱的制作
钢筋砼套箱的制作是在水中筑岛上进行，这个工序主要注意到制作精度，在满足钢筋砼套箱的刚度与强度的基础上，尤其要注意套箱底部高程一致和中心位置，以保证钢筋砼套箱的均匀下沉和满足承台的施工要求。下文介绍一下高家沟旬河特大桥的钢筋砼套箱施工工艺。
2.1.制作土内模
钢筋砼套箱如何下沉到设计高程是施工的关键之一。由于下沉过程中各种受力和承台施工空间的约束，钢筋砼套箱下端设计成楔形。土内模选用黄土作为原材料，按照承台中心位置，整平夯实，并且在套箱底部范围内，底面整平，标高一致，侧面做成楔形面，上面用砂浆抹面。土内模既是套箱底部楔形的模板，又能保证钢筋砼套箱的位置和底部标高一致，还为套箱制作提供了操作平台。
2.2.钢筋布置、立模、浇筑混凝土
钢筋砼套箱的刚度与强度是钢筋砼套箱能不能下沉到位和起到围堰作用的基础，钢筋绑扎、立模、浇筑混凝土应满足设计要求，保证套箱质量。
钢筋在加工场地集中加工，钢筋绑扎按照套箱配筋设计制作，确保钢筋定位准确，满足钢筋施工的精度，侧面的保护层则利用同标号的混凝土垫块来保证，满足套箱下沉受力和使用要求。
模板运到现场，涂刷脱模剂，按模板支撑结构示意图设置支撑拼装模板。拼装模板时应注意保证拼缝的密封性，防止漏浆，保证模板的整体稳定性。
钢筋的布筋、立模验收合格后，进行浇筑砼。控制混凝土的拌和质量，其坍落度7cm-9cm。混凝土采用混凝土罐车，吊斗直接入模的浇筑方式。 在浇筑过程中，每30cm一层，在每层混凝土浇筑过程中，随混凝土的灌入及时采用插入式振动棒振捣密实。逐层浇注一次性完成钢筋砼套箱的混凝土浇注。
2.3.下沉
水中墩的承台一般位于河床以下，钢筋砼套箱必须下沉到承台底高程位置，并满足封底厚度，才能起到围堰隔水的作用。高家沟旬河特大桥3～10号墩的钢筋砼套箱按照设计要求最高的为6m，采用挖掘机（由于挖掘深度较大，采用长臂挖掘机）挖除套箱底部土石，利用套箱自身重力下沉。这种下沉方式使用设备机具和材料少，并且在套箱下沉过程中无附加荷载作用，下沉顺利。
钢筋砼套箱下沉的关键在于要保证套箱中心位置和均匀下沉。套箱下沉过程中底部高差过大，将会使套箱整体偏移，并且由于底部土石作用而发生破裂、滑动或倾覆，失去隔水作用或影响承台施工。高家沟旬河特大桥3～10号墩的钢筋砼套箱的下沉采用旋转挖除的方式，挖掘机沿着套箱边缘旋转，循环挖除，每个循环挖除量较小，确保套箱的均匀下沉。
河床地层地质情况较为复杂，承台一般位于河卵石层，当钢筋砼套箱底部进入水面以下时，不能确定地层情况，下沉应增加循环次数，减少挖除量，避免不可见而产生的各种因素的影响。河床地质除河卵石层外，往往会在其中夹杂大块的岩石，导致套箱不能继续下沉。这种情况下，先用水泵排水，直到能看清套箱底部地层情况，掌握岩石的性质，然后采用人工凿除或少量爆破的方法排出障碍物，然后继续下沉，直到套箱底部设计标高。
2.4.封底
钢筋砼套箱施工最关键的工序就是浇筑封底混凝土。在套箱下沉到设计高程后，首先要对套箱内土石清除，直到套箱底部标高，保证封底混凝土厚度。封底应在内外水压平衡时进行，封底前先要让套箱内外水压一致，减少甚至杜绝水压力对封底砼的影响，确保封底厚度和密封性。
套箱封底属于水下砼施工，按照桩基础砼施工工艺进行，砼标号为C20，施工时间控制在4～5 h.高家沟旬河特大桥3～10号墩的钢筋砼套箱采用吊车吊斗，用导管水下浇筑的方式，技术工艺主要包括：
3.砼导管的布置及浇筑顺序
封底砼浇筑按照先从套箱侧壁边缘开始，逐步向套箱中心浇筑的顺序进行；砼导管距离套箱侧壁边1 m.开始浇筑砼，拖动导管沿套箱侧壁旋转浇筑，第一圈浇筑完毕后，考虑到砼的流动面积，摊铺半径按1 m计算（漏斗容量为1.5 m3）。导管向中心位置移动2m，即离套箱边缘3m处，开始第二个循环浇筑，以此类推，直至封完整个套箱内部，使套箱侧壁砼和封底砼连接成整体，形成隔水体系。
按水下砼的灌注要求，第一斗砼浇筑要进行一次剪球，将导管挡板盖在导管的上端，往漏斗加砼，漏斗的砼加满后，拉动挡板钢丝绳自由端，抽出挡板，开始浇筑混凝土。浇筑过程中，导管下口始终要保证埋在砼里，确保连续浇注。
4.砼面标高的测定
砼面标高的测定是非常重要的环节，测量方法采用测绳或测杆（带刻度竹竿）进行检测，测量人员站内撑梁顶面操作，量出砼面到钢筋砼套箱顶面的高度以推算砼顶面标高。整个砼浇筑过程都要测量，判断某个导管布置点是否可以终止浇筑，转入下一个导管布置点浇筑；整个封底砼浇筑完之前，要进行全面详细的标高检查，以确定是否有漏浇筑的点或某些位置砼太薄，要进行补浇；控制砼顶面标高，以免影响以后承台施工。
三、小节
钢筋混凝土套箱法修筑桥梁工程桩基承台是一种常用的水中承台施工的施工工艺，在施工进度，工程质量，工程材料的节约与利用，机械设备的使用等方面，都是一种值得优先考虑的施工方案，尤其是在施工难度、经济效益、质量安全、环境保护等方面考虑，要比其他施工方案更为广泛的接受和采用。
参考文献：
[1]姜言泉.桥梁水下无封底：混凝土套箱建造技术人们交通出版社.2011
[2]王慧东.桥梁墩台与基础工程.中国铁道出版社.2005.09