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1、11#主墩水中承臺施工方案一、工程概況沙坡頭黃河特大橋位于寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)縣常樂鎮(zhèn)小灣村西側，向西穿越騰格里沙漠東南流動沙丘與孟家灣段路線相接，系上海至武威公路中寧至孟家灣段跨越黃河的一座特大橋梁。橋址區(qū)屬黃河上、中游，黃河自黑山峽進入該區(qū)域，向北急轉東流，經(jīng)下河沿進入沖積平原，屬于V級航道。主河道寬250米，施工常水位H=1241.20m，實測水位H=1241.00m，水深6.0m7.0m，水位漲落高度1.0m，水流平均速度3m/S。沙坡頭黃河特大橋中心里程K59+020，水中11#墩中黃河中間，墩身高度55.4m，墩身底單柱截面尺寸為8.02.0m，采用雙柱薄壁空心墩結構形式，墩身中間采2、用兩系梁連接，承臺尺寸28.813.24m（長寬高），承臺底設計高程H1235.00m，土質為卵石土，河床地質卵石層8m10m深，其承載力=10001200Kpa，18根2.0m鉆孔灌注樁基礎，樁長 64m。根據(jù)現(xiàn)場測量得的數(shù)據(jù)可知：目前河床標高為1234.10m，比設計承臺底低0.90m，但由于鋼套箱封底厚度為100cm，加之主橋11#墩樁基估計在12月底才能施工完畢，屆時河床標高將會有所升高，所以我施工單位選擇鋼套箱施工進行施工符合實際，它將優(yōu)越于其它施工方案。二、11#承臺鋼套箱圍堰施工(一)、承臺施工工藝流程套箱主要由三部分組成，即側板、分隔倉和懸吊支承系統(tǒng)。樁基施工完畢，拆除阻礙套箱3、側板下沉的部分鉆孔工作平臺，在鋼護筒上設置套箱懸吊支承系統(tǒng)，然后分塊安裝或整體吊裝套箱側板，完成套箱側板后下沉就位并對套箱進行整體加固。套箱加固完畢后，進行套箱封底砼和承臺施工。具體步驟見工藝流程圖：圖1-1 11#號墩水中承臺施工工藝流程圖下沉鋼套箱測 溫綁扎墩身與破冰棱伸入承臺鋼筋通冷卻水養(yǎng)護驗收承臺拆除外側的鉆孔平臺支架拼裝套箱側板（邊拼邊支撐穩(wěn)固）混凝土原材料檢驗布置散熱管、搭管架灌注封底混凝土拔除鋼管樁、找平鋼套箱圍堰內河床混凝土拌合運輸混凝土拌合運輸澆筑承臺混凝土搭設封底混凝土灌注平臺及下導管套箱內部導向系統(tǒng)鋼套箱圍堰內抽水鋼筋加工運輸綁扎承臺頂層鋼筋綁扎承臺底層鋼筋割導管、鑿樁頭4、驗樁在鋼護筒頂焊鋼套箱支架系統(tǒng)（一） (二)、鋼套箱設計1、套箱頂標高的確定套箱頂面標高設計考慮施工常水位H=1241.20m，現(xiàn)實測水位H=1241.00m，設計冬季流冰水位H=1241.55m，水深6.0m7.0m，水位漲落高度1.0m，水流平均速度3m/S，浪高小于0.5m。由于本套箱需在冬季施工，所以本套箱頂標高可取H=1242.00m，比流冰水位高出0.45m。2、設計參數(shù)及計算結果荷載種類a、套箱自重（包括套箱分隔倉、側板、支撐定位系統(tǒng)）；b、新澆封底砼自重（封底砼取1.0m厚）；c、新澆結構砼自重（包括結構砼澆筑時的施工荷載）；d、按C=3.0m/s的流速所產(chǎn)生的動水壓力；e、5、設計水深的靜水壓力。