1、工程概況
S105合馬路巢湖至烏江段改建工程駟馬河大橋上部結(jié)構(gòu)跨徑組合為2×（4×25）+（45+70+45）+2×（4×25）；橋梁總長為567.5m，主橋上部采用變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，下部采用直徑2.4m的圓形雙柱式橋墩接承臺，基礎(chǔ)采用直徑1.8m鉆孔灌注雙排樁；引橋部分為雙幅部分預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁，先簡支后連續(xù)，下部結(jié)構(gòu)橋臺采用肋板臺，橋墩采用柱式墩，墩臺采用樁基礎(chǔ)。主墩承臺施工方案經(jīng)多方論證最終選定為單壁鋼套箱沉井施工。
駟馬河為Ⅵ級航道，該河水系通往長江的一條重要航道；最高通航水位8.96米（黃海高程，設(shè)計洪水頻率1/10），設(shè)計水位9.29米（歷史最高水位）；地質(zhì)分布：1層為粘土，2層為流塑開型軟土，3層為亞粘土地，4層為圓礫卵石土，5層為泥質(zhì)粉砂巖。主墩承臺底標(biāo)高位于流塑型軟土中與駟馬河河床下，河水最深處為7.5米。
2、單壁鋼套箱設(shè)計
2.1、鋼套箱設(shè)計
上層：面板厚 =5mm，橫向肋為：[ 10 ＠ 500，豎向肋為：[ 12.6 ＠ 500，下層：面板厚 =6mm，橫向肋為：[ 10 ＠ 500，豎向肋為：[ 14a ＠ 500。面板四周設(shè)∟125*125*10角鋼與相鄰面板連接，連接螺栓開孔Ф22mm，孔距20mm單排，螺栓M 20*65mm，鋼套箱內(nèi)設(shè)三層圍令，上層圍令設(shè)置標(biāo)高▽6.70m處；中層圍令設(shè)置標(biāo)高▽4.84m處，下層圍令設(shè)置標(biāo)高▽1.78m處。
2.2、單壁鋼套箱沉井下沉
根據(jù)地質(zhì)條件分析確定鋼套箱沉井下沉排水機(jī)械開挖，人工輔助下沉，當(dāng)沉到設(shè)計標(biāo)高下50Cm時進(jìn)行干封底；在施工過程中鋼套箱下沉至2米時遇到管涌，無法采用干挖法，根據(jù)香腸情況最后重新確定改為不排水開挖，以機(jī)械開挖為主，潛水員水下用高壓水射沖射為輔，并用泥漿泵抽泥的方法進(jìn)行鋼套箱的下沉施工作業(yè)，采用該方法成功將4個鋼套箱順利下沉到位。
3、鋼套箱水下砼封底控制
3.1、施工前準(zhǔn)備工作
搭設(shè)施工操作平臺，在套箱邊緣布設(shè)測點(diǎn)及操作平臺上布設(shè)測點(diǎn)，記錄好測點(diǎn)位置的深度，結(jié)合潛水員描述繪制鋼套箱底面圖與鋼套箱的幾何關(guān)系；測量套箱外圍土層與套箱的關(guān)系并繪制圖。
3.2、封底混凝土計算
鋼套箱封底混凝土的厚度應(yīng)根據(jù)承受的反力情況而定，作用于封底混凝土的堅向反力分為兩種情況：一種是鋼套箱水下封底后，在施工抽水時封底混凝土承受基底水和地基土的向上反力；一種是空鋼套箱在使用階段，封底混凝土需要承受鋼套箱基礎(chǔ)全部最不利荷載組合所產(chǎn)生的基底反力。
3.2.1、封底砼厚度視為支承在凹槽或隔墻底底和刃腳上的底板，按周邊支承的矩形板計算。底板與箱壁的連接一般按簡支承考慮，當(dāng)?shù)装迮c箱壁有可靠的整體連接時也可按彈性固結(jié)考慮，計算公式如下：
h=√(﹝σwj)×γsi×γm×Mtm)/b
