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摘要:本文是作者结合多年工作经验，结合工程实例，针对某大桥主墩承台位于水道中 ，承台施工受水位、通航条件、地质条件、施工工期和施工成本的影响,为确保承台保质、安全、如期完工，采用角撑与对撑结合方案，即不封底的钢板桩围堰施工方案。
关键词:桥梁;水中承台;施工方案比选
Abstract: This article is the combination of years of work experience and engineering example, for a Bridge Main Pier is located in the waterways, pile cap construction effect by the water level, navigation conditions, geological conditions, the construction period and construction costs, to ensure that the pile cap protection quality, security, and to be completed on schedule, using the diagonal brace support combined with the program, that the back cover of the steel sheet pile cofferdam construction program. Key words: bridge; water cap; construction program
中图分类号：K928.78文献标识码： A 文章编号：
1、工程概况
某大桥横跨两岸主航道，全桥布置为（3×50）m+ （177+428+177）m+（3×50）m，其中引桥为 3×50m 的预应力砼续箱梁，主桥为 177+428+177m 三跨连续刚构钢桁拱，全桥桥长1083.20m，桥面全宽37.62m，双向六车道，两侧各设置3m宽的人行道，设计荷载为汽－超20级，地震烈度7度（按八度设防）。梁基础为钻孔灌注桩承台结构，主墩为整体式承台，其余为分式 ，见图 1。
图 1、桥型布置图（单位：mm）
墩承台几何尺寸为：48.3×34.7×6.0m（长×宽×高），承处水深约 10m，大桥跨越南江，为潮汐性河流，平均潮位差0.5m。河床为粉细砂、中砂，下伏基岩裂隙发育，当进行基础承台开挖时，因水头差的变化，砂粒极易顺水带走，而形成管涌或砂，施工安全不易保证。
2、提出施工方案
由于施工受潮汐和通航限制，承台大体积砼面积大，地质情况差，且完全处于水中，工程量大，安全施工面临严峻考验，质量要求严，工期紧迫。
采用常规的钢套箱施工存在以下问题 ：
1）钢套箱施工需重新搭设提升设备，不但增加投资，而且延长工期；
2）钢套箱施工对基底的抗渗要求较高，至少要求封底砼 3m厚，工程造价太高；
3）钢套箱施工自重大，吊装就位难，且水上施工困难，存在安全隐患；
4）两种施工方案的比较（见表 1）。
由此可见，采用钢套箱围堰无法满足施工工期要求，承台的工需要创建新型的围堰来代替。为此通过集思广益的方式，对体积深水基础围堰方案进行讨论，按支撑结构形式归纳共提出种方案及其平面图如下 ：
3方案综合分析、评估及必选
3.1贝雷梁纵横对撑方案
由于该方案贝雷梁纵横交错，空间节点难以处理，贝雷片损失大，其回收率只有70%，工程造价为453.4万元，在钢筋安装要求的施工空间需12×12m，该方案只有6×6m，且在砼浇筑过程中拆除贝雷梁的支点转换不易布置。
该方案具有：1）安全可靠性差，容易失稳；2）传力明确；3）工不便，节点处理困难；4）可利用钢护筒作为竖撑，经济性较。
经研究分析对比，该支撑体系是比较经济的做法，但由于施工空间只有 6m×6m，非常狭小，不便于基底的处理及钢筋的安装，施工及其困难，此方案不能满足要求。
