姜剑峰 谌 健

（湖南路桥建设集团有限责任公司,湖南 长沙 410000）

1 工程概况

土谷塘湘江特大桥是G322衡南向阳至龙泉公路的控制性工程，位于湘江土谷塘航电枢纽工程下游500 m处，桥位区河道顺直，河道宽约470 m，水深5～6 m。桥跨布置：9×25 m预应力混凝土先简支后连续T梁+（88 m+158 m+125 m+55 m）预应力混凝土悬浇刚构连续梁+7×47 m预应力混凝土先简支后连续T梁。引桥13～18#墩下构采用系梁+圆柱墩+盖梁的结构形式，桥墩一般构造如图1所示。

图1 引桥13～18#墩下构一般构造图

13～18#墩为水中立柱墩，共12个水中桩系梁，桩系梁顶标高均为+52.0 m，底标高+50.0 m，由于处于大源渡库区最上游及土谷塘库区泄洪口，桥位处水流速达6～9 m/s，施工区域水位在51～52.5 m之间变化，由于水流速大，给水上施工带来极大不便[1]。

2 施工方案比选

土谷塘湘江特大桥项目的水中桩系梁均为深水区系梁，墩位处水流速大，项目部制订了三个方案进行比选：方案一是采用水中套箱围堰施工方法，计划采用三套钢吊箱，但此施工方法所需设备及钢材数量较多，且施工工期长，受水流速影响大，吊箱定位及固定相当困难；方案二为在码头场地预制系梁，达到强度后用浮吊运输至现场安装，由于单个系梁自重约50 t，此施工方法需要大型浮吊，施工设备费用高，且施工区域水流速大，安全隐患较大；方案三是采用系梁原位预制吊装施工方法，利用桩位处的钢护筒作为支撑搭设简易预制平台，平台高于施工水位系梁平直段，直接在平台上预制完成，在预制系梁达到设计强度后利用4个30 t的电动葫芦进行吊装下放，最后止水浇筑桩头砼与预制段连接成整体。通过多方面比较，确定了采用方案三进行施工。

3 现场预制吊装施工工艺介绍

3.1 平台搭设

桩检合格后开始进行预制吊装平台搭设。搭设时先将三个桩基钢护筒切割到系梁顶标高位置，并将桩头凿毛至系梁底标高。然后在钢护筒上按2.48 m间距放置两排双拼36工字钢做主横梁，主横梁与钢护筒接触位置下放使用[20槽钢支撑顶紧加固。主横梁上按50 cm间距平铺4 m长的12.6工字钢分配梁，分配梁两边各1 m平铺木板做操作平台，操作平台周围临边位置焊接D48×3 mm脚手架管栏杆，立杆间隔2 m一根，横杆间隔1.2 m一根，临边设置20 cm高踢脚板，四周挂安全网，确保工人施工安全。分配梁中间2 m位置纵向平铺10 cm×10 cm木方，如图2所示，木方上进行模板拼装及系梁预制施工。

图2 系梁预制平台平面示意图

3.2 底模搭设

底模采用18 mm厚竹胶板，在木方上人工进行精确拼装，拼装完成清除表面杂物并清洗干净后涂上脱模剂。底模拼装完成后检查模板的整体性、平整度及尺寸偏差，合格后在其上定出预制系梁中心线及侧模边线，准备进行钢筋安放[2]。

3.3 钢筋绑扎

为节省钢筋绑扎时间，提高钢筋施工精度，应在岸上钢筋加工场提前将系梁钢筋绑扎成整体，利用平板车及运输船运送到现场，吊车整体吊装就位。

3.4 模板安装

钢筋验收合格后，开始安装侧模及端模。安装前须将底模和钢筋间的杂物清理干净。侧模模板采用定型钢模板进行分块拼接，安装采用人工配合吊车分块拼装，相邻两模块之间以螺栓连接，相对两模板之间进行对拉杆连接。

预制系梁采用10 mm厚A3钢板作为圆弧端模，A3钢板按系梁端截面尺寸进行切割，并按实际系梁两端相对护筒位置进行放样，弯曲成内凹弧形，弯制成型后使用[10槽钢背肋板及钢板进行加固，确保端模强度。端模加工完成后需在钢板上按设计要求主筋间距进行开孔，避免切割主筋，预制系梁混凝土浇筑前堵塞缺口，保证混凝土浆不外溢。

3.5 混凝土浇筑

混凝土运输至施工墩位处后，采用吊车+料斗的方式进行浇筑，为防止混凝土下料离析和方便振捣人员有效地振捣，应控制混凝土分层厚度不超过30 cm。在混凝土浇筑过程中，随时检查模板支撑是否松动变形，预埋件是否移位，发现问题及时采取补救措施。

