1、三室截面连续箱梁,支点处梁高7m,跨中和边墩处 梁高3m，采用三向预应力体系. 修建任何一座跨河大桥,关键在于水下基础施 工,尤其是水下地质条件复杂的跨河大桥.湘府路 湘江大桥共有9个主桥墩,其中6个水中桥墩.即 便是枯水季节，湘江水深也还有好几米，6个主桥墩 桩基深6080m，最深的8O多m，无法展开桥墩以 下的桩基施工,建桩基时需借助钢围堰施工。钢围 堰高达21m，相当于普通楼房7层楼高，要分3节 才能沉到江底以下. 1难点分析 当前，中国正处于高速公路建设快速发展时期， 一 大批跨江，跨河，跨海的大跨径桥梁得以修建。深 水基础承台是这类大型项目的控制性工程，受自然 条件和技术原因的影响,
2、施工往往不易控制,严重影 响其施工进度.研究深水基础承台钢围堰施工技术 是这类桥梁施工成败的关键. 自武汉长江大桥首次采用钢板桩修建桥梁深水 基础承台成功以来，钢板桩在2O世纪五六十年代中 国桥梁深水基础修建中得到广泛应用。但采用钢板 桩在长江上修建深水基础,受水位控制,施工周期 长.为此,中国在2O世纪7O年代修建九江长江大 桥时首创双壁钢围堰,在简化施工工序，缩短工期方 面有了新的突破。目前，中国公路桥梁深水基础施 工中,钢围堰与钢板桩成为2种主要的挡水结构和 施工方法. 由于钢围堰,钢板桩等是临时的挡水结构物,一 般由施工单位自行设计,加工,下放等，在施工过程 中容易出现结构不合理，工程
3、事故时有发生等情况。挡水结构物常见的事故主要有：（1）结构强度,稳定性不够,在洪水季节时易出 现失稳现象,即工程界所谓的”包饺子，引起财产损 失和进度滞后,阻碍工程的顺利进行。（2）止水效果较差，施工过程中必须花大量人 力，物力进行水下封堵。（3）结构设计欠合理,在施工过程中要对结构 进行多次调整，甚至对结构体系进行改造. 这些都会严重阻碍施工进程,给施工单位造成 不小的影响. 2解决方法 钢围堰一般为双壁型，在水深较浅时也可采用 单壁结构形式,其平面形状有圆形,矩形和异形等. 施工过程中，一些关键工艺对结构影响较大。1）对 接控制。为方便施工,常常将围堰在长度方向分成 若干节,每节在水平方向
4、又分为若干个互不连通的 独立隔舱。首节围堰的下水方法,一般采用在近岸 15O 公路与汽运Highways&；AutomotiveApplications第6期 2021年l1月 处浮式拼装平台上组拼首节围堰，然后用大型起重 船将其吊运至墩位处的导向船组中将其放入水，或 在岸边组拼好首节围堰,以简易滑道下水自浮,再牵 引送入导向船组中。其余各节的下水接高，一般采 用大型起重船将在浮式拼装平台上组拼好的分节整 体吊运至墩位，与已入水自浮的下节围堰对接的方 法.采用该种方法实行对接需要大型起重机械,位 置控制要求较高,施工时不易控制.钢板桩多采用 矩形截面，施工时一般是采用大型打桩船按一定顺
5、序进行打插,接头的顺利打插比较难控制.2）封底 （有底套箱的无此问题）。封底的质量直接关系到承 台施工的成败.往往大型深水围堰的围护面积达千 余平方米,封底厚达几米甚至近十米,封底所用砼可 达数千方.施工中经常出现封底砼标高不准,厚度 不均，抽水时易出现穿孔或击穿等问题。因此，深水 基础承台施工的工艺研究对施工有重要影响. 钢围堰，钢板桩的设计计算目前主要有2种方 法,即简化计算方法和基于有限元的计算方法。1） 简化计算方法是将整体结构的某个构件和局部提取 出来，引入适当的简化模型和边界条件，不考虑结构 的互相作用来进行分析,为安全起见,往往会选择一 种受力最不利情况进行分析.基于这样的设计思
6、 想,计算中往往会夸大荷载效应,设计出抗力更强的 结构，未能充分发挥材料的力学性能，容易造成浪 费.2）基于有限元的计算中,钢围堰，钢板桩的构 件较多,连接方式多种多样,要求计算人员对结构受 力有清楚的认识，能合理地离散结构，如结构中的杆 件与板件的偏心连接，节点处多根杆件中心线未相 交于一点等，需合理选取计算模型，否则会出现局部 应力过大而使计算失真。钢围堰,钢板桩结构设计计算中还必须考虑施 工过程,尤其是钢板桩结构,其施工方法不同,结构 的受力差别很大。因此，对于钢板桩,目前的设计计 算都要求考虑施工过程中的变位影响,否则会低估 钢板桩的应力水平而高估内支撑的应力水平,造成 钢板桩设计不安