計算工況、荷載組合及計算結果階段一工 況：整體套箱吊裝，荷載組合： a，計算內容：套箱側板、吊裝支撐系統(tǒng)受力計算；階段二工 況：套箱封底抽水前，荷載組合： a+d，計算內容：套箱側板、定位系統(tǒng)及加固措施的受力計算；階段三工 況：套箱封底抽水后，荷載組合： a+b+c+d+e，計算內容：套箱整體穩(wěn)定性驗算；封底砼厚度、套箱支撐體系分析。（三）、鋼套箱施工工藝1、鋼套箱結構形式套箱由側板、吊裝支撐系統(tǒng)、導向定位系統(tǒng)及分隔倉組成。套箱側板：面板用=6mm鋼板，貼面加肋采用槽鋼10作為水平向加強肋，間距為40cm，采用槽鋼10作為豎向加強肋，間距為40cm；外面再采用工字鋼I16作6、豎向加強肋，間距為80cm。采用大塊拼裝而成，用螺栓連接。側板與側板的連接均用10010010角鋼，側板設水平與豎向拼接逢。鋼套箱周邊尺寸比承臺設計尺寸每邊加寬10cm，鋼套箱底邊比承臺底低1.5m，頂邊高出施工水位1.0m，按設計水深計算，鋼套箱的高度為8.5m，因此鋼套箱內部尺寸為：長：29.0m，寬：13.4m，高：8.5m，鋼套箱作為承臺模板。鋼套箱加工成3節(jié)：最下節(jié)設計高度為河床面以上1m，高度為2.5m，相鄰節(jié)高度為3m，最上節(jié)為河床面至施工水位線上1.0m高度，其高度為3.0m。橋梁下部結構施工完成后，拆除上1節(jié)鋼套箱，其下2節(jié)不再拆除。吊裝支撐系統(tǒng)：由于鋼套箱尺寸大、水又深，為7、防止水的側壓力對鋼套箱產(chǎn)生較大變形，故鋼套箱內設水平支撐二層，支撐骨架橫橋向為50010mm鋼管，順橋向為30010mm鋼管每層支撐橫橋向2道，順橋向5道，支撐相交處采用焊接，并用=10mm的鋼板進行加固。吊裝支架安設在鋼護筒上，采用高為3.0m懸臂長度為1.6m的支架，支架主撐用220mm，附著斜撐用100mm，主撐頂端安設導向定滑輪。鋼套箱及支撐系統(tǒng)示意圖詳見圖1-2及鋼套箱懸吊系統(tǒng)示意圖詳見圖1-4導向定位系統(tǒng)：在每節(jié)鋼套箱的內側以中心為對稱，焊接長度為2.5m的定位鋼支撐，鋼支撐用220mm、I20a、及757510組合焊接而成。施工過程中，應千萬注意支撐外側角鋼的垂直性和水平位置的精8、確性。為防止鋼套箱在下沉過程中因流水過急受到阻礙，可配備2個20T的手拉葫蘆進行鋼套箱牽引。鋼套箱定位系統(tǒng)示意圖詳見圖1-3套箱分隔倉：由于鋼套箱尺寸較大，當澆筑封底混凝土，避免導管下部的混凝土形成錐體狀，擴散不均勻，封底不嚴密，所以在套箱底部設混凝土分隔倉，分隔倉為內部平面布設標準尺寸為2.52.5m，高1m。邊緣空隙大于2.5m時應增設分隔倉，內部設此尺寸一則滿足施工需要，二則避免與樁基礎發(fā)生沖突。分隔倉采用=10mm鋼板焊制而成。鋼套箱分隔倉示意圖詳見圖1-52、鋼套箱施工 (1)、平臺的拆除、恢復與測量準備工作平臺鉆孔灌注樁施工完畢，拆除原承臺外圍的阻礙鋼套箱側模下沉的鋼管樁及平臺平聯(lián)9、部分，保留平臺鋼套箱中間的部分，再用長臂挖掘機找平承臺外圍的河床部位，防止在鋼套箱下沉到位時，有較大的石頭或起伏過大的河床對頂住鋼套箱局部而發(fā)生傾斜。