3.2型钢纵横对撑方
由于该方案型钢纵横交错，空间节点难以处理，型钢回收率为85％，工程造价为 466.4 万元 ，且在砼浇筑过程中支点转换容易布置。在钢筋安装要求的施工空间需 12×12m，该方案只有6.4×6.4m。
该方案具有：1）安全可靠性差，易失稳；2）传力明确，受力合理 ；3）施工不便 ，节点处理困难 ；4）陆地上制作 ，现场拼焊 ；5）型钢材料使用较多 ，且回收利用率为 85%，经济性一般 ；6）撑转换方便
经研究分析对比，该方案在支撑转换和施工空间上比方案一要好些 ，但由于施工空间也只有 6.4m×6.4m，非常狭小，不便于基底的处理及钢筋的安装，施工及其困难，此方案不能满足要求。
3.3大角撑方案
该方案在构思上有较大突破，比方案一、二有着显著有点，型钢回收率为 95％，工程造价为 421.2 万元，施工空间为26×8.5m，满足钢筋安装要求的施工空间 12×12m，且在砼浇筑过程中支点转换容易布置。但部分斜撑杆件自由度偏大，超出设计值100，容易失稳。
该方案具有：1）安全可靠性一般；2）传力明确，受力合理； 3）施工便捷，施工空间大 ；4）陆地上制作，现场拼焊；5）型钢回收利用率为95%，造价低，经济性好。
经研究分析对比，该支撑体系是比较安全、经济的做法，但部分斜撑杆件自由度偏大，此方案安全性能不能满足要求。
3.4角撑与对撑结合方案
该方案型钢回收率为 95％，工程造价为 422.4 万元，施工空间为 18×6m，满足钢筋安装要求的施工空间 12×12m，且在砼浇筑过程中支点转换容易布置。部分斜撑杆件自由度偏大这一缺点也得到了解决，稳定性好。
该方案具有 ：1）支撑体系安全可靠 ；2）传力明确，受力合理 ； 3）施工便捷 ，施工空间大 ；4）陆地上制作 ，现场拼焊 ；5）型钢回收利用率为 95%，造价低 ，经济性好。
经研究分析对比 ，該方案在方案三的基础上进行了优化设计，使支撑受力更加合理，结构更加安全，是比较安全、经济的做法，通过比较，认为此方案能满足要求。
以上 4 种方案优（缺）点归纳汇总如下表 ：
4、确定最终方案
经过分析比选，确定采用角撑与对撑结合方案，即不封底的钢板桩围堰施工方案。其构造见图 2。其具体施工流程是：钢板桩尽量打入全风化层或打入强风化层；钢板桩合龙后，整平基底，然后回填石粉；完成顶层内撑后，堵漏止水；内侧回填石粉反滤层，外侧抛砂袋与内侧基本平齐，防冲刷；分层抽水，在低水位时安装内撑；抽干围堰内水，设导渗盲沟引水至四周排水沟、集水井，干浇筑砼垫层，见施工流程图 3。
5、承台施工方案简述
（1）、钢板桩施工由水流上游向下游施打直到合笼，钢板桩施工完毕后，由潜水员在每根钢板桩之间安装止水布以达到更好的止水效果。
（2）、根据弹好的桩中线、承台边线及标高检查下层预留搭接钢筋的位置、数量、长度。
（3）、上下两层承台（桥台）的钢筋网间用Φ20钢筋点焊支撑牢固，确保上下层钢筋网间距及施工安全。同时按图纸要求准确预埋墩身钢筋。
（4）、浇筑混凝土前，应对支架、横板、支撑、钢筋等进行检查，模板内的杂物、钢筋上的污物应清理干净。
（5）、承台砼坍落度为6—8cm；混凝土的浇筑应连续进行，一次浇注完成，必须保证混凝土的供应用量；
（6）、混凝土浇筑厚度为30—50cm，分层浇筑，并应在下层混凝土初凝或重塑前浇筑完成上层混凝土；上下层同时浇筑时，上层下层前后浇筑距离应保持1.5m以上，在倾斜面上浇筑混凝土应从低处开始逐层扩展开高，保持水平分层；同时根据混凝土浇筑的高度逐层拆除内支顶。
（7）、混凝土浇灌过程中，应派专人注意观察模板支架，有无下沉、鼓突、撑开、倾侧等情况，如万一发现应立即停止操作进行模板支撑加牢处理；
（8）、使用插入式振动器，振捣时要均匀，应成行或交错式前进，以免过振或漏振，振棒振动时间约20—30s，每一次振动完毕后，应边振边徐徐拔出振动棒，同时不得将棒斜拔或横拔；不得在停止振动后把棒拔出，以免造成混凝土有空洞。
参考文献
[1] JTJ024-85.路桥梁地基与基础设计规范.