7、全，内支撑设计又有浪费. 在钢围堰，钢板桩结构的设计分析中,目前普遍 都没有考虑水流力，波浪荷载及风荷载等随机分布 的动力荷载，而实际上这些结构是在静力和动力荷 载共同作用下工作的.因此，为保证钢围堰，钢板桩 在施工期间的可靠性,可对其进行动力特性分析,主 要是进行模态分析及结构在水流力，波浪力,风荷载 作用下的动力响应分析。在钢围堰,钢板桩结构的设计分析中，目前稳定 分析大都采用基于有限元的第一类稳定分析方法, 即特征值分析.实际结构中稳定系数究竟应达到多 少才能确保安全,目前看法不，,通常认为达到4以 上就可以，但许多结构特征系数达到8以上仍出现 事故。可见，特征值分析方法不能确保结构稳定
8、与 安全,合理的分析应按照极值点失衡理论,采用弹塑 性分析方法才真正可行. 3实例成果 由于中国近2O年修建了大量的跨江，跨湖，跨 海大桥，钢围堰,钢板桩等在工程中得到广泛应用, 取得了巨大成就. 湖南路桥建设集团公司联合中交公路规划设计 院等单位对南京长江第三大桥南塔大型深水基础设 计，施工技术进行专题研究和科技攻关,首次提出并 采用钢护筒,钢套箱组合刚构钻孔桩施工平台体系 进行深水基础施工，形成了”桥梁特大型深水基础设 计施工新技术”研究成果，在桥梁深水基础施工方面 探索出了一套全新的施工理念和技术.2006年,该 项科技成果获湖南省科技进步一等奖。中铁十二局集团四公司在世界上第一座按四线
9、 铁路修建的双塔三索面三主桁公铁两用斜拉桥,当 今世界同类型大桥中拥有”跨度,速度,荷载,宽度 四项第一的天心洲公铁两用长江大桥施工过程中， 采用创世界纪录的最大浮体钢围堰技术和巨型双壁 钢围堰定位新技术，实现3200m。巨型围堰水中定 位精确控制在5cm以内。根据长江水位变化的带 载升降施工技术获得国家发明专利,促进了深水基 础施工技术的发展. 中交二航局第二工程通过对忠县长江 大桥浅覆盖层和无覆盖层深水基础施工进行研究, 提出采用双壁自浮式钢围堰进行桩基和承台施工， 这是长江上游已建成和在建桥梁中直径最大的钢围 堰;提出的采用浮式平台进行桩基钻孔并结合钢吊 箱进行承台施工的工艺,是深水基础
10、施工领域内的 一 项创新. 铁道部大桥局以九江长江大桥为工程背景，首 ，创造了在长江 创中国双壁钢围堰钻孔基础方案上仅用一年甚至更短的时间便可建成一座大型深水 基础的纪录,形成的”九江长江大桥双壁钢围堰大直 径钻孔深水基础的设计与施工”技术在中国大型桥 梁中得到广泛应用,带来了巨大的社会,经济效益, 总第147期 Highways&AutomotiveApplications151 该成果1994年获铁道部科技进步一等奖. 湖南路桥建设集团公司先后在铜陵长江公路大 桥,南京长江二桥,荆州长江公路大桥,岳阳洞庭湖 大桥三塔斜拉桥主桥等工程中采用深水基础施工方 法,取得了巨大成就,体现了湖
11、南路桥建设集团公司 在深水基础施工领域的工程技术和创新思维。 苏通长江公路大桥深水桩基础施工中,先后进 行了基础旌工方案比选，施工组织与准备，深水桩施 工平台的形成，深水钻孔灌注桩施工，承台钢吊箱施 工，深水高桩承台砼施工，信息化施工,南塔基础施 工等关键施工技术的研究，集中解决了超大深水群 桩基础的技术难题。长沙理工大学利用Ansys和Midas对广州新 化快速路D2标管洲河大桥施工中采用的钢板桩结 构,D4标新造珠江大桥所采用的钢围堰结构进行结 构设计复核，提出了设计修改意见并被采用;提出了 施工监测方案并对施工过程进行了监控,确保了施 工的顺利进行. 所有这些工程项目的实施为解决深水基础