部分平臺的拆除與測量等準備工作穿插進行。鋼套箱外側的平臺第一跨(最外側兩排鋼管樁)應予以保留和補充；同時，剩余平臺在樁基鋼護筒上口按支架吊點系統(tǒng)要求進行縱橫向工字鋼連接，將承臺點全部轉移到鋼護筒上。(2)、鋼套箱加工與試拼裝鋼套箱在黃河西岸專用加工場地由專業(yè)人員進行加工，加工完成后，首先在加工場地內試拼裝，檢驗產(chǎn)品加工質量，如剛度、平整度、接縫錯臺、接縫嚴密性、螺栓孔等是否滿足要求，如果不滿足，必須修整再次試拼裝，直到達要求后，方可拆除，分塊通過10、翻斗車運輸至水中作業(yè)臺上。(3)、鋼套箱下設的主要工序由于受工期限制，主橋水中承臺需進行冬季施工，為了減少鋼套箱的下沉時間，現(xiàn)將以前鋼套箱下沉方案順序修改為：拼裝側模的第一節(jié)在側模內側焊接導向定位系統(tǒng)在平臺上安設吊點支架拆除原承臺外圍的鋼管樁及阻礙鋼套箱側模的下沉的平臺部分用長臂挖掘機找平承臺外圍的河床部位下沉第一節(jié)鋼套箱拼裝及下沉第二節(jié)側模拼裝及下沉第三節(jié)側模拆除平臺及拔除平臺內的鋼護筒用長臂挖掘機找平承臺范圍內的河床部位拼裝及下沉分隔倉水下混凝土封底邊抽水邊焊接內圈梁及鋼管內支撐承臺施工。(4)、套箱的安裝、定位及加固由于鋼套箱整體重量約145T，考慮到施工方便易控，我施工單位經(jīng)研究決定，11、在鋼套箱每節(jié)距上端50cm處共布設14個主起吊點。吊裝支撐架沿承臺四周14個樁基全部布置，14個主起吊點均設在吊裝支撐架上，吊裝支撐架與加勁鋼管斜支撐均采用活動鉸連結，鉸只考慮承受豎向拉力，吊裝時吊索所產(chǎn)生的水平力由吊裝支撐架平衡，并且每個支撐桿頂部安裝定滑輪。(5)、鋼套箱拼裝與下沉作業(yè)平臺二次加固與補強完畢，將鋼套箱板分塊運輸至作業(yè)平臺上，按編號組裝，分塊分節(jié)在平臺上拼裝。拼裝時采用汽車吊吊模，人工配合組裝。第一，依據(jù)設計圖，首先安裝底節(jié)套箱模板，分塊用螺栓連結緊密，底節(jié)形成封閉的環(huán)，上下左右節(jié)與節(jié)之間的接縫采用橡膠墊連接，保證密封不滲水。之后焊接混凝土分隔倉，分隔倉可事先加工，在現(xiàn)場組合12、焊接成整體。在拼接過程中，可利用鋼護筒的牛腿作為臨時支撐平臺。第二，鋼套箱下沉前，在每節(jié)鋼套箱的內側以中心為對稱，焊接長度為2.5m的定位鋼支撐，鋼護筒最外側按與鋼套箱內側間距設置導向工字鋼，防止鋼套箱整體下沉時偏位。然后采用14個手拉葫蘆通過定滑輪導向吊裝系統(tǒng)將鋼套箱吊起，使之離開鉆孔平臺，拆除防礙其下沉的搭設平臺用的木板、工字鋼等，然后用手拉葫蘆逐漸下沉鋼套箱。在整個下沉過程中，采用14個10T手拉葫蘆同步作業(yè)，下沉第一節(jié)時應對鋼套箱四腳點進行精確抄平和定位，從而保證鋼套箱垂直下沉。第三，依據(jù)底節(jié)的拼裝方法，拼接第二節(jié)，之后安裝第一層內圈梁，內圈梁采用2根I20b型工字鋼直接焊接在鋼套箱內13、側壁上，其作用是將內鋼支撐與套箱側壁聯(lián)結在一起，避免單根鋼管頂在面板上產(chǎn)生應力集中，該工字鋼在水平上形成封閉的環(huán)狀。