|
Research on Construction Technology of Underwater Platform of Yellow River Bridge
魏松波 WEI Song-bo
（中交第二航务工程局有限公司，武汉430040）
（CCCC Second Harbor Engineering Company Ltd.，Wuhan 430040，China）
摘要：本文以运宝黄河大桥水中承台为研究对象，结合该黄河大桥的地质、水文、气候条件及桥梁规模、技术特点等因素，对水中钢围堰施工、大体积砼施工、水中承台施工进行了讨论。施工过程中遵循先进性与适用性相结合的原则，施工方案的可行性及操作性强。积极推广“四新”技术，坚持“高标准、高质量、科研先行”的原则，通过创新提高施工效率和工程质量水平，运宝黄河大桥的建成通车对以后黄河中特大桥的施工有一定的指导和参考意义。
Abstract: This paper takes underwater bearing platform of Yunbao Yellow River Bridge as the research object, and discusses the construction of steel cofferdam, mass concrete and underwater bearing platform in combination with the geological, hydrological, climatic conditions, bridge scale and technical characteristics of the Yellow River Bridge. The construction process follows the principle of combining advancement with applicability, and the construction scheme is feasible and operable. It actively promotes the "four new" technologies, adheres to the principle of "high standard, high quality, and scientific research first", and improves the construction efficiency and engineering quality through innovation. The completion and opening of the Yunbao Yellow River Bridge have certain guidance and reference significance for the construction of the Yellow River Bridge in the future.
关键词：黄河大桥；水中钢围堰；大体积砼；水中承台
Key words: Yellow River Bridge；underwater steel cofferdam；mass concrete；underwater platform
中图分类号：U44；TU7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2021）01-0134-03
0 引言
黄河作为母亲河，发源于青海省查哈西拉山的扎曲，北麓的卡日曲，自西向东分别流经青海省、四川省、甘肃省、宁夏省、内蒙古省、陕西省、山西省、河南省及山东省九个省（自治区），三百个县市。随着我国基建的迅猛发展，目前在黄河上已经架起了一百多座造型美观、工艺先进、结构新颖、气势非凡的铁路公路桥。本文以运宝黄河桥水中承台的施工技术为研究对象，对水中围堰施工及大体积砼施工的要点进行阐述，对以后黄河中特大桥的施工有一定的指导和参考意义。
1 项目概述
运宝黄河大桥位于山西省芮城县，是连接中国山西省与河南省的过河通道，位于黄河水道之上，是国家高速公路网南北纵线呼和浩特—北海高速公路（国家高速G59的重要组成部分。运宝黄河大桥跨越黄河三门峡水库库区，距上游的风陵渡黄河大桥75km，距下游的三门峡黄河大桥35km，距下游三门峡水库大坝51.4km。