12、承台 施工难题，促进深水基础施工技术的发展做出了重 要贡献.但是由于项目的工程背景不同,施工单位 出于技术保密的考虑，这些重大工程的科技成果较 少公开，使得同类型桥梁施工得不到参考，阻碍了科 技交流与发展. 该文对深水基础承台钢围堰施工技术背景进行 分析，旨在为长沙湘府路湘江大桥深水基础承台钢 围堰施工方进行设计决策提供参考。参考文献:1刘自明.桥梁深水基础M。北京:人民交通出版社， 2003。2殷万寿.深水基础工程M。中国铁道出版社, 2003. 3陈新。九江长江大桥双壁钢围堰大直径钻孔深水基础 的设计与施工R。北京：铁道部,1994。 4湖南省路桥建设集团公司。桥梁特大型深水基础设计 施工
13、新技术R。长沙:湖南省路桥建设集团公司, 2006. sJ沈晓松。广州新光大桥深水基础施工技术研究D.长 沙：长沙理工大学，2007. 6路桥华南建设。广州新化快速路D4标双壁 钢围堰设计计算书R。广州：路桥华南建设有限公 司,2006。7李东炜。单壁钢套箱围堰在南阳湖大桥深水基础中的 设计与应用J.辽宁建材,2021（5）. 8林树奎,孙莉，赵志峰。浅覆盖层深水基础施工技术研 究J_重庆建筑大学,2021,30（5）. 9陈明宪.斜拉桥建造技术M。人民交通出版社, 2003。1O欧阳效勇，任回兴，徐伟。桥梁深水桩基础施工关键技 术：苏通大桥南塔基础工程施工实践M.北京：人民 交通出版社，20
14、06. 11张鸿。特大型桥梁深水高桩承台基础施工技术M。 北京：中国建筑工业出版社，2006。12长沙理工大学土木与建筑学院。广州新化快速路D4 标钢围堰结构复核与施工监控研究报告R。 长沙理工大学土木与建筑学院，2007. 13许成林，郭靖宇，方诗圣。深水基础钢围堰结构受力分 析J。安徽建筑工业学院:自然科学版，2007，15 （3）. 14长沙理工大学土木与建筑学院.广州新化快速路D2 标钢板桩结构复核与施工监控研究报告R。长沙： 长沙理工大学土木与建筑学院,2007, 15郭征红，徐伟.深水群桩基础的关键施工技术研究 J。结构工程师，2007,23（6）. 16许克宾.桥梁施工M.北京:
15、中国建筑工业出版社， 2005. 17DennisLam，ThienCheongAng,Sing-PingChiew。Structuralsteelwork:designtolimitstatetheoryM。 Thirdedition.Amsterdam:Elsevier,2004。18EdwardLWilson。Three-dimensionalstaticanddy- namicanalysisofstructuresM.Berkeley:Comput ersandStructuresInc,2002. 19CrisfieldMA。Nonlinearfiniteelementanalys
16、isof solidsandstructuresM。Chiehester:JohnWieyamp； Sons,1991. 2o李国强,沈祖炎。钢结构框架体系弹性及弹塑性分析 与计算M。上海：上海科学技术出版社,1996。21OwenDRJ,HintonE.Finiteelementsinplasticity： theoryandpracticeM。PineridgePressLimited Swansea，U。K。,1980。22徐爱军。钢吊箱围堰的施工技术及非线性仿真分析 J.公路,2005（8）. 23中铁十二局集团第四工程.京广高速客运专 线天心洲公铁两用长江大桥施工组织设计JR.西 安
17、：中铁十二局集团第四工程,2021. 收稿日期:20210929 Nht目 录大体积混凝土承台施工方案1、工程概况新建沪昆客专杭长湖南段II标段长沙南西联络线特大桥和长沙西北上行联络线特大桥分别在第37孔和第43孔处以转体斜拉桥的方式跨域武广客运专线.长沙南西联络线特大桥起讫里程为SWDK000+580。426SWDK002+380.291，全桥长1799.865米，孔跨布置为：832m+2-24+132+124m+2432m简支T梁+（1112m+180m+132m）斜拉桥+5-32m+124m简支T梁+（5-24）连续梁+332m简支T梁，斜拉桥主墩为第37号墩。长沙西北上行联络线特大桥起
