CN101476326A - 一种承台预制及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种承台预制及施工方法，应用于道路桥梁建设中的水中承台预制及施工，包括：在承台本体预计安装位置设置桩机施工钢平台，设置桩基钢护筒及桩基施工；预制承台初步；起吊承台初步并下放至预计安装位置；承台初步二次加工；承台本体完成；所述预制承台初步是指在岸上预制承台外壳。与常规的承台预制及施工方法相比，本发明的优势在于：承台外壳岸上预制与桩基水中施工同时进行，缩短了施工工期；承台预制仅制作外壳，吊装设备下放的重量减小，使得吊装设备的投入成本减少，更为经济合理；同时本方法在预埋封水护筒底部设置了活动挡板，使承台封底更简便；整体方案安全可靠、经济合理。

Description

一种承台预制及施工方法

技术领域

本发明涉及一种路桥建设中的施工方法，尤其涉及一种适用于水中的承台预制及施工方法。

背景技术

目前在路桥建设施工中，跨河桥梁水中承台的施工从大的方面讲，分为围堰现浇法施工和预制安装法施工两种，其中绝大多数的水中承台采用的是围堰现浇法施工，包括土石围堰、钢筋砼板围堰、钢板桩围堰、钢套箱围堰、钢吊箱围堰等等。对于桥梁水中高桩承台，通常采用钢吊箱施工，即先加工制作钢吊箱，通过下放或吊运安装至设计位置，然后进行封底混凝土浇筑，再将吊箱内的水抽干，安装承台钢筋和浇筑混凝土。钢吊箱既是围堰，也是承台的外模板。

承台的预制安装法主要包括预制下放法和预制吊装法。预制吊装法是先在钢平台上预制承台，然后用起重船等起重设备吊装预制承台就位。预制承台下放施工在国内较少采用，根据有关文献，广州黄洲大桥的引桥承台曾经采用过，但它是整体承台预制，只预留桩钢护筒孔位。

围堰施工，需大量机械、人力，特别是要使用特大吨位的浮吊和特长的拉森钢板桩，在围堰后还需要进行整个围堰范围的封底施工才能进行承台结构的施工，成本和工期的要求均比较大。而预制安装法施工一般采用在桩基平台预制下放安装混凝土结构的施工方法，混凝土结构在桩基施工平台上预制，不能与桩基础同时进行施工，施工周期较长；且需要大量的贝雷架和槽钢，成本要求也较高。

基于上述情况，需要设计出一种新的水中承台施工方法，解决用钢量较大，且大部分钢材难以回收，以及大规模使用重型吊装设备，施工成本较高及工期偏长的难题。

发明内容

本发明的目的是在不使用大型起重吊装设备的前提下，以最低的成本和最短的工期来施工水中桥墩高桩承台，提高预制承台安装技术的可行性和经济性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术手段：

一种承台预制及施工方法，应用于道路桥梁建设中的水中承台预制及施工，其步骤包括：

步骤a，在承台本体预计安装位置设置桩机施工钢平台，设置桩基钢护筒及桩基施工；

步骤b，预制承台初步；

步骤c，起吊承台初步并下放至预计安装位置；

步骤d，承台初步二次加工；

步骤e，承台本体完成；

所述预制承台初步是指在岸上预制承台外壳。

进一步地，所述步骤a与步骤b同时进行。

所述承台外壳设置为一个敞口有底的中空箱体，其包括侧板和底板，所述空箱体的外轮廓尺寸设置为与承台本体设计尺寸相同。

所述承台外壳底板在与所述桩基位置对应处设置有封水钢护筒，所述封水钢护筒直径大于所述桩基钢护筒的直径。

所述封水钢护筒底部设置有用于承台封水的活动挡板；所述活动挡板为厚钢板，沿所述封水钢护筒内壁圆周呈多块设置；所述活动挡板通过活页与所述封水钢护筒内壁轴连接，所述活动挡板可在水平以上方向自由转动。