桥址区地形平缓，场地稳定性较好，地基稳定性较差。所有承台均位于粉土、细砂层中。其中饱和粉土、细砂具有液化性，地基液化等级为轻微～严重。说明：桥址区内地表水、地下水对钢筋及混凝土结构具有轻微腐蚀性，承台砼采用防渗砼，防渗等级为P8。
2 水中承台总体施工步骤
步骤一：
拆除钢平台与支便桥间的钢面板和平联，预留拉森钢板桩/锁扣钢管桩围堰施打空间。
步骤二：
①钢护筒和钢管桩上焊接牛腿，安装上层围檩和外层定位框；②80t履带吊配合DZ90振动锤由上游向下游进行钢板桩/钢管桩围堰施打。
步骤三：
抽水吸泥、由上至下分层按设计标高安装围檩。
步骤四：
①整平基底；②水下砼封底。
步骤五：
①抽水，割除护筒，凿除桩头；②按设计要求绑扎钢筋，布设冷却水管，分2层浇筑承台。
3 水中钢围堰施工
3.1 钢围堰设计
主墩钢围堰为矩形，平面尺寸35.2m×24.6m，围堰距承台边1.6m。围堰顶高程+320m，底高程+296m，围堰高度24m，施工高水位+319m，泥面高程303m。
采用进口24m SP-Ⅵ型钢板桩进行围堰施工，设置4层2HM588×300围檩，选用?准630×12钢管做为内支撑。为保证内围檩和内支撑的刚度、强度及稳定性，严格按照计算确定的规格、材质选定施工用材。
3.2 施工工艺流程
3.3 定位牛腿施工
用水准仪在钢护筒和钢管桩上测出牛腿安装标高，用红油漆标示。将加工好的牛腿吊至标记处进行焊接，确保所有牛腿在同一平面上。
3.4 围檩、导向装置安装
钢板桩采用内外双导向控制，以围檩支撑体系为内导向，利用钢管桩上设置的牛腿焊接外侧定位框作为外导向；内侧导向采用2工56a型钢，外导向采用工25型钢；两层导向间距比钢板桩有效厚度大8cm，以利于钢板桩插打。
在平台上制作围檩和导向装置，试拼后利用履带吊或龙门吊分段吊运安装就位。
3.5 围堰体系转换、抽水、吸泥
3.5.1 上层围檩体系转换
钢板桩插打完毕后，在钢板桩内侧相应的标高上焊接牛腿，将最上层围檩系统固定在钢板桩上，同时拆除钢护筒和钢管桩上的牛腿。
3.5.2 围堰内抽水、吸泥
采用4台大功率水泵抽水，当标高达到第二道围檩以下0.5m时，停止抽水，测量人员利用水准仪在钢板桩内侧上测出第二层围檩牛腿安装标高，并用红线标示，焊接牛腿，利用履带吊将加工好的围檩系统安装到位。循环施工直到安装完成第四层围檩。
吸泥开挖分三次，第一次在第二道围檩安装完成后进行，第二次在第三道围檩安装完成后，如此循环至第四道围檩。每次吸泥前必须将围堰内抽水恢复至围堰外水位标高，直到围堰内底标高达到封底砼底标高则结束吸泥。
将2台空气吸泥机布置在围堰的内壁两侧对称吸泥，吸泥的方向为上游向下游方向移动。由于吸泥过程中吸泥机排水量过大，需要准备两台大功率水泵给围堰内部补水，防止内外水头差过大引起刃脚翻沙。在吸泥后期，潜水工要配合吸泥，采用逐段清理、逐段检查的方法，当吸泥效果不好时采用高压射水配合方式进行。吸泥完毕后要按方格网坐标点逐点量测高程。
3.6 围堰封底
3.6.1 封底前准备
在围堰内河床底部铺设一层土工布或石棉瓦，用片石或废弃砼试块将土工布边或石棉瓦压实，防止封底砼夹泥；在砼浇筑前采用高压水泵对护筒表面进行清洗，以确保砼与护筒之间的握裹力满足要求。
首批封底砼采用集料斗供料，待首封完毕后再用泵车供料至小料斗继续浇筑，小料斗采用δ=3mm钢板制作，便于人工转运。
3.6.2 搭设封底操作平台
钢板桩围堰施工完成后，利用最上面一层钢板桩围堰的内撑作为主梁，在上面铺设工56型钢和木跳板、挂设安全网作为搭设封底砼操作平台。在平台上架设导管固定架、料斗，并焊接固定。
3.6.3 导管布置
封底砼导管采用内径?准273mm、壁厚δ=8mm的无缝钢管，连接采用快速螺纹接头。导管底部距离河床面15cm，导管顶口与集料斗相接，用拔球法灌注水下封底砼。
3.6.4 封底砼浇筑
①测量准备。3kg重测量锤10个，测绳20根×30m。各浇筑点及测点处平台标高应提前测出，并用油漆标示，作为计算砼浇筑厚度的依据。
②水下砼浇注。
1）封底。
