赤道几内亚Mbini大桥主墩承台钢围堰设计和施工

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摘要 介绍赤道几内亚mbini大桥21号主墩承台钢围堰施工方案的详细比选，最终选用钢护筒设牛腿支撑的托架式钢围堰的方案，不仅减少了材料的使用，同时降低了围堰的施工难度并缩短了承台的施工工期。

关键词 承台托架式钢围堰

一、工程概况

赤道几内亚Mbini大桥桥梁总长1.087km。主桥为2×120m独塔双索面预应力混凝土斜拉桥，主桥全长240m，主桥平面线形为直线。结构形式采用塔梁墩固结的刚构体系，桥宽13.0m，为倒“Y”形桥塔。21号主墩承台为哑铃型承台，承台接18根φ2.0m的钻孔灌注桩，设计桩长42m，嵌岩桩设计。承台底标高+9.52m，顶标高+13.52m，承台高度4m。

二、水文概况

Wele河为常年流入大西洋的天然河流，入海口处河宽大于1000m，桥址处河宽800m左右，河流南部航道处水深可达12m，河口地区潮汐与大西洋相同，大潮时河水能达到河堤顶。河水在落潮时呈浅酱色(向上游其水的颜色逐渐变深)，在涨潮时河水呈蓝色(为倒灌的大西洋海水)。大桥设计通航水位为+12.0m，常水位+10.0m~+12.0m，测时水位为+10.3m。

三、围堰设计原则

由于该项目除水泥和砂石料外，其余材料及施工机械均需从国内经海陆联运运到施工现场，从施工成本出发，综合考虑海陆联运运费和清关费用等，主墩承台钢围堰设计采取以下原则：

1、围堰侧板采用单壁式，在现场加工，单个构件满足运输和起吊要求。

2、侧板同时用于辅助墩承台围堰，故侧板连接采用螺栓连接，承台施工完成后可拆卸后使用。

3、整个项目尽量利用相同型号的钢材。

4、尽量使施工操作方便。

5、底梁、底板不回收。

6、围堰内不设压杆和内支撑。

四、施工方案比选

根据Mbini大桥的水文地质情况，在工程开工前做了详细的钢围堰施工方案比选，对于承台中间的系梁部分，采用钢管柱顶设承重梁和吊带承受系梁及封底砼的重量，钢管桩同时考虑用于塔柱横梁支架。对于两端的承台部分的比选方案有以下两种：

方案一：吊箱式，利用承台周边的平台钢管桩及桩基钢护筒承重设置吊带的钢吊箱方案（见图1）。

该方案优点是钻孔平台和钻孔施工进度较快。缺点是围堰下放时吊点较多，需要大量的千斤顶、精轧螺纹钢筋；每个吊点受力为54T,同时需要考虑各吊点受力不均匀引起围堰失稳的问题，若采用同步液压千斤顶系统在经济上比较浪费，施工难度较大。

方案二：托架式，即在桩基钢护筒上焊接牛腿，作为支撑结构、封底砼和承台重量的方案（见图2）。

该方案优点是钢围堰用料较省，施工简便，整个承台施工工期较短，施工

难度较小。缺点是在钢护筒下沉时须提前焊接牛腿，钢护筒施沉工期增长，施沉钢护筒时必须精确定位牛腿的位置，对钢护筒的下沉施工技术难度要求较高。

经过论证后，方案一材料用量较多，会增加项目的成本投入，方案不经济；方案二虽然在前期护筒施工难度稍大，但承台施工简便，材料用量较少，是经济可行的方案，同时方案的可靠性更高，故采用第二种方案。

五、钢围堰结构设计

1、围堰侧板结构设计

（1）围堰标高的确定

围堰顶：因常水位为+10m~+12m，承台顶标高+13.52m，故围堰顶标高定为+13.52m。承台底标高+9.52m，设0.5m的封底混凝土，则围堰底标高为+9.02m。

（2）结构简介

由于考虑主墩的钢围堰侧板同时用于辅助墩承台围堰，故围堰侧板分为上下两节，上节高度3m，下节高度1.5m，采用螺栓连接。围堰侧板分块同样考虑辅助墩的承台尺寸进行相应分块，共分为18块，采用螺栓连接。面板采用δ5mm的A3钢板，横肋和纵肋采用∠63×63×4mm角钢。侧板按照承受承台浇筑时的最大侧压力进行设计。