18、讫里程为NSDK000+756。790NSDK002+849.735，全桥长2092.945米，孔跨布置为15-32+124+24-32+1-（30+80+112）斜拉桥+17-32米简支T梁,斜拉桥主墩为第42号墩。主墩承台为圆形，直径21米，高6。5米，其中上承台高3米，下承台高3.5米。2、投入的主要人员及机械设备为确保主墩承台施工的顺利进行，项目部拟投入的主要人员见表2.1;主要机械设备见表2。2。表2。1 拟投入主墩承台施工的主要人员序号工种人数工作内容1队长负责施工的全面协调工作2副队长负责现场施工指挥工作3技术员全面负责施工的技术工作4钢筋工20负责钢筋加工与安装5模板工负责模板
19、的打磨、安装及校正6混凝土工51负责混凝土的浇筑7电焊工16负责钢筋的焊接，模板加固筋的焊接8电工负责施工过程中各种线路的安装与布设2 拟投入主墩承台施工的主要机械设备机 械名 称规 格型 号额定功率（KW）或容量（m3）或吨位（t）厂牌数量（台）备注小计其 中拥有新购租赁混凝土拌和站HZS150150m3/h山东建友混凝土运输车ZZ1257N3247C8m3山东建友 混凝土泵车HBQ125C125m3/h中联重科 其中1台备用汽车吊QY2525T中联重科钢筋切割机GQ40太原 钢筋调直机GT4/14弯筋机GW40电焊机BX-5003KW上海 插入式振捣棒北京 15其中5台备用发电机200KW
20、上海备用电源3、大体积混凝土承台施工工艺长沙南西联络线特大桥和长沙西北上行联络线特大桥转体斜拉桥主塔墩承台尺寸为：直径21米，高6.5米，其中上承台高3米，下承台高3。5米。下承台混凝土方量为1212.3m3 ，混凝土强度等级为C35.本桥所处环境为，距地面1。5m以上的墩台及梁部为碳化环境,T2等级，距地面1。5m以下的墩台及基础为化学侵蚀环境，H1等级。在施工时需严格控制混凝土裂缝的产生,不允许出现贯穿性温差裂缝，尽量减少混凝土干缩裂缝，确保承台混凝土的整体性。承台施工工艺流程图见图3。1。钢筋冷却管及测温元件安装封底砼施工桩头凿除模板安装混凝土浇筑混凝土养护基坑回填全过程对基坑支护进行监
21、测测温冷却降温图3。1 承台施工工艺流程图3。1封底混凝土施工待基坑挖至基底后，立即对基坑进行封底混凝土施工，长沙南西联络线特大桥37墩封底混凝土厚度为0。2cm,长沙西北上行联络线特大桥42#墩封底混凝土厚度为10cm；封底混凝土采用C20混凝土，在封底时,要加强与支护相结合处混凝土的处理，结合处做到密实，不出现涌水、涌泥现象。混凝土采用拌和站集中拌和，砼运输车运至施工现场，混凝土泵车入基坑。施工过程中严格控制好混凝土顶面标高及平整度，混凝土浇筑前利用水准仪在基坑内布设一定数量的标高点，根据标高点用线绳按5mX5m布设网格线，通过线绳控制封底砼顶面标高，并及时进行收光抹面。整个基坑进行全封底
22、。3.2桩头凿除封底混凝土施工完成并具有一定强度后,立即组织充足的人员设备进行桩头凿除，尽量缩短桩头凿除的施工时间，为下道工序争取更多的施工时间。桩头凿除时，要控制好标高,桩头应伸入承台10cm，首先利用红油漆在桩头上做出明显的标记，在凿除剩余10cm时，改用人工凿除,以免机械作业对桩头造成破坏，影响桩基质量。桩头凿除结束后，立即对桩基的偏位情况进行检测，并提前通知检测单位对桩基的成桩质量进行检测，待检测合格后进行承台钢筋的施工.3承台钢筋及冷却管的加工与安装3.3.1承台钢筋及冷却管的安装加工好的半成品利用炮车运至施工现场，并在下部临时垫方木存放。钢筋安装的原则为先安装主筋，后安装箍筋.（1