3.6 吊装平台搭设

预制系梁重约50 t，设计采用电动葫芦进行吊装下放。吊装桁架利用原有钻孔平台做吊装主横梁，桩基施工完成后拆除钻孔平台分配梁以上部分，留贝雷梁做吊装桁架主横梁，每个预制系梁位置主横梁上安装两组纵向贝雷梁，在每组纵向贝雷梁上再放置两个吊架，吊架采用2 cm开孔钢板做吊耳，吊耳作为电动葫芦挂钩。整个吊装系统共有4个吊架，与预制系梁上的4个预埋吊耳相对应，如图3所示。预制系梁利用这4个吊架悬挂4个30 t电动葫芦进行吊装下放。

图3 系梁吊装平台立面示意图

3.7 预制系梁吊装

预制系梁养护达到设计强度即可吊装。吊装桁架安装完成后，根据预制系梁预埋吊环位置人工调整电动葫芦位置，要求电动葫芦吊钩垂直落下正对吊耳中心。电动葫芦定位准确后使用吊钩勾住系梁顶的四个吊耳，系梁徐徐起吊后离平台约10 cm左右停止起吊，抽掉木方及分配梁，并将钢护筒主梁位置下的[20槽钢支撑拆除，对钢护筒与系梁对应的位置进行定位后放样切割，移到水下切割到桩顶位置形成缺口，之后沿钢护筒缺口缓缓下放预制系梁。当系梁快接触钢护筒U形切口时，先暂停下放，检查系梁与切口的位置关系正确后方可徐徐下放就位（如图4）。

3.8 护筒止水与浇筑桩头混凝土

系梁下放就位后，U型口下方止水通过预先粘贴在地系梁底部的普通型橡胶止水带，利用地系梁的自重，将橡胶止水带压紧于桩头混凝土面上，与桩顶混凝土紧密接触，达到止水的作用。地系梁侧面止水利用膨胀型橡胶止水带的遇水膨胀性，其体积膨胀至原来的2倍后与钢护筒内壁上焊接的角钢之间挤压，以达到紧密结合进而止水的目的。根据日常观测，每天下午水位较高，因此在进行桩头混凝土浇筑时，尽量安排在上午或晚上进行，防止U形切口因水压增大而造成渗水。桩头混凝土浇筑至系梁顶标高，养护至一定强度即可进入墩柱、盖梁工序施工。

图4 预制系梁吊装

4 质量控制

4.1 测量放样控制

水中系梁预制安装对测量精度要求较高，因此施工测量应严格按测量规范要求进行，所有测量仪器需进行校核与检定，保证测量精度控制在5 mm以内。

4.2 结构尺寸控制

地系梁的结构尺寸应根据测量放样结果进行预制，长度根据桩基钢护筒位置进行调整，结构尺寸的偏差应控制在1 cm内，避免无法安装。

4.3 水下切割控制

根据预制系梁起吊后的平面位置，在钢护筒内壁焊接定位角钢，精确地测量放样并复核，保证切割线位置准确无误，再对钢护筒进行水下切割。

4.4 水下安装控制

因钢护筒上预留的切割槽口仅比地系梁宽度宽1 cm，4个电动葫芦吊装系梁放入槽口的过程中可进行微调，使其能顺利放入槽口之中。

4.5 止水控制

地系梁底部及侧面遇水膨胀型橡胶止水带的厚度为1 cm，且不能超过混凝土面，防止在下放过程中被钢护筒切割边缘的毛刺刮坏，造成止水效果达不到施工要求。止水带布置位置应准确，保证达到止水效果。

5 效益分析

5.1 经济效益

该方案不仅确保了上半年湘江汛期土谷塘湘江特大桥引桥水中墩施工工作能够顺利推进，减少了高水位及快流速对系梁施工的影响，而且是梁的预制吊装大幅度减少了套箱围堰等施工材料及设备成本。采用吊架电动葫芦下放避免大型吊装设备的使用，利用钢护筒做预制平台，只需要垂直下放，大大加快了每个系梁的施工进度。该方案有效提高了施工作业效率，大大降低了时间、人力、设备等各类型成本，12个水中系梁取得综合经济效益共计约300万元。

5.2 社会效益

该方案有效地解决了水中系梁在高流速水中无法正常施工的问题，同时解决了大型系梁水上吊装重量大、安装风险高、施工难度大的问题，为后续立柱墩身施工提供了有利的条件。该方案的成功应用也为其他同类型桥梁水中系梁施工提供了参考和借鉴，具有良好的社会效益。

5.3 节能和环保效益

采用该方案施工，对施工的地理位置要求低，对环境影响小。施工时，减少了大功率设备、高污染设备的使用，最大限度地降低了声、光对环境的污染；减少了大型吊装设备及临时设施的设置，施工效率高，大大降低了能耗。

6 结语

土谷塘湘江特大桥高流速水域大型水中桩系梁预制吊装施工与传统有底钢套箱施工相比较，可节省钢吊箱和封底混凝土的施工成本，施工工艺简单方便，缩短了施工时间，取得了很好的经济效益，为类似工程提供了很好的借鉴作用。