总第２４８期 交通科技 Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２４８ ２０１ｉ年第５期 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．２０ｌ１ 组合沉箱在海上桥梁基础中的应用 朱明权 （中铁大桥局股份有限公司 武汉４３００５０） 摘 要设置基础在海上桥梁工程中得到较广泛的应用，介绍了海上桥梁设置基础的３种施工方 法，并结合大连南部滨海大道海湾桥锚锭基础施工，阐述了组合沉箱基础设计要点和施工流程。 通过组合沉箱技术的运用，有效地解决了浅海区大型桥梁基础施工的难题 关键词 海上桥梁锚碇基础组合沉箱 施工技术 为适应海洋恶劣环境下的作业条件，保证工 运输至桥位处，利用大型吊船安装的方法。如丹 程质量，加快工程进度和减少施工风险，海上桥梁 麦厄勒海峡工程，它由沉管隧道、人工岛及桥梁组 施工多采用预制构件安装的方法，实现装配化、标 成，总长１６ ｋｍ。其中桥梁总长８ ４０３ １ＴＩ，主桥跨 准化和工厂化生产［１］，利用大型装备变水上作业 度为１４１ ｍ＋１６０ ｒｆｉｑ－４９０ ｍ４－１６０ １２１十１４１ ｒｎ斜 为陆上作业、变高空作业为地面作业，以最大限度 拉桥，引桥跨度为１２０ ｒｌｌ和１４０ ＩＴＩ，主桥和引桥采 减少海上作业和实现快速施工，已在桥梁施工中 用板桁组合结构，基础采用设置式基础。施工方 得到广泛应用。 法为先在水面下用挖泥船江基底整平，预制好的 １预制构件安装法在海上桥梁基础施工中的应用 构件用吊重８ ７００ ｔ“天鹅号”吊船整体安装。 我国已建成通车杭州湾大桥非通航孔桥上部 预制构件安装在国内外海上桥梁基础工程中 ７０ １ＴＩ预应力混凝土箱梁，采用整孔预制后用 主要有以下几种施工方法：整体预制自浮辅助设 ３ ０００ ｔ“天一号”吊船架设，承台和墩身预制浮吊 备定位安装、整体预制浮吊安装和分块预制组合 安装 ］。在建港珠澳大桥非通航孔桥桥跨布置为 拼装法。 ６孔或７孔一联８５ ＩＴ１分幅钢混组合梁＋整幅 １．１整体预制自浮辅助设备定位安装法 墩身方案，其承台和墩身采用陆上工厂化预制， 采用先修建大型船坞，在船坞中完成桥梁基 最大构件重约３ ７００ ｔ，拟新打造一艘４ ０００ ｔ浮吊 础整体预制，后自浮或采用辅助措施浮运至墩位， 安装。 通过定位船或重锚定位下沉，将预制构件安装在 预制浮吊安装的方法必须配备相应吊重的大 已处理好的底基础上的一种施工方法。如希腊 型吊船，而大型吊船投入大，建造周期长，且在无 科林斯海峡的里翁一安蒂雷翁大桥，主桥采用 明确目标下设计制造特大型浮吊等设备是不现实 ２８６ ｍ４－３×５６０ １７１＋２８６ ｒｒｌ五跨斜拉桥，全长 的，一定程度上制约了构件预制规模。 ２ ２５２ ｍ，其主墩基础采用打入桩上设置直径９Ｏ １．３构件分块预制组拼法 ｒｎ的混凝土沉箱构成口］。该沉箱设置基础采用 将大型基础先分成若干个小型构件，预制完 在船坞中预制，然后由两艘大型驳船辅助浮运到 成后运至墩位，通过构件问设置的联接装置在墩 永久墩位安装。该施工方法需要建造专用大型船 位处组拼成整体的一种施工方法。如已建成通车 坞，且对水深条件有较高的要求。 的东海大桥和杭州湾大桥非通航孔桥高墩区墩 １．