进一步地，所述步骤b还包括在所述承台外壳顶部设置挡水构件。

所述挡水构件设置为挡水铁箱，所述挡水铁箱设置为至少一节，在其内部设置内支撑；所述承台外壳顶部设置预埋连接件，所述挡水铁箱通过所述预埋连接件固定安装在所述承台外壳之上；在所述承台外壳与所述挡水铁箱之间还设置有止水橡胶垫；在所述承台外壳上还设置有至少3个用于吊装的吊环。

所述承台外壳侧板内部在所述内支撑对应高度位置设置通长闭合的加强水平筋、预埋钢板，所述加强水平筋与侧板砼形成钢筋砼“暗腰梁”形式；所述承台外壳还设置有内撑梁，所述内撑梁采用型钢；所述内撑梁与所述预埋钢板固定连接。

进一步地，所述步骤c是指：在承台本体预计安装位置所处水位处于低平潮时，进行吊运沉放工作；在所述承台外壳及挡水铁箱吊运到位后，进行加水沉放，沉放到预计安装位置后，经测量与设计符合后进行浇筑封底砼，封住承台底部后，进行抽水作业。

进一步地，所述步骤d是指：封底混凝土采用水下不分散混凝土，在混凝土中掺入絮凝剂和微膨胀剂；混凝土浇筑时间选在涨潮水位最高时进行，采用吊机配合，采用混凝土泵接导管浇筑，混凝土浇筑连续不间断，一次成型。

与常规的承台预制及施工方法相比，本发明的优势在于：承台外壳岸上预制与桩基水中施工同时进行，缩短了施工工期；承台预制仅制作外壳，吊装设备下放的重量减小，使得吊装设备的投入成本减少，更为经济合理；同时本方法在预埋封水护筒底部设置了活动挡板，使承台封底更简便；整体方案安全可靠、经济合理。

附图说明

图1是本发明一种承台预制及施工方法第一实施例的步骤流程图；

图2是本发明一种承台预制及施工方法第二实施例的步骤流程图；

图3是本发明一种承台预制及施工方法第二实施例中的承台外壳及挡水铁箱示意图；

图4是图3中的A-A截面示意图；

图5是图4中的B-B截面示意图；

图6是本发明一种承台预制及施工方法第二实施例中承台外壳及挡水铁箱吊装示意图；

图7是本发明一种承台预制及施工方法第二实施例中预埋封水钢护筒底部平面示意图；

图8是本发明一种承台预制及施工方法第二实施例中预埋封水钢护筒底部的活动挡板示意图。

具体实施方式

下面结合附图来对本发明的具体实施例进行说明。

如图1，图示了本发明一种承台预制及施工方法第一实施例的步骤流程图，包括：

步骤101，在承台本体预计安装位置设置桩机施工钢平台，设置桩基钢护筒及桩基施工。

步骤102，在岸上预制承台外壳，在其顶部安装挡水铁箱；所述承台外壳设置为一个敞口有底的中空箱体，其包括侧板和底板，所述空箱体的外轮廓尺寸设置为与承台本体设计尺寸相同。在最终完工时，该外壳将作为承台本体的一部分。所述承台外壳底板在与桩基位置对应处设置有封水钢护筒，封水钢护筒直径大于所述桩基钢护筒的直径。所述封水钢护筒底部设置有用于承台封水的活动挡板，活动挡板为厚钢板，沿所述封水钢护筒内壁圆周呈均匀多块设置，本实施例中，设置有16块活动挡板；所述活动挡板通过活页与所述封水钢护筒内壁轴连接，所述活动挡板可在水平以上方向自由转动。在所述承台外壳顶部设置一节挡水铁箱，在挡水铁箱内部设置内支撑；所述承台外壳内部设置预埋连接件，所述挡水铁箱通过所述预埋连接件固定安装在所述承台外壳之上；在所述承台外壳与所述挡水铁箱之间还设置有止水橡胶垫。

