浅谈水中高桩承台施工技术

浅谈水中高桩承台施工技术

贾小娜

中交一公局桥隧工程有限公司 ,湖南 长沙 410000

摘要：流田水大桥4#墩高桩承台位于河中，高桩承台施工高度达到6-8m，采用倒圆弧设计，承台整体呈菱形布置，保证了桩基阻水最小，承台高度3.6m，单个承台方量206m³，属于大体积混凝土，有一定施工难度，本文对菱形承台施工工艺及技术进行探讨分析，为以后类似结构提供参考经验。

关键词：高桩承台 大体积混凝土 施工

1 引言

流田水大桥4#墩位于河道中间，为保证桩基阻水最小，采用桩位菱形站位，保证了桩身位于墩身的轴线及法线上，承台四角采用倒圆弧设计，承台与桩基受力更合理，同时减少泄洪期间漂流物滞留、挂住的风险。

但由于流田水大桥4#墩高桩承台施工高度达到6-8m，单个承台方量206m3，属于大体积混凝土，有一定施工难度，本文对菱形承台施工工艺及技术进行探讨分析，为以后类似结构提供参考经验。

2工程概况

2.1 项目介绍

流田水大桥4#墩高桩承台位于河中，高桩承台施工高度达到6-8m，采用倒圆弧设计，承台整体呈菱形布置，保证了桩基阻水最小，承台高度3.6m，单个承台方量206m3，属于大体积混凝土，初步考虑使用盘扣式脚手架作为承台施工平台，但由于承台高，面积小，无法采用普通方法进行支架预压，后来经过讨论分析，决定借鉴盖梁钢销法施工工艺，将支架安装在桩身上，其塑性变形极其有限，并经过计算复核，其结构可满足强度、刚度和稳定性的要求，支架可不进行预压而确定立模标高。

图2-1菱形承台设计图

3施工工艺

3.1 支架系统

承台施工支架采用钢销法施工，钢销直径 12cm，钢销端部设增强型牛腿，牛腿靠紧墩身。主梁采用I56a /2I56a工字钢，两边主梁之间用16mm对拉螺杆穿过工字钢腹板连接，分配梁为I25a。钢销共设置两层，下层主梁需在与上层交叉位置进行垫高，使主梁位于同一高度后再铺设分配梁。底模采用15mm竹胶板，次龙骨采用10cm×10cm方木，间距20cm，方向与分配梁垂直。

图3-1支架系统设计图

穿棒均采用45#钢，需提前进行螺纹加工处理，方可安装螺栓，并通过螺栓压紧固定牛腿。利用吊车提升圆钢水平至预留孔洞位置,穿入至两头外露长度一致，在端头制作钢棒固定盒（加强型牛腿），用钢板焊接成型，与墩柱接触处采用弧形定制贴合钢板进行密贴，增加桩基受力面积，避免桩基外观损伤。为防止牛腿由于振动影响从穿心棒产生滑移脱落的现象发生，穿心棒端头安装4.8级普通 M100/M120螺栓，拧紧扭矩值为9.6kN·m和 13.93kN·m。固定盒（牛腿）顶放置调节砂筒，在安装时先将砂筒内装一定量的干砂，使用前须进行砂筒的预压，消除砂筒沉降。然后进入主梁吊放程序。砂筒降落高度15cm，下砂筒壁厚16mm。

图3-2加强型牛腿设计图

图3-3卸落砂筒结构图

3.2支架系统计算

承台支架采用 Midas Civil 建立空间有限元模型计算，模型全部采用梁单元模拟，在砂筒位置设置约束，模型中下层主梁垫高部位没有建出，以荷载的方式进行考虑，其整体计算模型如下：

图3-4承台支架整体计算模型

（1）分配梁

图3-5基本组合下分配梁组合应力（MPa）

图3-6基本组合下分配梁剪应力（MPa）

图3-7标准组合下分配梁竖向位移（mm）

从 计 算 结 果 可 以 看 出 ， 基 本 组 合 下 ， 分 配 梁 组 合 应 力 极 值127.4MPa小于215MPa ， 剪 应 力 极 值 为 65.3MPa小于125MPa ，分配梁采用I25a 工字钢强度满足规范要求。

从计算结果可以看出，标准组合下，分配梁最大竖向位移为 12.6mm，位于悬臂端，相对挠度为： 12.6-8.4=4.2mm<1380>。

位于正中间分配梁跨中最挠度最大为： 11.8-(7.7+7.8)/2=4.05mm<2975>，分配梁刚度满足要求。

（2）主梁

图3-8 基本组合下主梁组合应力（MPa）

图3-9 基本组合下主梁剪应力（MPa）

图3-10 标准组合下主梁竖向位移（mm）

从计算结果可以看出，基本组合下，主梁组合应力极值为 103.7MPa小于215MPa， 剪 应 力 极 值 为 37.5MPa小于125MPa ， 主 梁 采 用 I56a/2I56a 强度满足规范要求。

