青島海灣大橋混凝土套箱施工工藝簡介
混凝土套箱在青島海灣大橋承臺施工中成功的應(yīng)用，為其在橋梁施工中的推廣奠定了堅實的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：混凝土套箱，預(yù)制，運輸，安裝
一、 工程概況
青島海灣大橋位于膠州灣北部，起于青島側(cè)膠州灣高速公路李村河大橋北200m處，設(shè)李村河互通與膠州灣高速相接，終于黃島側(cè)膠州灣高速東1km處，順接在建的南濟青線，中間設(shè)立紅島互通與擬建的紅島連接線相接，主線全長26.767km，其中跨海大橋25.880km，黃島側(cè)接線長0.827km，紅島連接線長1.3km。
青島海灣大橋工程橋墩承臺施工中，淺浪區(qū)施工單位選擇了混凝土套箱作為承臺的施工圍堰。該工藝主要由砼套箱、鋼套箱、吊裝系統(tǒng)、反壓系統(tǒng)、膠囊止水和焊接系統(tǒng)共六部分組成。
二、 混凝土套箱工藝綜述
混凝土套箱為有底無隔墻、空箱鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，做承臺施工模板用，且承臺混凝土澆筑后不拆除混凝土套箱，利用混凝土套箱對承臺起到保護、防腐作用。混凝土套箱上部安裝臨時鋼套箱圍堰，創(chuàng)造承臺干施工條件，待承臺施工完成后拆除鋼套箱圍堰。
套箱與承臺尺寸相對應(yīng)，根據(jù)不同承臺的尺寸，套箱分為D、E、F三類，其具體尺寸也各不相同。單個套箱混凝土48.8m3—56.8m3不等，鋼筋10.3t—13.9t不等，預(yù)埋件重2t，整個套箱重120t—140t不等。
混凝土套箱采用200t起重船吊裝在1000t方駁上運輸，現(xiàn)場采取200t起重船安裝。混凝土套箱安裝后頂面高程為+0.3m（黃海高程），混凝土套箱吊裝套在4根灌注樁上，下落至設(shè)計標(biāo)高位置-3.27m，利用吊架和吊桿臨時懸掛在灌注樁鋼護筒上，并利用反壓牛腿等設(shè)施臨時固定，防止高潮時套箱上浮。混凝土套箱底板與灌注樁鋼護筒之間用充水膠囊止水，膠囊上部套箱底板與鋼護筒之間的縫隙灌C35細(xì)石混凝土封堵。利用低潮時間抽干混凝土套箱內(nèi)的水，將套箱底板上的預(yù)埋件與鋼護筒焊接成一體進行永久固定。焊接完畢后拆除吊架和吊桿，割除鋼護筒剩余部分，完成體系轉(zhuǎn)換。體系轉(zhuǎn)換完成后安裝混凝土套箱上部的止水鋼圍堰。整個套箱內(nèi)水抽干形成干地施工條件后進行承臺施工。承臺施工完成后拆除止水鋼圍堰，拆除套箱上的預(yù)埋圓臺螺母，封堵圓臺孔。整個套箱預(yù)制、安裝及承臺現(xiàn)澆工程結(jié)束。
三、混凝土套箱預(yù)制
砼澆筑采用水平分層澆筑法：根據(jù)青島海灣大橋土建相關(guān)文件，水平分層厚度不大于30cm；設(shè)計入模砼坍落度為10cm～12cm。砼澆注順序：先澆筑底板，后澆筑側(cè)壁。由于套箱底板與側(cè)壁之間無倒角，且內(nèi)模壓漿板寬50cm，此處振搗要特別注意，振搗棒要盡量水平放置，反復(fù)抽動，避免漏振或氣泡過多。澆筑砼的關(guān)鍵是要掌握好澆筑側(cè)板的時間，不能在澆筑完地板后馬上進行側(cè)壁的澆筑。澆筑側(cè)壁第一層混凝土?xí)r要等底板混凝土流動性很小時方可繼續(xù)澆注側(cè)壁混凝土，避免內(nèi)模壓漿板反灰過多，掩埋內(nèi)模模板，給清理及拆模造成困難。
模板拆除應(yīng)先拆芯模、后拆外模，外模按先安的后拆、后安的先拆的順序進行。由于套箱底板與側(cè)壁之間設(shè)計沒有倒角，給模板拆除帶來一定難度，所以內(nèi)模拆除時間要特別注意，不可以拆除過晚。在混凝土強度能保證其表面及棱角不因拆除模板而受損壞時開始拆除內(nèi)模，先拆除上下口拉條及內(nèi)模閘板，用千斤頂頂推松動內(nèi)模后方可起吊。
砼養(yǎng)護使用灑水養(yǎng)護與土工布覆蓋養(yǎng)護相結(jié)合的方式。土工布將套箱完全覆蓋，及時灑水，保證套箱濕潤，避免砼開裂。同時，考慮溫度的影響，根據(jù)青島海灣大橋技術(shù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定，采取彩條布覆蓋保濕，篷布覆蓋保溫的方式進行養(yǎng)護。
四、混凝土套箱運輸、安裝
4、1混凝土套箱出運
砼套箱為四角帶圓角的矩形空箱結(jié)構(gòu)，預(yù)制完成達到設(shè)計強度后利用200t門機吊裝在運輸方駁上，裝船完成后沿指定航道水上運送到安裝現(xiàn)場外處等待（此處水深大于2.6m），高潮時進入施工現(xiàn)場進行安裝作業(yè)。