步骤103，起吊承台外壳(含挡水铁箱)并下放至预计安装位置；利用吊船将结构运至设计位置后，准确对位并套进原桩基钢护筒，利用通过钢护筒与承台预制结构形成的浮体结构，通过向承台外壳内注水平衡浮力，辅助吊船吊装系统进行就位安装。同时通过实时测量系统，监控预制结构的沉放，确保预制结构的就位精度。吊运沉放在落潮期进行。在承台外壳预制结构就位锁定后进行箱体结构封底，封底成功后抽干水即可进行承台结构的施工。

步骤104，承台外壳二次加工；承台外壳预制结构就位后，为防止在水流作用下预制结构发生滑移、倾覆等不利情况，尽快采取预先设计好的连接措施进行预制结构的锁定连接作业。在封底前使用将预制承台结构预留孔洞用护筒与桩位护筒采用钢插销相连接，使预制结构就位锁定。在封底成功后采用焊接A3钢板的方式将预制结构与桩基础连接起来，然后再切除内外护筒。预制结构安装锁定经检查符合要求后，然后进行封底砼的浇注，封底砼的厚度经计算必须保证完全封住底部，不漏水。封底混凝土采用新型水下不分散混凝土，在混凝土中掺入絮凝剂和微膨胀剂，令混凝土即使受到水的冲刷作用仍具有优良的抗分散性。混凝土浇筑时间选在涨潮水位最高时进行，采用吊机配合，采用混凝土泵接导管浇筑，混凝土浇筑连续不间断，一次成型。封底混凝土强度达到设计强度80％后，挡水铁箱挡水铁箱内开始抽水，抽水速度不宜过快，随时注意观察箱体的变形情况，如发现钢套箱出现变型，则应停止抽水，加固支顶后，再进行抽水。箱体内的水抽干后，即可进行绑扎承台钢筋，承台钢筋验收后浇筑承台混凝土。在箱体抽水过程中注意箱体的封底情况，如发现有漏水现象，应停止抽水采取相应的封底措施后，在再进行抽水作业。

步骤105，承台本体完成；由于承台外壳与其上部的挡水铁箱、桩基钢护筒及桩基施工同时施工，一次下放到位，节省工期，效率较高。适用于有足够施工空间的工作场合。

如图2，图示了本发明一种承台预制及施工方法第二实施例的步骤流程图，包括：

步骤201，冲孔平台搭建；

步骤202，测量放样；

步骤203，桩基础施工；

步骤204，桩位障碍物处理；

以上步骤均在承台本体预计安装位置施工，亦即水上作业。

在岸上同时进行以下步骤：

步骤211，岸上预制承台外壳；

步骤212，箱体吊运支撑安装；

步骤213，挡水铁箱拼装定位；

在步骤213之前，进行挡水铁箱的预制加工。

步骤221，挡水铁箱加工；

步骤222，挡水铁箱检验。

在挡水铁箱加工以及桩位障碍物处理步骤完成后，

步骤231，拆除冲孔钢平台；

步骤232，预制结构吊运及沉放；

步骤233，封底混凝土浇筑；

步骤234，拆吊运支撑及抽水；

步骤235，基底处理及凿桩头；

步骤236，钢筋加工；

步骤237，钢筋绑扎；

步骤238，混凝土浇筑；

步骤239，混凝土养护。

如图3-图8所示，第二实施例中，承台外壳及挡水铁箱包括：承台外壳1，挡水铁箱2，预埋封水钢护筒3，桩承台钢护筒4，内撑梁5，吊环6，内支撑7，活动挡板8。

为减少承台下放的重量，承台预制只预制承台外壳1，即成一个无盖板的有底空箱体，外轮廓尺寸按设计尺寸，底板厚度在原设计的基础上加厚20cm，四周壁板厚约25cm。在承台底板相应桩基位置预埋比桩基钢护筒4直径大40cm的封水钢护筒3，封水护筒3直径250cm，嵌入承台外壳1的底板，与侧板高度平齐，露出底板外部的长度约80cm。封水护筒3底部设活动挡板8，便于承台底封水施工。