从 计 算 结 果 可 以 看 出 ， 标 准 组 合 下 ， 主 横 梁 最 大 竖 向 挠 度 为：

8.7-(5.3+4.8)/2=3.65mm<4817>，主梁刚度满足要求。

3.3 支架安装

主梁长度外侧为8m，内侧为8.5m，采用25t吊车吊装至承力砂筒上面，为防止工字钢侧向倾覆，桩基两侧主梁工字钢之间用16mm对拉螺杆穿过工字钢腹板连接，拉筋提前墩粗套丝，利用4.8级M20螺母扭紧，扭力力矩大于200N·m。

对于单层双拼主梁，在下方翼缘板下方焊接钢板使双拼主梁连接成整体，注意避开钢棒牛腿，上方点焊。

对于上下双层双拼主梁，在下层主梁下方翼缘板下方焊接钢板使双拼主梁连接成整体，注意避开钢棒牛腿，上方点焊；在上层主梁上方翼缘板上方焊接钢板使双拼主梁连接成整体，注意避开分配梁，下方点焊。

对于上下双层主梁，当上层主梁在与另一个方向上的单层I56a工字钢主梁冲突时应断开；上下层之间在翼缘板外侧点焊使上下层连接成整体。

主梁安装紧固完毕后即进行分配梁工字钢的安装，工字钢长度要能满足作业平台搭设宽度不小于1m的要求。

3.4 模板安装

工字钢铺设完成后,采用全站仪测量出墩柱的设计中心点,利用所放出中心点画出设计中线,铺设底模；根据放样出的坐标，确定承台边线，采用调整横梁下的砂筒调整标高，使底模的标高和坡度与设计相符。

模板拼装符合设计及规范要求，相邻两板高差不大于1mm，模板的表面平整度不大于3mm，模板接缝处安装前，拼装缝采用密封贴防止混凝土浇注过程中漏浆，防止发生漏浆污染桩基。

3.5 钢筋安装

承台底模铺设完毕，安装钢筋骨架之前，要对桩基混凝土面进行凿毛处理，露出新鲜的混凝土面，以保证桩基与承台的结构连接质量。钢筋安装前，先在调整好的底模板四周弹出钢筋骨架的边线位置，控制好承台侧面保护层，然后在底模上进行承台钢筋的安装绑扎。钢筋绑扎时，底板上垫设高强度混凝土垫块，且确保结实不脱落，同时采用梅花形布设，每平方米范围内数量不少于5个，箍紧底部与主筋紧贴并绑扎牢固，防止沉落发生承台底部露筋或保护层厚度过小的情况发生。

由于混凝土高3.6m，且钢筋布置较密，规范规定混凝土自由下落高度不得超过2m，钢筋安装时，沿纵横向长度每间隔2m布设一个下料点，下料孔采用φ20PVC管，下料孔附近钢筋暂不固定，确保可以放入下料孔， PVC管下端距已浇筑混凝土面不超过1.5m。

3.6 冷却管安装

承台为大体积混凝土，要采取温控措施，在承台内埋设冷却水管。

采用导热性能好、强度高水管，同时将其与钢筋相固定，管与管连接采用软连接。

钢丝软管连接示意图见下图。

图3-11钢丝软管连接示意图

图3-12冷却水管及测温管布置图

冷却水管根据温控设计要求进行布置，测温管及冷却管如与承台钢筋干扰，可适当调整测温管及冷却管位置，散热管出入口应露出承台表面20cm左右。冷却水管进出口采用不同颜色进行区分、标识，同时采用分水阀门进行控制。温控完成后，冷却管采用等强水泥浆进行灌浆封闭处理。

3.7承台混凝土浇筑、养生

混凝土浇筑采用纵向分段、水平分层，由低侧向高侧浇筑。根据现场实际情况可设纵、横向布料点，布料点宜为2-3m布设一个，料孔采用φ,30PVC管，且需均匀对称投放，采用50型高频振捣棒振捣，同时每层厚度不超过30cm，严防漏振。浇筑时不能随意加水稀释，确有必要时，将混凝土拉回站内处理，经二次拌合仍不能满足要求的混凝土不准进行使用。

浇筑完成后，对混凝土裸露面及时进行修整、抹平，初凝前再次进行压光、抹面，同时进行养生。

当混凝土强度达到设计允许强度的2.5MPa后，方可拆除侧模，同时避免棱角处损坏。当混凝土强度达到设计允许强度的100%后，方可进行底膜拆除工作。混凝土洒水养护时间不得少于7天，同时做好极端天气的防护工作。

4结论

流田水大桥4#墩高桩承台是一种比较少见的结构，实施前要对每一个施工环节进行反复论证，支架系统要对不利工况进行模拟受力计算，各项安全保证措施要严格管控到位。为同类工程提供了宝贵经验，具有一定的借鉴意义。

参考文献

1. 《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020）

作者简介:贾小娜 1984－ 性别：女 民族：汉族 籍贯：河北省保定市 初级职称 研究方向：路桥工程