鋼筋混凝土套箱重105t，套箱吊架重5t，總重110t，套箱底部與地面之間設(shè)有纖維板隔離層，盡考慮10t地面吸附力，因此200t門機起吊總重為120t。裝船作業(yè)利用吊架進行單個砼套箱吊裝和固定，1000t方駁的尺寸可裝2個套箱。到達安裝現(xiàn)場（此處水深大于2.6m）下錨等待，待滿足施工水位時，進行安裝。
混凝土套箱在方駁指定位置正對套箱側(cè)墻下方設(shè)置一圈柳安木做為套箱支墊，避免方駁甲板不平，混凝土底板受集中荷載造成底板開裂。并在套箱四周設(shè)計八個三角架，三腳架與套箱之間用硬雜木楔子側(cè)向加固，防止套箱在拖運過程中側(cè)向滑動。三角架高度700mm，受力點正對混凝土底板，避免側(cè)壁厚集中荷載造成開裂。
4、2混凝土套箱安裝
因鋼護筒頂面均高出海面，且成樁后頂面標(biāo)高不一，在高潮時需提前修正鋼護筒上口標(biāo)高，安裝樁頂導(dǎo)向帽，鋼護筒頂標(biāo)高為+5.0m（黃海高程）。
由于安裝現(xiàn)場灌注樁位置及施工棧橋影響，起重船前錨需利用錨墜下錨。套箱安裝前一個施工潮水提前將起重船前錨錨墜安放在指定位置。待起重船高潮進入安裝現(xiàn)場后利用錨艇和小船將前纜系在錨墜上。
套箱安裝選天氣較好時施工。待潮水漲至+0.45m（黃海高程）后起重船駛?cè)胧┕がF(xiàn)場，行程2.5公里，用時0.5小時。
到達安裝現(xiàn)場后起重船調(diào)整船位，平行大橋軸線駐位，在橋墩一側(cè)進行砼套箱吊裝施工。起重船拋6口錨，三口后錨直接用錨艇拋設(shè)。三口前錨用錨艇和小船配合系纜在前方錨墜上，隨后起重船絞錨開始定位，船頭與灌注樁之間留有25m，運輸方駁提前在起重船與灌注樁之間站位等待。整個過程用時1.5小時。
起重船定位后，調(diào)整吊桿，使起重船吊鉤正對套箱。套箱吊架上部采用4點吊，吊架下部用吊桿直接鎖在砼套箱底板上的吊耳板。將提前吊好的吊架吊桿與套箱底板吊耳連接好，檢查后開始起吊套箱。起重船從方駁上將套箱吊起后，方駁迅速撤出，起重船絞前錨，逐漸靠攏安裝位置。同時利用系在套箱兩側(cè)的引導(dǎo)纜繩協(xié)助，使套箱逐漸與各樁對中。各孔均對中后開始緩慢落鉤，使套箱套入灌注樁鋼護筒。當(dāng)套箱下放至頂口+0.3m（黃海高程）處時，吊架正好能夠放在樁頂引導(dǎo)帽上，套箱利用吊架支撐在鋼護筒中心位置上，檢查套箱安裝到位，且穩(wěn)固懸掛后起重船摘鉤，馬上撤出安裝現(xiàn)場。套箱安放用時1.5小時，收錨用時0.5小時，撤離安裝現(xiàn)場0.5小時。整個安裝過程累計用時4.5小時，滿足施工潮位要求。
4、3混凝土套箱調(diào)位加固
低潮混凝土套箱頂面露出水面后，在現(xiàn)場等待的方駁吊機開始安裝帶抱箍的4個反壓支撐牛腿，測量控制定位，利用千斤頂調(diào)整套箱平面位置，利用吊桿調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)頂面高程，并用鋼楔固定砼套箱。安裝反壓牛腿、加固套箱臨時支撐共計用時2小時。
套箱安裝測量控制利用提前在施工棧橋上的施工控制點，用全站儀控制和水準(zhǔn)儀來控制，軸線和高程允許偏差均為±20mm。
4、4混凝土套箱止水及體系轉(zhuǎn)換
混凝土套箱安裝完畢后選擇低潮時間進行箱內(nèi)抽水。首先將鋼護筒與砼套箱底板之間縫隙里提前安放好的止水膠囊充滿水，內(nèi)部壓氣達到0.25MP，保證鋼護筒與套箱底板之間的縫隙不漏水后開始抽水。套箱容量為7.48×7.48×3.05=170m3，配備2臺實際流量約100m3/h的QY160-5-3型潛水泵（額定流量160m3/h）抽水，用2臺有效流量約10m3/h的QDX15-7-0.55型潛水泵（額定流量15m3/h）在底板集水井內(nèi)抽出箱內(nèi)剩余積水。整個抽水工作控制在1個小時內(nèi)完成。
套箱內(nèi)抽水完畢，具備干施工條件后，將套箱底板預(yù)埋件與鋼護筒之間焊接成一體，固定套箱。焊接用4臺電焊機同時操作。焊接完畢后，檢查每道焊縫，確保焊接牢固后開始進行體系裝換。
先將吊桿調(diào)節(jié)螺栓擰松，使吊桿松勁。此時整個套箱已經(jīng)由底板與鋼護筒之間的焊接結(jié)構(gòu)支撐。體系轉(zhuǎn)換完成，拆除吊架、樁頂引導(dǎo)帽、及側(cè)壁反壓牛腿等，安裝結(jié)束。
參考文獻：
[1]《青島海灣大橋土建施工招標(biāo)文件（技術(shù)規(guī)范）》
[2]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-2000，人民交通出版社。
[3]《海工混凝土施工技術(shù)規(guī)范》
[4]中交一航局混凝土套箱施工設(shè)計圖
[5]中交路橋國際青島海灣大橋混凝土套箱優(yōu)化方案