23、）、在钢筋安装前，由测量班放线确定承台的轮廓线，并利用钢尺对测量放样进行复核，确保无误；（2）、根据测量班的施工放样，用墨线弹出承台轮廓线，并根据图纸尺寸将承台底部主筋位置用墨线标识在封底混凝土上；（3）、根据封底混凝土面上标识的墨线，安放承台底部主筋,要求位置准确，同一截面内钢筋接头数量不得超过总数量的50%；（4）、搭设钢管架：利用钢管搭设钢管架，要求钢管架牢固，在钢管架上布设一定数量的水平钢管，并根据承台钢筋的分部，控制好相应的标高；在搭设钢管时注意对承台底部钢筋的保护；（5）、钢管架完成后，进行承台其它部位的水平主筋安装，将水平主筋按图纸间距安放在水平钢管上；（6）、按计算好的位置安装
24、冷却钢管,每1m用8钢筋安装一道加固筋固定在承台钢筋上，要求加固牢靠;（7）、安装承台竖向钢筋及箍筋，严格按照图纸尺寸进行,边安装边与承台主筋之间进行绑扎,绑扎要求进行全绑扎以确保钢筋骨架的整体性；同时在承台顶面预留24个过人孔。（8）、在箍筋安装的过程中，边安装边对钢管进行拆除，箍筋安装完成,水平钢管拆除完成,承台钢筋形成一个完整的骨架；（9）、在承台钢筋安装完成后,混凝土浇筑前要预埋好墩柱钢筋；为保证墩柱预埋筋的稳定性,利用钢管架对其进行临时支撑。（10）、钢筋施工时，根据图纸进行预埋件的预埋。2冷却管尺寸及布设的确定冷却水管采用外径48mm，壁厚3。5mm的钢管，采用丝扣接头连接缠绕止水
25、带，水平布置于混凝土不同层面内，层间距1米，共三层.安装时要确保位置准确、固定牢靠。施工时注意保护，以免践踏、碰撞而损坏冷却水管。冷却管布置见图3.2。图3.2 南西联络线、西北上行联络线斜拉桥主墩下承台冷却管布置图3.3测温元件的布设南西联络线、西北上行联络线斜拉桥主墩下承台分别布设8个测温区（编号分别为AI），每个测温区沿承台厚度方向布设7个测温点,具体布设见图3。4.图3.4 南西联络线、西北上行联络线斜拉桥主墩下承台测温元件布设图3.4承台模板安装承台钢筋安装完成后，进行承台垂直面模板的安装。（1）、垂直面模板使用6015组合钢模板，在安装前需对模板进行打磨，首先利用打磨机将模板表面的
26、浮锈打磨干净,并用干布擦干净；模板打磨干净的标准是,用手指在模板上拂过后不在手指上留有明显的污迹.（2）、模板打磨合格后，涂刷性能好的脱模剂，进行模板的安装。人工将模板抬入基坑内，然后进行安装；模板安装好后，检查轴线、高程符合设计要求后加固。模板的加固采用内拉外撑的原则进行，拉筋采用12钢筋，按每80cm一层,同一层中相邻拉筋间距为80cm布设;外撑利用钢管及方木进行,在相邻拉筋中间等间距布设两道外支撑.安装好的模板要求加固牢靠，线形顺直，顺直度及垂直度满足施工规范的要求，保证模板在灌注混凝土过程中受力后不变形、不移位；（3）、为满足钢筋保护层的要求，钢筋骨架绑扎适量的混凝土垫块，以保持钢筋在
27、模板中的准确位置和保护层厚度。5混凝土施工3.5。1混凝土原材料的选用为降低混凝土的水化热，提高混凝土性能,控制混凝土温差裂缝及干缩裂缝，需严格控制混凝土原材料的选用。1选择合适的水泥、严格控制水泥用量根据公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范及设计图纸要求,为了改善混凝土的大体积稳定性和抗裂性能，要求水泥厂生产的水泥C3A 含量不超过8，水泥细度（比表面积）不超过350m2/Kg，游离氧化钙不超过1。0，C2S 含量相对较高而水化热较低的硅酸盐水泥,混凝土中的总碱含量不超过3Kg/m3。根据以上指标，现场选用水泥为益阳东方水泥厂生产的盾牌PO42.5水泥。1水泥的各项物理指标P.042.5普通硅酸盐水泥产 地益阳东方标准稠度（）/安 定 性细 度 （）碱 含 量（）0。38初凝时间2小时56分终凝时间3小时36分抗折强度Mpa（28d）9.3抗压强度Mpa（28d）57。3.5.1。2掺合料的质量控制本工程采用优质粉煤灰作为掺合料，其质量经检验符合现行相关国家标准和行业标准的规定.表3。2粉煤灰的各项物理指标粉煤灰烧失量%3.2湖南银源细度（45m配筛筛余）8.9So3含量0.49需水比935。3拌和用砂的选用选用湖南添源中砂，该砂经检验为细骨料,坚固性试验的失重率为2，小于规范要求的5。表3.3砂的各项物理指标