[2] 公路桥涵施工手册
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:桥梁;水中承台;施工方案比选
Abstract: This article is the combination of years of work experience and engineering example, for a Bridge Main Pier is located in the waterways, pile cap construction effect by the water level, navigation conditions, geological conditions, the construction period and construction costs, to ensure that the pile cap protection quality, security, and to be completed on schedule, using the diagonal brace support combined with the program, that the back cover of the steel sheet pile cofferdam construction program. Key words: bridge; water cap; construction program
中图分类号：K928.78文献标识码： A 文章编号：
1、工程概况
某大桥横跨两岸主航道，全桥布置为（3×50）m+ （177+428+177）m+（3×50）m，其中引桥为 3×50m 的预应力砼续箱梁，主桥为 177+428+177m 三跨连续刚构钢桁拱，全桥桥长1083.20m，桥面全宽37.62m，双向六车道，两侧各设置3m宽的人行道，设计荷载为汽－超20级，地震烈度7度（按八度设防）。梁基础为钻孔灌注桩承台结构，主墩为整体式承台，其余为分式 ，见图 1。
图 1、桥型布置图（单位：mm）
墩承台几何尺寸为：48.3×34.7×6.0m（长×宽×高），承处水深约 10m，大桥跨越南江，为潮汐性河流，平均潮位差0.5m。河床为粉细砂、中砂，下伏基岩裂隙发育，当进行基础承台开挖时，因水头差的变化，砂粒极易顺水带走，而形成管涌或砂，施工安全不易保证。
2、提出施工方案
由于施工受潮汐和通航限制，承台大体积砼面积大，地质情况差，且完全处于水中，工程量大，安全施工面临严峻考验，质量要求严，工期紧迫。
采用常规的钢套箱施工存在以下问题 ：
1）钢套箱施工需重新搭设提升设备，不但增加投资，而且延长工期；
2）钢套箱施工对基底的抗渗要求较高，至少要求封底砼 3m厚，工程造价太高；
3）钢套箱施工自重大，吊装就位难，且水上施工困难，存在安全隐患；
4）两种施工方案的比较（见表 1）。
由此可见，采用钢套箱围堰无法满足施工工期要求，承台的工需要创建新型的围堰来代替。为此通过集思广益的方式，对体积深水基础围堰方案进行讨论，按支撑结构形式归纳共提出种方案及其平面图如下 ：
3方案综合分析、评估及必选
3.1贝雷梁纵横对撑方案
由于该方案贝雷梁纵横交错，空间节点难以处理，贝雷片损失大，其回收率只有70%，工程造价为453.4万元，在钢筋安装要求的施工空间需12×12m，该方案只有6×6m，且在砼浇筑过程中拆除贝雷梁的支点转换不易布置。
该方案具有：1）安全可靠性差，容易失稳；2）传力明确；3）工不便，节点处理困难；4）可利用钢护筒作为竖撑，经济性较。
经研究分析对比，该支撑体系是比较经济的做法，但由于施工空间只有 6m×6m，非常狭小，不便于基底的处理及钢筋的安装，施工及其困难，此方案不能满足要求。
3.2型钢纵横对撑方
由于该方案型钢纵横交错，空间节点难以处理，型钢回收率为85％，工程造价为 466.4 万元 ，且在砼浇筑过程中支点转换容易布置。在钢筋安装要求的施工空间需 12×12m，该方案只有6.4×6.4m。