依第一節(jié)的方法，下沉鋼套箱。第四，依照第二節(jié)的方法，拼接第三節(jié)鋼套箱與第二層內圈梁，下沉鋼套箱。鋼套箱著床后，緩慢下放，使之切入覆蓋層中，穩(wěn)定于河床上。若鋼套箱有偏移傾向，在鋼套箱頂上加配重使之平衡下沉。鋼套箱穩(wěn)定后，再在四周鋼護筒的外側壁準確加以固定，拆除鋼套內側所有平臺(鋼護筒吊點支架系統(tǒng)不拆除)和采用汽車吊吊振動錘振動拔除鉆孔平臺鋼管樁，再用長臂挖掘機將河床內的大卵石清除，當下沉至離設計底面標高還有50cm時，用長挖機進行四周進行清底，待鋼套箱緩慢下沉到設計標高后，對鋼套箱14、切入土層的情況進行檢查，保證切入土層充分，必要時，需要派潛水員下水檢查。經(jīng)檢查合格然后，即可進行水下混凝土封底。 3、分隔倉與鋼管內支撐的安裝由于在鋼套箱外側模下沉過程中，考慮到二次搭設平臺周期時間長，而主橋承臺施工可能要在12月底至元月份，屬于冬季施工。為縮短工期，加快施工進度，所以分隔倉與鋼管內支撐均在鋼套箱整體側模下沉到位后將中間施工平臺及鋼管樁全部拆除后再進行安裝。具體做法是在鋼套箱整體側模下沉到位后，將河床初步平整，可在鋼套箱內外側拋填小片石或卵石進行填平，然后再搭設臨時輕型分隔倉拼裝平臺。由于整體分隔倉較輕，重量不到2T，所以將吊點轉移至的套箱側模上，通過扁擔梁整體吊起，拆除臨時平15、臺再進行下沉分隔倉。分隔倉下沉到位后，再進行混凝土的封底。當封底砼強度達到設計強度后，邊抽水邊在已焊接好的內圈梁上焊鋼管內支撐。(四)、混凝土封底封底混凝土擬采用100cm厚。1、施工方法方法一：采用分隔倉法。導管的平面布置：導管數(shù)量及在平面上，以每個分隔倉為單位布設，能使各導管有效半徑互相銜接。導管的立面布置：在圍堰頂搭設灌注支架，以懸掛漏斗及導管。支架頂部設置灌注平臺，平臺上搭設有儲存混凝土的料槽。灌注順序：灌注從一端開始，分倉逐個進行，拔出導管向后周轉用。灌注結束：一個導管灌注高度已達設計標高，該導管灌注工作即告結束。清理基底：封底混凝土施工完成后，進行抽水，清理封底混凝土表面的浮漿鑿平16、。方法二：采用不下分隔倉法。此法施工難度較大，封底效果不佳，但能減少下設分隔倉這道工序，縮短工期。本法主要采用泵送混凝土法多點快速灌注，整個封底利用3排(每排4根)12根導管，根據(jù)計算首盤混凝土方量，加工大型儲料斗，按水下混凝土灌注方法進行封底。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，為方便施工，混凝土灌注采用從下游端開始依次倒移向上游前進施工。整體要求：在灌注混凝土過程中，要連續(xù)、多點、由下游向上游快速澆筑。混凝土的塌落度控制在1820cm，必要時，可摻加粉煤灰或高效緩凝劑，以提高混凝土的流動性、延長混凝土的初凝時間。為保證封底混凝土與鋼護筒壁間的粘結力，在封底前，用特制的鋼絲刷將封底混凝土范圍的鋼護筒外壁表面附17、著物清除干凈。2、 澆筑封底砼套箱安裝完成后，為安全起見，盡快實施封底砼的澆筑工作。我部擬同時投入兩臺拌合站澆筑封底砼，拌合站的拌合能力為100m3/h，封底砼厚度為1m，封底砼方量約為410m3，因此兩臺拌和站的拌和能力可以滿足砼干澆要求。