2、底板结构设计

底板为钢模板，面板采用δ5mm的A3钢板，横肋和纵肋采用∠63×63×4mm角钢，直接支承在承重系统的分配梁上，按第一次浇筑承台砼和封底混凝土自重对底板的压力进行设计。

3、围堰抽水后抗浮验算

最不利工况为在高水位时，围堰抽水后承受抗浮力，经计算得围堰抽水后的上浮力F上浮=517T，而钢护筒与封底混凝土摩阻力F摩阻=622T，可知F摩阻＞F上浮围堰满足抗浮要求。为了增加围堰的整体稳定性，用型钢把围堰与周边的平台钢管桩连接成一个整体，同时增加围堰的抗浮力。

六、钢围堰施工

1、牛腿施工

钻孔平台施工完成后，下沉桩基钢护筒时，当完成护筒最后一节接长后，根据设计在护筒上焊接牛腿，牛腿钢板周边全部满焊，然后在钢护筒上用油漆画出1cm的刻度，用振桩机按2分钟一次振动下沉，以钻孔平台为参照物，及时读出振桩机关机及停止振动时刻度值，从而计算从关机到停止振动护筒下沉的位移量，经过多次采集数据得到一个相对准确的数值，并以该数值作为依据控制护筒振动下沉最后一次的刻度，及时关闭振动沉桩机，确保牛腿顶下沉至设计位置。牛腿顶标高必须下沉至设计标高或比设计标高稍低，对于低于设计标高的在围堰下放时用钢板调整。施工中严格控制牛腿顶标高是整个围堰结构施工的关键。

2、围堰底板安装

拆除钻孔平台（承台外的钢管桩先不拆除），在钢护筒上焊接临时牛腿，牛腿顶标高视水位而定，同时把系梁附近的8根钢管桩接高至+16.6m，在桩顶设置横梁，然后摆设承重梁2HW400*400，安置吊带及底面扁担梁。

在临时牛腿上安置围堰的承重梁，承重梁顶标高与扁担梁顶标高相同，然后在承重梁及扁担梁上安放分配梁I28a和分配梁[20a，不同分配梁之间及分配梁与承重梁连接处采用焊接连成整体。然后在分配梁上安置底模，底模与分配梁能够焊接的地方也焊接在一起。

底板与桩基钢护筒的间隙则采用气囊进行封闭，气囊在浇筑封底砼前充气直至把缝隙堵死为止。

3、围堰侧模安装

底模铺设完成后，利用吊车在底模上安装侧模，侧模与底模采用焊接连接，侧模背枋与承重梁或分配梁必须焊接牢固或加型钢在背后焊接牢固，确保浇注砼时侧模不跑模。侧模采用螺栓连接，缝内夹防水胶皮，同时在模板接缝面及背面涂结构胶，防止接缝漏水。侧模拼装同时安装侧模背枋，背枋与侧模焊接牢固。侧模完成全部拼装后，在模板背面和顶面焊接支撑框架HW400*400，增加围堰的整体稳定性。

4、围堰下放

在侧模上焊制吊耳，在靠承台边缘的钢护筒顶焊接吊架和定位架，挂上倒链葫芦，系梁处则采用千斤顶把整个围堰提起来，割除临时牛腿。利用倒链葫芦和千斤顶缓慢下放钢围堰，以确保围堰内外水头平衡，下放过程中各倒链和吊带必须同步。

5、浇筑封底混凝土

承台封底砼采用C20微膨胀混凝土，用导管灌注，每根导管的浇注砼直径以不大于6米为宜设置。浇注封底砼时须跟踪进行砼面的测量，确保封底砼的厚度。浇筑砼前在围堰侧板上开若干个小孔，确保浇筑砼围堰内外水头平衡。

七、结语

Mbini大桥21号主墩承台施工方案在详细比选过程中综合考虑项目的国际环境及与辅助墩承台施工，大胆提出在钢护筒施打时预先焊接牛腿，采用托架式钢围堰的施工方案，该方案不仅节省了大量的施工材料，同时降低了承台的施工难度，缩短了承台施工工期，为具有同等水文条件下的承台施工提供了一定的参考作用。

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