该方案具有：1）安全可靠性差，易失稳；2）传力明确，受力合理 ；3）施工不便 ，节点处理困难 ；4）陆地上制作 ，现场拼焊 ；5）型钢材料使用较多 ，且回收利用率为 85%，经济性一般 ；6）撑转换方便
经研究分析对比，该方案在支撑转换和施工空间上比方案一要好些 ，但由于施工空间也只有 6.4m×6.4m，非常狭小，不便于基底的处理及钢筋的安装，施工及其困难，此方案不能满足要求。
3.3大角撑方案
该方案在构思上有较大突破，比方案一、二有着显著有点，型钢回收率为 95％，工程造价为 421.2 万元，施工空间为26×8.5m，满足钢筋安装要求的施工空间 12×12m，且在砼浇筑过程中支点转换容易布置。但部分斜撑杆件自由度偏大，超出设计值100，容易失稳。
该方案具有：1）安全可靠性一般；2）传力明确，受力合理； 3）施工便捷，施工空间大 ；4）陆地上制作，现场拼焊；5）型钢回收利用率为95%，造价低，经济性好。
经研究分析对比，该支撑体系是比较安全、经济的做法，但部分斜撑杆件自由度偏大，此方案安全性能不能满足要求。
3.4角撑与对撑结合方案
该方案型钢回收率为 95％，工程造价为 422.4 万元，施工空间为 18×6m，满足钢筋安装要求的施工空间 12×12m，且在砼浇筑过程中支点转换容易布置。部分斜撑杆件自由度偏大这一缺点也得到了解决，稳定性好。
该方案具有 ：1）支撑体系安全可靠 ；2）传力明确，受力合理 ； 3）施工便捷 ，施工空间大 ；4）陆地上制作 ，现场拼焊 ；5）型钢回收利用率为 95%，造价低 ，经济性好。
经研究分析对比 ，該方案在方案三的基础上进行了优化设计，使支撑受力更加合理，结构更加安全，是比较安全、经济的做法，通过比较，认为此方案能满足要求。
以上 4 种方案优（缺）点归纳汇总如下表 ：
4、确定最终方案
经过分析比选，确定采用角撑与对撑结合方案，即不封底的钢板桩围堰施工方案。其构造见图 2。其具体施工流程是：钢板桩尽量打入全风化层或打入强风化层；钢板桩合龙后，整平基底，然后回填石粉；完成顶层内撑后，堵漏止水；内侧回填石粉反滤层，外侧抛砂袋与内侧基本平齐，防冲刷；分层抽水，在低水位时安装内撑；抽干围堰内水，设导渗盲沟引水至四周排水沟、集水井，干浇筑砼垫层，见施工流程图 3。
5、承台施工方案简述
（1）、钢板桩施工由水流上游向下游施打直到合笼，钢板桩施工完毕后，由潜水员在每根钢板桩之间安装止水布以达到更好的止水效果。
（2）、根据弹好的桩中线、承台边线及标高检查下层预留搭接钢筋的位置、数量、长度。
（3）、上下两层承台（桥台）的钢筋网间用Φ20钢筋点焊支撑牢固，确保上下层钢筋网间距及施工安全。同时按图纸要求准确预埋墩身钢筋。
（4）、浇筑混凝土前，应对支架、横板、支撑、钢筋等进行检查，模板内的杂物、钢筋上的污物应清理干净。
（5）、承台砼坍落度为6—8cm；混凝土的浇筑应连续进行，一次浇注完成，必须保证混凝土的供应用量；
（6）、混凝土浇筑厚度为30—50cm，分层浇筑，并应在下层混凝土初凝或重塑前浇筑完成上层混凝土；上下层同时浇筑时，上层下层前后浇筑距离应保持1.5m以上，在倾斜面上浇筑混凝土应从低处开始逐层扩展开高，保持水平分层；同时根据混凝土浇筑的高度逐层拆除内支顶。
（7）、混凝土浇灌过程中，应派专人注意观察模板支架，有无下沉、鼓突、撑开、倾侧等情况，如万一发现应立即停止操作进行模板支撑加牢处理；
（8）、使用插入式振动器，振捣时要均匀，应成行或交错式前进，以免过振或漏振，振棒振动时间约20—30s，每一次振动完毕后，应边振边徐徐拔出振动棒，同时不得将棒斜拔或横拔；不得在停止振动后把棒拔出，以免造成混凝土有空洞。
参考文献
[1] JTJ024-85.路桥梁地基与基础设计规范.
[2] 公路桥涵施工手册
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。