为避免在吊运过程对承台外壳1造成损坏，采取在箱顶下15cm处设置“十字”型钢内撑梁5，型钢采用I45工字钢。同时挡水铁箱2也采用型钢内支撑7进行加固，型钢采用I20工字钢。承台钢筋形状按设计制作、安装，只是作相应加长约40cm，为了确保预制箱顺利下放，在预留孔位置将钢筋断开，待预制箱下放到位后再驳接复原。

承台箱体结构预制完后，用吊船将结构运至设计位置后，准确对位并套进原桩基钢护筒，利用通过钢护筒与承台预制结构形成的浮体结构，通过向套箱内注水平衡浮力，辅助吊船吊装系统进行就位安装。同时通过实时测量系统，监控预制结构的沉放，确保预制结构的就位精度。吊运沉放在落潮期进行。在预制结构就位锁定后进行箱体结构封底，封底成功后抽干水即可进行承台结构的施工。

所述活动挡板8为厚钢板，沿所述封水钢护筒3内壁圆周呈16块设置；所述活动挡板8通过活页与所述封水钢护筒3内壁轴连接，所述活动挡板8可在水平以上方向自由转动。

本实施例中，承台预制结构与桩基础施工同步进行，在成桩以后就可吊运预制结构到桩位处进行沉放施工。一般在低平潮进行吊运沉放工作，在承台预制结构吊运到位后，进行加水沉放，沉放到位后经测量与设计符合后进行浇筑封底砼，封住承台底后就可进行抽水作业。抽干水后就可进行承台的结构制作。

预制承台箱体在岸上制作，底模及侧模均采用酚醛板，预留孔壁采用木模。铺设好底模且安装了木模后，开始安装钢筋。钢筋在预留孔处断开，且伸入木模内20cm。预留孔在施工过程中须保证尺寸及位置准确。木模上的钢筋预留孔在安装钢筋时现场开孔，以确保钢筋位置准确。钢筋安装完毕即安装侧模及预埋件，支撑好侧模即可浇筑混凝土。预埋件主要为箱体的内部横撑、吊运的吊环、箱体预埋钢筋以及预留孔处钢护筒，安装必须准确到位，避免出现由于吊运过程受力不均导致箱体损坏或出现安全事故。

预制结构的起吊前必须进行吊装计算，确定所使用的吊船型号、钢丝绳、吊力等。预制结构起吊前要对偏心状态进行调平，确保结构在下放时处于平稳状态。

吊运前应与航道部门先进行联系，对外进行公告，在吊运的航道上进行封航。吊运时船只应保持匀速、稳定，使箱体结构基本处于受力稳定状态。吊运对潮位、流速、风向以及水上能见度等均有严格的要求。

预制结构吊运到设计桩位后，先派潜水员进入承台位置，对该位置的情况进行摸查，排除会影响承台预制结构定位的障碍物。

预制结构经测量定位后下沉，下沉的过程中利用抽水设备将水抽入预制结构内部，并在预制结构内形成液面，通过精确计算分析自重、下沉水位深度等数据控制结构内液面的高度，以配合吊船精确控制结构下沉到位精度。测量人员负责随时监控预制结构的水平和有无障碍物情况，发现结构下沉不均匀或倾斜时，及时纠正后继续下沉。

预制结构就位后，为防止在水流作用下预制结构发生滑移、倾覆等不利情况，应尽快采取预先设计好的连接措施进行预制结构的锁定连接作业。在封底前使用将预制承台结构预留孔洞用护筒与桩位护筒采用钢插销相连接，使预制结构就位锁定的方法。在封底成功后采用焊接A3钢板的方式将预制结构与桩基础连接起来，然后再切除内外护筒

预制结构安装锁定经检查符合要求后，然后进行封底砼的浇注，封底砼的厚度经计算必须保证完全封住底部，不漏水。封底混凝土采用新型水下不分散混凝土，在混凝土中掺入絮凝剂和微膨胀剂，令混凝土即使受到水的冲刷作用仍具有优良的抗分散性。混凝土浇筑时间选在涨潮水位最高时进行，采用吊机配合，采用混凝土泵接导管浇筑，混凝土浇筑连续不间断，一次成型。

