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沿江高速深水区吊箱围堰施工技术分析

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摘要:文章通过对广深沿江高速公路(深圳段)项目海上深水区承台施工中预制混凝土底板吊箱围堰施工方案进行研究,对本跨海桥梁承台围堰底板及支撑结构等进行力学分析,结合实际比较了围堰各受力阶段的变形特征,确定围堰结构受力的最不利工况。

关键词:深水区;预制底板;吊箱围堰施工;高速公路;承台施工

1工程概况

广深沿江高速公路(深圳段)项目机场特大桥承台全部位于海中,其中机场特大桥91#~114#墩区域属于深水区,海水深度较大。结合墩位处地质、水位情况采用了预制钢筋混凝土底板吊箱套箱围堰方案进行承台施工。机场特大桥91#~114#墩,桥墩结构为单幅双柱墩,每个承台下为4根Φ1.8m钻孔桩基结构,该部分桩基均采用嵌岩桩,承台结构为矩形,承台下有75cm厚封底混凝土,承台尺寸为10.2×7.0×2.8m,承台底标高+0.3m,顶标高+3.10m。

2方案简述

该吊箱围堰侧板采用单壁钢模板;底板结构为预制钢筋混凝土底板,在钻孔平台上组拼下放到位后,在低潮位时堵漏,干施工封底混凝土。吊箱围堰整个承重结构同样为预埋吊挂系统,在下放到位后,承重结构转换到钢护筒上,承台施工时无吊挂系统,混凝土重量由底板承受。吊箱围堰主要采用履带吊机进行现场吊装组拼并采用吊挂系统下放钢围堰的施工方案,施工材料采用施工栈桥与岸上连接形成运输通道,方便施工。

3围堰结构设计要点

本围堰设计为单壁钢围堰形式,侧模高度为4.3m,围堰侧模顶面设计标高为+3.8m,侧模底面设计标高为-0.5m。侧模面板采用6mm钢板、侧模横向加劲肋由间隔350mm的63角钢组成。围堰在标高为+3.5m的侧模位置设置横向内支撑,底模是350mm厚预制钢筋混凝土底板,下放到位后施工封底混凝土作为围堰承重结构。

4吊箱围堰工况分析及结构计算

本吊箱围堰受力工况分析如下:

4.1工况一

在水位处于高水位情况下,当吊箱围堰下放到位且混凝土底板排水后,围堰预制底板受到围堰自重以及最大浮力的作用,围堰侧模受到海水最大侧压力作用。

4.2工况二

在水位处于底水位时,当吊箱围堰现浇封底施工后,围堰预制底板受到自重以及封底混凝土重量作用,侧模未受到海水侧压力作用。

4.3工况三

在水位处于低水位情况下,承台浇筑混凝土时,预制混凝土板和封底共同承受自重以及承台重力作用,侧模受到混凝土最大侧压力。建立吊箱围堰整体模型,围堰侧模面板采用面单元模型,围堰侧模加劲肋采用梁单元模型,合计1438个单元,围堰底口螺栓位置按铰结考虑。经过MIDAS有限元程序计算分析,吊箱围堰面板最大应力为工况一,吊箱围堰加劲梁最大应力为工况三,吊箱围堰最大正变形为工况一,吊箱围堰最大负变形为工况三,底板采用实体单元,钢筋采用梁单元建立整体模型,分析得预制钢筋混凝土底板最大应力和最大变形均为工况一。

5工艺流程简述

预制钢筋混凝土底板吊箱围堰进行承台施工的工艺流程如下:在平台上拼装预制底板→拼装吊挂系统→围堰侧板安装→拆除施工平台进行围堰下放施工→低潮水时焊接底板与钢护筒之间锚固钢筋→预制混凝土底板的湿接头施工→混凝土封底施工→围堰吊挂系统拆除→承台钢筋绑扎施工→承台混凝土浇筑施工→承台混凝土养护→围堰侧板拆除。

6围堰施工工艺特点

采用双层贝雷梁现浇支架施工方案后,由于在水中不需设置钢管桩支撑,钢管桩全部支撑于承台上。基本解决了由于水中钢管桩不均匀沉陷影响现浇支架结构安全和质量的问题,使支架结构预拱度、承受荷载后变形更容易计算和控制,同时减少了水中钢管桩插打的施工工序,加快了现浇箱梁施工进度,同时使现浇支架安全及质量控制工作更为容易。(1)围堰结构底板采用预制钢筋混凝土板,运输到施工平台上现浇湿接缝,底板不需要拆除,预制底板可提前制造,可缩短工期;(2)不需要预埋钢结构到承台混凝土中;(3)围堰吊挂系统作为围堰混凝土底板下放的辅助结构,而预制混凝土底板与后浇钢筋混凝土封底结构共同作为承台施工的主要受力结构,封底混凝土与承台之间作用力通过钢护筒与钢筋的焊接传力;(4)水下混凝土封底在低潮位时干施工,封底混凝土质量更容易控制,吊挂系统施工快捷方便。

7结语

由于该跨海桥梁深水区海水深度较大,该项目工期要求紧、安全风险高、承台质量标准要求高。通过该预制钢筋混凝土底板吊箱围堰的技术应用,较好地解决了深海区承台施工难度大的问题,满足了项目进度、安全、质量等方面的要求,降低了项目施工成本,为以后深海区跨海桥梁承台施工积累了宝贵的施工经验和技术。

参考文献

[1]黎建宁,鲜亮,谢海根,胡昆鹏,王晓亮.海域深水区混凝土底板钢吊箱围堰施工技术[J].施工技术,2016,(3).

[2]余学良,罗赞荣.沿海浅滩桥梁下部结构流水化装配式施工技术[J].中国港湾建设,2012,(8).

作者:金嵋 单位:中铁大桥局集团(沈阳)工程有限公司

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