封底砼采用C30早強砼，砼在澆筑過程中，須嚴格控制砼各點的分布厚度，確保封底砼的質量。在砼封底過程中，為了避免水位壓力差破壞尚未達到強度的封底砼，在河水面以上510cm處的套箱壁割除直徑為20cm孔洞，從而保證套箱內水位與黃河水相平，并要求兩天后及時將其孔洞進行堵焊；或用一臺水泵根據(jù)水位差值進行跟班抽水。(五)、鋼護筒切割、封底砼整平及樁頂處理當封底砼強度18、達到設計強度，先抽干堰內積水，并注意邊抽水邊加內支撐，后即可用氧炔焰割除鋼護筒，同時將封底砼及鋼套箱內壁的泥漿沉淀用淡水沖洗干凈，并停止抽水，在隔水條件下進行鋼護筒切割處理，鋼護筒切割標高為1235.17m。由于封底砼是按干處澆筑方式進行的，因此，封底砼表面高差起伏不大，可按設計標高，進行人工鑿除整平砼。若封底砼產(chǎn)生微小滲漏時采用水玻璃補漏。樁頭破除前須將鋼筋剝除，然后采用風鎬人工破除樁頭達到設計標高，同時要求達到砼新鮮面。三、承臺鋼筋及砼施工(一)、承臺鋼筋加工制作鋼筋采用陸地鋼筋棚加工成半成品，現(xiàn)場綁扎安裝的方法施工；承臺鋼筋按砼澆筑工藝兩次綁扎到位。第一次承臺底層鋼筋、架立鋼筋和墩身預埋19、筋，第二次（第二層砼澆筑前）綁扎承臺頂層鋼筋和墩座預埋筋骨。為施工方便，墩身及墩座預埋筋在承臺內不設接頭，所有接頭可安排在墩座內錯頭。由于承臺鋼筋用量大、面積大、層數(shù)多，需設必要的架立鋼筋和勁性鋼支撐。承臺內的墩身、墩座預埋筋的固定可單獨設置勁性定位骨架。在鋼筋安裝過程中樁基錨固筋與承臺鋼筋的位置沖突時，采用適當調整樁基錨筋的方式解決。(二)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)安裝為降低承臺砼的水化熱，在承臺內需要設置冷卻水管，冷卻管安裝按設計圖紙要求隨鋼筋逐層同步進行，承臺內共設三層冷卻管，第一次鋼筋綁扎時在承臺內設一層冷卻管，第二次鋼筋綁扎時在承臺內設兩層冷卻管。冷卻管應與特制勁性骨架和架立鋼筋固定成整體，并20、在澆筑承臺前按要求預埋測溫點（承臺四周及中間部位均應埋設），冷卻管進水口用鋼板臨時封堵焊固，出水口用軟膠管引至套箱外用鐵絲扎緊上口，使用時打開，保證冷卻管循環(huán)水的暢通。(三)、 預埋件設置承臺內的預埋件主要包括塔吊安裝所需的預埋件、墩身施工所需預埋件、0#塊和1#塊支架預壓所需預埋鋼板等。所有預埋件均應根據(jù)其設計位置，鋼筋綁扎的同時，砼澆筑前進行準確預埋。預埋件施工時，均設置安裝定位框，若定位框與承臺鋼筋“打架”時，適當調整承臺鋼筋，以保證預埋構件的位置準確，要求所有預埋件都作深埋處理，使用時剝開表層砼，并進行防腐處理。(四)、大體積砼澆筑1、大體積砼原材料要求承臺大體積砼采用硅酸鹽42.5R21、水泥，其性能指標應符合(GB175-1999)的要求。細骨料采用顆粒豎硬、級配良好、粒徑小于5mm的天然潔凈河砂，細度模數(shù)為2.32.9，含泥量小于2%，泥塊含量小于0.5%。粗骨料由質地堅硬、粒徑范圍宜在525mm符合連續(xù)級配要求的碎石或礫石組成，氯離子含量小于0.03%。使用時必須用淡水沖洗，含泥量控制在不大于0.5%。