２整体预制浮吊安装法 身，结构尺寸较大，由于受施工水域水深条件及吊 对中小型构件在预制场集中预制，通过驳船 船吊重等条件制约，无法实现整体预制安装，故采 用分段预制，运至墩位后用吊船分段吊装，并通过 收稿日期：２０１１－０５—３０ 施加预应力和节段问浇筑湿接头联成整体。另外 ３６ 朱明权：组合沉箱在海上桥梁基础中的应用 ２０１１年第５期 构件分块预制组拼法在水工工程中也广泛应用， ２大连海湾桥组合沉箱锚碇基础设计与施工 如厦门海沧区１８～１９号泊位工程采用沉箱岸壁 重力式结构，单个沉箱重２ ８３１ ｔ，在漳州预制场 ２．１工程概况 预制，采用气囊法下河，浮运至现场进行安装。大 大连南部滨海大道跨海桥长约８．５ ｋｍ，在主 连船舶重工香炉礁新船坞工程采用典型的沉箱坞 线与星海广场中线相对处设置跨度为１８０ ｍ＋ 壁式干船坞，坞壁采用５Ｏ个钢筋混凝土沉箱组 ４６０ ｍ＋１８０ ｍ一８２０ ｍ的双层钢桁架地锚式悬索 成，单个沉箱尺寸２０ ｍ×２０ ｍ×１３．５ ｍ，单个沉 主桥，主桥两侧设５ Ｘ ６０ ｍ钢引桥，主桥及钢引 箱重约３ ０００ ｔ，采用预制场集中预制，５ ０００ ｔ半 桥采用双向８车道，上下双层设置，在靠近登陆点 潜驳辅助托运至安放位置定位安装。 时过渡为两幅并行的单层桥梁，见图１。 ｍ～ ｍ． 。 ２．０００ △一１５．０００ ｛ ——～一—～一ｉ８ 删 Ｉ １８０００ ４６ ｏｏｏ １８ ０００ ｝ 图１主桥立面图（尺寸单位：ｃｍ） 悬索桥锚碇采用重力式沉箱结构，基础尺寸 开挖要求开挖至中风化岩面。 为６９ ｍＸ４４ ｍＸ１７ ｍ，基础尺寸（长ｘ宽ｘ高）为 （２）墙身结构。采用重力式沉箱结构，基础 ６９ ｍ×４４ ｍＸ １７ ｍ，总重约４万ｔ，见图２。锚碇 尺寸为６９ ｍ×４４ ｍ×１７ １ＴＩ，由６个沉箱组成，单 处水深约１０ ｍ，覆盖层厚５～２０ ｍ不等，由于受 个沉箱尺寸约２３ ｍ×１８ ｍＸ １７ ｍ，沉箱间设企 锚碇区水深、吊装设备和桥位附近预制场地， 口，企口内设橡胶止水带，见图３。沉箱在岸上预 基础无法实现整体预制安装，故采用组合沉箱施 制场预制，采用５ ０００ ｔ半潜驳运至墩位后按图３ 工方法。即将锚碇沉箱分成６个小沉箱，按矩形 所示矩形布置定位下沉后，在沉箱接口及中心区 布置，沉箱间设企口，企口内设橡胶止水带，相邻 域灌注混凝土，其他区域抛片石形式锚碇基础，后 沉箱间安装工字钢，在胸墙及胸墙中部浇筑混凝 在陆地状态下施工上部锚体结构。 土形成锚锭基础。施工顺序是先进行基底覆盖层 水下开挖，后抛填片石并整平至设计标高一１５ ｍ，同时沉箱在岸上预制场集中预制，并用５ ０００ ｔ 半潜驳运至深水区，实现自浮（自浮吃水７．３ ｍ） 到墩位后按矩形布置定位下沉，并在沉箱接口及 中心区域灌注混凝土形式锚碇基础，后在陆地状 态下施工上部锚体结构。 图３沉箱平面不意图（单位：ｃｍ） 沉箱内及沉箱间回填分３部分：①沉箱问端 部企口部分，即图中黑色区域，浇筑水下混凝土， 实现沉箱间止水；②沉箱之间连接舱格部分及胸 墙中部，即图中阴影部分，采用止抽水后于地现浇 混凝土；③其他舱格，即图中空白区域，采用抛填 块石后升浆混凝土结构。 图２锚碇立面图（尺寸单位：ｃｍ） （３）胸墙结构。采用现浇混凝土结构，胸墙 ２．２组合沉箱基础设计要点 施工若需分块，各分块施工缝之间要预埋橡胶止 （１）基础结构。