贺 强，李顺清

(中铁港航局集团有限公司，广东广州510660)

1 工程概况

广园东路延长线YA6标广园大桥跨东江主、副航道上部结构分别采用60 m+100 m+100 m+60 m四跨和55 m+85 m+55 m三跨预应力混凝土变截面连续箱梁，基础均采用圆端形承台、钻孔灌注桩基础。

原计划其主、副航道基础均采用先下沉钢套箱后施工桩基及承台的方法。但在实施过程中根据副航道水位较浅的实际情况，决定副航道基础采用吹砂筑岛施工桩基，然后下沉混凝土套箱施工承台的方法。按实施性施工组织设计的要求，在副航道C22、C23基础施工范围内先筑岛施工桩基，桩基全部完成后平整筑岛面进行混凝土套箱施工。在施工前期混凝土套箱下沉均匀并且比较顺利，然而当套箱下沉到一定深度后就停止下沉，各种常规处理方法都作用甚微，严重地影响了施工的顺利进展。因此有必要通过理论分析与计算寻找解决套箱停止下沉的原因。

图1 基础平面图

2 混凝土套箱下沉受力计算

2.1 基础设计介绍

副航道C22、C23主墩承台平面图及混凝土套箱图尺寸见图1、图2，承台平面尺寸9.0 m×7.6 m，套箱平面尺寸11.6 m×10.2 m。混凝土套箱采用C25钢筋混凝土，内设支撑(其具体施工图从略)。

图2 混凝土套箱平面图

2.2 混凝土套箱停止下沉原因分析

在施工过程中曾发生过套箱停止下沉，为了找出套箱停止下沉的原因，对混凝土套箱的摩擦阻力进行以下分析。

2.2.1 混凝土套箱计算参数

(1)混凝土套箱顶部6.7 m每1 m混凝土体积:

0.8×(11.6×2+8.6×2)+4×(0.8×0.6+0.2×0.2÷2)=34.32 m3

(2)混凝土套箱底部刃角1.5 m混凝土体积:

［0.5×0.8+(0.2+0.8)×1÷2］×(11.6×2+8.6×2)+1.5×0.6×0.8×4/2=37.8 m3

(3)混凝土套箱总重(钢筋混凝土按25 kN/m3计):

(34.32×6.7+37.8)×25=6 694 kN

(4)混凝土套箱外侧周长

(11.6+10.2)×2+8×0.6=48.4 m

2.2.2 地质计算参数

(1)工程地质钻孔报告中各小孔的地质情况见表1。

表1 工程地质情况

(2)根据上表及混凝土套箱底标高为－1.2 m可知，除4号钻孔处混凝土套箱底处于粗砂层外，其余均在可塑亚黏土层中。混凝土套箱下沉时主要穿过地层为表层吹填细砂、中砂层(粗砂层)、可塑亚黏土层，根据工程地质钻孔报告中的土样取值建议参数，取各层土样参数如表2。

表2 土样计算参数

2.2.3 混凝土套箱下沉摩擦阻力估算

根据以上混凝土套箱及地质土样参数，本文取C23右幅混凝土套箱进行计算分析。由吹砂层顶标高为+7.0可知，混凝土套箱穿越各土层厚度分别为细砂层约5.9 m、中砂层约1.5 m、可塑性亚黏土层约0.8 m。按混凝土套箱为刚性体，且不考滤混凝土套箱倾斜及底部阻力影响，套箱摩擦阻力估算为:

48.4×(5.9×25+1.5×35+0.8×60)=12 003 kN

在不考虑水浮力时，混凝土套箱的摩擦阻力为12 003 kN，远大于套箱自重重量6 694 kN。因此摩擦阻力过大，自重不足是混凝土套箱下沉困难的主要原因。

3 混凝土套箱继续下沉的处理方法及效果

为解决下沉问题，混凝土套箱施工采用分节就地浇筑的方法进行施工。施工前对场地进行平整，按设计尺寸进行放样测量，刃脚底部采用土模施工，省去了采用垫木施工需抽垫的工序。混凝土套箱第一节完成后，用吊机配合抓除套箱内细砂进行沉降的方法，下沉到距地面约1.0 m左右开始进行套箱接高施工。但混凝土套箱全部完成后，套箱下沉至5.0 m左右时停止下沉，现场分别采用了各种方法，效果均不是很理想。通过对混凝土套箱的受力分析后，找到了套箱自重与摩擦阻力相比过小是主要原因，采用单一方法解决套箱下沉比较困难，因此根据实际情况采用了多种方法结合施工，主要是从以下几各方面进行。

3.1 减小混凝土套箱所受的摩擦阻力

混凝土套箱下沉到一定深度，整体基本稳定后，在套箱内进行支撑加固。主要通过两个方面来减小混凝土套箱的摩擦阻力让混凝土套箱继续下沉。一方面在低水位时用挖机对称挖除套箱四周土体，减少混凝土套箱与周围土体的摩擦面积;另一方面采用了水下松动爆破，对土体进行扰动，降低减少土体的极限摩阻力。

3.2 加大下沉重量

采用了水箱压重的方法。施工时在混凝土套箱的两个对角对称放置两根Ⅰ45工字钢，每个对角压3个水箱，单个水箱重达250 kN，每个水箱上口都有进水口，可对水箱内水量进行调控。通过压重措施后，下沉重量增加约1 600 kN。

3.3 选择低水位时下沉套箱

通过采取压重及降低摩擦阻力后，为进一步加大混凝土套箱下沉重量与摩擦阻力的比值，根据现场处于潮水影响区域，每天水位涨落较大的情况，选择在低水位时下沉套箱，减小水浮力，增大沉降比。在低水位施工时用高压水对混凝土套箱内砂层进行冲射，并采用大功率的抽砂船进行抽砂作业，使整个套箱刃角悬空，以便套箱下沉。

通过采用以上方法处理后，不考虑浮力时其下沉重量达到8 294 kN，摩擦阻力降低到约7 768 kN，下沉重量大于摩擦阻力。采用以上方法处理后，混凝土套箱由停止下沉转为开始缓慢下沉，下沉量达到每天50 cm左右，达到了预期的效果。但需注意的是套箱下沉必须不间断进行施工，避免由于存在浮力及水位涨落引起翻砂等不利因素引起阻力增大造成套箱下沉困难。

4 技术方案比较及总结

广园东路延长线YA6标副航道基础施工方案采用筑岛混凝土套箱施工替代水上钢套箱施工后从经济及技术角度上来说是可行的。首先，采用筑岛混凝土套箱施工从经济上来说比用钢套箱节约，其次，从技术角度来看，地质、水文条件较好，筑岛施工简易方便，混凝土套箱施工技术成熟。另外，由于广园大桥施工工期紧，采用混凝土套箱可以进行平行作业，对于工期安排比较有利，缓解工期压力。