不得采用可能發(fā)生堿骨料反應的活性骨料。在配制高性能砼時，宜適當摻加優(yōu)質摻合料，摻合料質量要求穩(wěn)定，并附有品質的性能參數(shù)及商品質檢證書。砼外加劑應根據(jù)需求選用，并符合“砼外加劑”（GB8076，JC473）的有關規(guī)定，所有外加劑中氯離子含量不宜大于水泥質量的0.02%。拌和用22、水的氯離子含量不宜大于200mg/L。2、砼拌制與入模砼初凝時間不小于15小時，塌落度控制在818cm。砼養(yǎng)護和冷卻循環(huán)水24小時監(jiān)控，監(jiān)控期限以大體積砼體內外溫差穩(wěn)定溫度不大于25C為止。承臺砼澆筑采用2臺砼輸送泵泵送入模。澆筑砼垂直距離大于2m時均采用串筒輸送。3、砼攤鋪與振搗承臺砼澆筑時，水平分層進行，每層澆筑厚度控制在30cm左右。采用70mm插入式振動棒振搗密實。振動器移動間距不應超過振動器作用半徑的1.5倍；與側模應保持510cm距離；插入下層混凝土510cm。對每一振動部位，必須振動到該部位混凝土密實為止?；炷恋臐仓B續(xù)進行，如因故必須間斷時，其間斷時間應小于前層混凝土的初凝23、時間或能重塑的時間。(五)、大體積砼施工采取的溫控措施1、降低水泥水化熱。水泥水化熱溫升主要取決于水泥品種，水泥用量及散熱速度等因素，因此施工中選用水化熱較低的硅酸鹽水泥。同時為減少混凝土配合比中的水泥用量，在確保混凝土強度及坍落度條件下，考慮摻和粉煤灰等摻合料及外加劑，從而減少混凝土配合比中的水泥用量，降低混凝土的水化熱溫升，控制最終水化熱。2、控制混凝土的澆筑溫度。澆筑溫度是指混凝土經(jīng)拌和，運輸至模板內的溫度，澆筑溫度控制在20左右。降低混凝土的澆筑溫度的措施一是盡量采取夜間澆筑，二是對混凝土原材料進行預冷降溫。3、埋置水平冷卻管。即在混凝土澆筑前預先埋入冷卻管，利用管內的冷水帶走混凝土內24、部的部分熱量，從而降低混凝土內部的最高溫度。為檢驗施工質量和溫控效果，在承臺水平軸線附近同一豎直斷面各層中埋設溫度傳感器，布設溫度測點，進行24小時溫度監(jiān)測。當發(fā)現(xiàn)進出水口溫差過大或過小，或者水溫與混凝土內部溫度的差值超過20時，應及時調整水溫或流量，防止水管周圍因較大的溫度應力而產(chǎn)生裂縫。4、蓄熱灑水法養(yǎng)生砼的養(yǎng)護采用 “內散外蓄”的辦法，將砼內外溫差控制在200C以內，因此從砼澆筑起至通水結束時間內派專人負責每隔2小時測量砼內部溫度，并對測量記錄及時分析。在承臺混凝土的施工過程中，可以在沉井或鋼套箱的頂部作業(yè)平臺上用篷布進行覆蓋，在混凝土澆筑完畢，在其承臺上部的平臺上均勻布置8個煤爐進行蓄熱保溫養(yǎng)護，其它如灑水、通風、測溫、冷卻管等施工嚴格按設計圖紙和冬季混凝土的一般規(guī)定執(zhí)行。砼澆筑完畢待終凝后，同樣布置8個煤爐進行蓄熱保溫養(yǎng)護并在上表面用淡水蓄水養(yǎng)護，蓄水深度應在30cm以上，以推遲砼表面水分的迅速散失，控制砼表面溫度與內部中心溫度及與外界氣溫的差值，防止砼表面開裂。四、拆除鋼套箱當砼強度達到設計強度的75%左右，可安排拆除鋼套箱。鋼套箱按加工時的分塊逐一拆除，套箱底蘭不用拆除，但須對其修割平整。