封底混凝土强度达到设计强度80％后，钢套箱内开始抽水，抽水速度不宜过快，随时注意观察箱体的变形情况，如发现钢套箱出现变型，则应停止抽水，加固支顶后，再进行抽水。箱体内的水抽干后，即可进行绑扎承台钢筋，承台钢筋验收后浇筑承台混凝土。在箱体抽水过程中注意箱体的封底情况，如发现有漏水现象，应停止抽水采取相应的封底措施后，在再进行抽水作业。

与常规的承台预制及施工方法相比，本发明主要有以下有益效果：承台外壳岸上预制与桩基水中施工同时进行，缩短了施工工期；承台预制仅制作外壳，吊装设备下放的重量减小，使得吊装设备的投入成本减少，更为经济合理；同时本方法在预埋封水护筒底部设置了活动挡板，使承台封底更简便；整体方案安全可靠、经济合理。

以上所揭露的仅为本发明的实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的保护范围。

Claims (10)

1、一种承台预制及施工方法，应用于道路桥梁建设中的水中承台预制及施工，其步骤包括：

步骤a，在承台本体预计安装位置设置桩机施工钢平台，设置桩基钢护筒及桩基施工；

步骤b，预制承台初步；

步骤c，起吊承台初步并下放至预计安装位置；

步骤d，承台初步二次加工；

步骤e，承台本体完成；

其特征在于，所述预制承台初步是指在岸上预制承台外壳。

2、根据权利要求1所述的承台预制及施工方法，其特征在于，所述步骤a与步骤b同时进行。

3、根据权利要求2所述的承台预制及施工方法，其特征在于，所述承台外壳设置为一个敞口有底的中空箱体，其包括侧板和底板，所述空箱体的外轮廓尺寸设置为与承台本体设计尺寸相同。

4、根据权利要求3所述的承台预制及施工方法，其特征在于，所述承台外壳底板在与所述桩基位置对应处设置有封水钢护筒，所述封水钢护筒直径大于所述桩基钢护筒的直径。

5、根据权利要求4所述的承台预制及施工方法，其特征在于，所述封水钢护筒底部设置有用于承台封水的活动挡板；所述活动挡板为厚钢板，沿所述封水钢护筒内壁圆周呈多块设置；所述活动挡板通过活页与所述封水钢护筒内壁轴连接，所述活动挡板可在水平以上方向自由转动。

6、根据权利要求5所述的承台预制及施工方法，其特征在于，所述步骤b还包括在所述承台外壳顶部设置挡水构件。

7、根据权利要求6所述的承台预制及施工方法，其特征在于，所述挡水构件设置为挡水铁箱，所述挡水铁箱设置为至少一节，在其内部设置内支撑；所述承台外壳顶部设置预埋连接件，所述挡水铁箱通过所述预埋连接件固定安装在所述承台外壳之上；在所述承台外壳与所述挡水铁箱之间还设置有止水橡胶垫；在所述承台外壳上还设置有至少3个用于吊装的吊环。

8、根据权利要求7所述的承台预制及施工方法，其特征在于，所述承台外壳侧板内部在所述内支撑对应高度位置设置通长闭合的加强水平筋、预埋钢板，所述加强水平筋与侧板砼形成钢筋砼“暗腰梁”形式；所述承台外壳还设置有内撑梁，所述内撑梁采用型钢；所述内撑梁与所述预埋钢板固定连接。

9、根据权利要求8所述的承台预制及施工方法，其特征在于，所述步骤c是指在承台本体预计安装位置所处水位处于低平潮时，进行吊运沉放工作；在所述承台外壳及挡水铁箱吊运到位后，进行加水沉放，沉放到预计安装位置后，经测量与设计符合后进行浇筑封底砼，封住承台底部后，进行抽水作业。

10、根据权利要求9所述的承台预制及施工方法，其特征在于，所述步骤d是指：封底混凝土采用水下不分散混凝土，在混凝土中掺入絮凝剂和微膨胀剂；混凝土浇筑时间选在涨潮水位最高时进行，采用吊机配合，采用混凝土泵接导管浇筑，混凝土浇筑连续不间断，一次成型。

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