封底前，用测深锤测出导管下口与河床距离，利用手拉葫芦调整至15-20cm。
在小料斗内涂抹黄油，并铺塑料膜，用塞子堵住管口并用吊车挂住塞子。集料斗贮料，然后打开集料斗出料门，让砼进入浇注小料斗，当小料斗内充满砼时，拔塞，同时集料斗连续放料，完成导管封底砼浇注。首批封底砼浇注完成后，导管埋深在0.5m。
首封完成后为加快封底速度，采用泵车将砼泵送到小集料斗继续浇筑。
注意事项：在第一根导管封底完成后，其余导管在封底前必须测量导管底口砼面的标高，防止导管底口被砼埋住导致封底失败。
2）砼正常灌注。
正常砼灌注采用斜向推进一次到位。
3）终浇。
封底砼顶面标高控制在10cm范围内，根据实测砼面高程确定该点是否终浇，终浇前上提导管适当减小埋深，排空导管内砼，使砼表面平整。
3.7 围堰抽水、堵漏
封底的混凝土强度达到设计强度的90%时方可抽水。抽水过程中，观察钢板桩侧壁有无漏水现象，漏水应及时用过筛炉渣、木屑、粘土（按比例1:1:1）拌合物进行堵漏，漏缝较深时，将炉渣拌合物装入袋内，到水下适当深度处倒炉渣堵漏。漏缝较深时，宜采用土工布进行填塞后再用拌合物或薄膜进行堵漏。
3.8 钢板桩拔出
承台施工完成、墩身施工出水、砼达到设计强度后，可将钢板桩拔出再利用。
4 大体积砼施工
4.1 砼配合比要求
大体积混凝土的配合比应遵循以下总的原则：应采用低水化热水泥，掺加粉煤灰及外加剂，降低混凝土的入仓温度等措施，以减小混凝土的水化热，改善混凝土的性能。混凝土的性能要求如下：
砼强度：C35；
初凝时间：不小于20小时；
粗骨料粒径5～25mm；
塌落度：16～18cm；
砼应具备良好的流动性、和易性、泵送性能。
4.2 砼浇筑
承台混凝土浇筑采用泵车浇筑，直接泵送进入浇筑位置。第一次浇筑的操作平台利用第五层内围檩，围檩上铺设I56工字钢，间距0.8~1.0m，工字钢上用木跳板平铺，方便操作工人浇筑砼。第二次浇筑的操作平台利用第三层内围檩搭设。
混凝土分层浇筑、分层振捣，分层下料，分层厚度不大于0.3m，沿横桥向进行。
由于承台砼一次浇筑方量较大，泌水多，在砼浇筑过程中应采用竹编箩筐作为集水井，用污水泵抽取砼泌水。
混凝土浇筑完毕后，在顶部混凝土初凝前，对其进行二次振捣，并压实抹平。
4.3 砼温控措施
4.3.1 冷却水管埋设
主墩承台布设四层冷却水管，其余承台布置三层冷却水管，冷却水管采用?准32mm的铸铁水管。冷却水管接头采用胶管接头（胶管内径等于钢管外径），接头处缠粘胶带，确保其不漏水。
4.3.2 温控措施如下：
①优化混凝土配合比。
②控制混凝土浇筑温度。
③在施工间歇期间，在混凝土终凝后将冷却水管的循环水抽入围堰内约10cm深，进行蓄水养护以防止混凝土表面出现裂缝。
④冷却水管安装后，通水试压，保证在0.5MPa压力下不渗漏。当砼浇筑到水管标高后，应立即开始通水降温，以确保砼体内外温差小于25℃。内外温差通过预埋在混凝土中的测温元件测量。
4.4 砼养护、施工缝处理
混凝土强度达到2.5MPa之前，禁止承受人员、运输工具、模板和支架等荷载；养护水采用淡水，洒水养护应根据气温情况控制时间间隔，以保持表面湿润为宜，气温低于＋5℃时，采用彩条布覆盖。
下道工序施工前，进行人工凿毛，要求完全清除混凝土表层浮浆，露出粗骨料颗粒。后一层混凝土灌注前，应先铺一层1.0cm厚的水泥浆。
5 结论
水中承台施工需要我们施工人员在施工时规范施工程序，严格按照施工图纸和技术指导的要求进行施工，同时要不断在实际中探索施工技术，实践出真知，理论与实际结合才能达到技术不断进步的目的。通过对运宝黄河桥水中承台施工技术的研究和成功运用，对后续类似施工起到了一定的指导作用。
参考文献：
[1]戴鹏.大跨度悬索桥隧道锚施工关键技术[J].公路与汽运，2012（06）.
[2]费文彬.浅谈转体桥施工关键部位控制重点[J].公路交通科技·应用技术版，2015.
[3]雷先昌.水中大体积砼施工技术[J].科技创业，2013（2）.
[4]宋贻.水中承台围堰施工技术探讨[J].路桥航运交通，2010（12）.
[5]王彪.忠县长江大桥10#桥墩深水基础钢围堰施工技术[J].2009（12）.
[6]张刚.苏通大桥北主墩深水基础施工技术研究与应用[D].重庆大学，2013. |