H－封底砼厚度，﹝σwj)―混凝土彎曲抗拉極限強(qiáng)度，γsi―荷載安全系數(shù)，γm―材料安全系數(shù)，Mtm－在最大的均布反力作用下的最大彎矩，b－計算寬度。
3.2.2、封底混凝土按受剪計算，即計算封底砼承受基底反力后是沿箱底范圍內(nèi)周邊剪斷的可能性。若剪應(yīng)力超過其抗剪強(qiáng)度，則應(yīng)加大封底砼的抗剪面積。
3.2.3、超壓力計算即導(dǎo)管內(nèi)底部管內(nèi)砼的壓力應(yīng)超過管外水柱的壓力差，使用的導(dǎo)管直徑為270mm，超壓力在75Mpa，則導(dǎo)管作用半徑為小于2.5米。單根導(dǎo)管作用面積S導(dǎo)=19.6m2，套箱面積S套=60.8m2，導(dǎo)管布置數(shù)量為：3根。
3.2.4、駟馬河大橋沉鋼套箱前樁基已施工完畢，套箱內(nèi)有四根樁頭，按計算的導(dǎo)管數(shù)量進(jìn)行封底，邊角地方砼體不能擴(kuò)散到位，會形成孔洞，抽水后河水從孔洞內(nèi)串入，不能達(dá)到預(yù)期結(jié)果，因此考慮該橋的特殊性，導(dǎo)管布置圖如下：
3.2.5、灌注封底采用單點(diǎn)多點(diǎn)多次封底或多點(diǎn)同時進(jìn)行的施工方法進(jìn)行封底。因受設(shè)備限制該套箱采用單點(diǎn)多次封底施工，若在設(shè)備和條件允許的情況下用多點(diǎn) 同時進(jìn)行效果更好。單點(diǎn)多次施工高度控制難度大，在施工第一個鋼套箱封底時由于布置點(diǎn)少，高度控制失敗，超高26cm， 經(jīng)過反復(fù)思考最終找出控制失敗的原因在于布設(shè)測點(diǎn)少，繪制套箱內(nèi)地形圖實際有出入，因此在后三個鋼套箱施工中增設(shè)測點(diǎn)，并結(jié)合潛水員敘述繪制詳圖，在操作行走平臺上定點(diǎn)進(jìn)行控制測量，按些施工方法進(jìn)行施工，后三個鋼套箱封底高度控制結(jié)果基本達(dá)到預(yù)期結(jié)果。
3.2.6、單點(diǎn)多次封底，因多次撥管封底面會形成丘嶺地形，為了讓封底砼面基本平整，結(jié)合駟馬河大橋鋼套箱深度，采用9米長的插入式振動器插入砼內(nèi)短振讓砼體擴(kuò)散平整，振動時間控制在30秒內(nèi)。經(jīng)實踐該方法在水下插入振動不會造成砼體離析，處理丘嶺比較理想。若鋼套箱深度大封底砼較厚則該方法不造用。必須用導(dǎo)管上下反插讓砼體擴(kuò)散，反插的前提條件導(dǎo)管不能移出砼體。
3.2.7、水下混凝土質(zhì)量控制，水下混凝土最大
集料控制在30mm內(nèi)，坍落度要求在18－22cm內(nèi)，混凝土的流動性、和易性好，才能確保混凝土擴(kuò)散后的均勻性。
4、封底混凝土施工工藝流程
施工準(zhǔn)備——操作平臺布置——測點(diǎn)布設(shè)——導(dǎo)管布置——封底混凝土灌注——高度控制——丘嶺處理——潛水員檢查符合要求——進(jìn)行下道工序施工。
結(jié)束語
按照預(yù)定的方案設(shè)計和施工，駟馬河大橋四個主墩承臺鋼套箱封底混凝土以及承臺都以順利完成，在大大縮短施工周期的前提下，工程質(zhì)量符合規(guī)范要求，為以后類似橋型的結(jié)構(gòu)施工提供了一定參數(shù)和經(jīng)驗。
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