采用升浆混凝土基床，基础 水带并预留外伸钢筋。 ２０１１年第５期 朱明权：组合沉箱在海上桥梁基础中的应用 ３７ （４）连接系统。沉箱之间连接采用埋设工字 钢现浇混凝土结构，沉箱与胸墙之间采用钢筋连 接，其他各施工缝间采用预留外伸钢筋进行连接。 （５）止水系统。基床止水采用升浆混凝土结 构，沉箱间止水采用在企口内预埋橡胶止水带浇 筑水下混凝土结构，沉箱与胸墙之间以及各施工 缝之间采用预埋橡胶止水带结构进行止水。 ２．３组合沉箱基础施工 组合沉箱基础施工流程：基槽挖泥抛石 整平一沉箱预制、拖运、安装一沉箱内填石一基床 及舱格内升浆一沉箱企口浇筑水下混凝土一已升 浆舱格封顶混凝土及工字钢预埋一胸墙混凝土浇 筑一抽水后沉箱间工字钢安装及混凝土浇筑一胸 墙中部混凝土浇筑。 （１）基槽挖泥抛石整平。基槽采用大型抓斗 式挖泥船开挖到岩面，并保证整体基槽坡度满足 规范要求，必要时进行爆破处理。挖出土石方由 泥驳运至合法的弃泥地点进行抛弃。 抛石前要对基槽回淤情况进行检查，若淤泥 的厚度大于１０ ｃｍ且容重大于１１ ｋＮ／ｍ。，需要专 业清淤船进行清淤。 基床清淤完成后采用方驳配反铲的施工方法 抛填８～１５ ｃｍ块石，采用潜水水下刮道整平，并 在每个沉箱的尺寸范围铺设土工布。 （２）沉箱预制、拖运、安装。沉箱在专业 ４ ０００ ｔ级固定预制场预制。预制采用大片钢模 板，分３层预制完成，升浆预埋管及橡胶止水带直 接在预制时预埋。 沉箱出运采用半潜驳下潜工艺，沉箱由横纵 移有轨台车平移，至坐底半潜驳，半潜驳起浮，拖 轮拖半潜驳至现场，在满足半潜驳下潜水深的水 域下潜，沉箱出驳，由拖轮将沉箱拖至现场安装或 储存场储存。 该工程沉箱基床为不夯实基床，且平面尺寸 较大，顶面平整度调整困难，为保证一次安装成 功，采用７００ ｔ起重船辅助安装工艺进行安装。 （３）沉箱内填石。连接舱格以外的全部舱格 抛填片石，填石采用方驳配长臂挖掘机抛填工艺 进行抛填，挖掘机覆盖不到的舱格采用溜槽工艺 进行抛填。各舱格填石速度要均匀，减小沉箱不 均匀沉降。 （４）基床及舱格内升浆。在沉箱顶部搭设基 床升浆平台，利用已预埋好的升浆管进行基床升 浆作业。升浆采用平升工艺，以一个沉箱范围作 为一个升浆单元，共６个升浆单元。 在基床升浆完成后，利用已搭设的工作平台， 直接进行舱格内的升浆，工艺同样采用平升工艺， 保证沉箱荷载的均匀提升。 浆液制备直接在升浆平台上进行，原材料由 运输船舶从陆上运输。 （５）沉箱企口浇筑水下混凝土。企口采用导 管浇筑法水下混凝土浇筑，混凝土采用拌和船供 应。在施工过程中，要保证橡胶止水带的施工质 量，止水带的两侧下灰要均匀，不能让止水带偏向 一侧。 （６）沉箱已升浆的舱格封顶混凝土浇筑及工 字钢预埋。沉箱已升浆的舱格浇筑封顶混凝土， 混凝土浇筑至距沉箱顶面５０ ｃｍ位置。 （７）胸墙混凝土浇筑。混凝土浇筑分块进 行，混凝土采用拌和船供应。各块体施工缝之间 预留橡胶止水带和预留钢筋，加强各块体之间止 水和连接效果。 （８）抽水、沉箱问工字钢安装及混凝土浇筑。 进行沉箱舱格内抽水，对个别部位有渗漏的地方 采取堵漏措施，保证干地施工条件。 沉箱间抽水后，采用人工进行工字钢安装，分 层浇筑混凝土到沉箱顶面。 （９）胸墙中部混凝土浇筑。待沉箱间混凝土 浇筑完成后，最后进行胸墙中部混凝土浇筑。 ３ 结语 随着桥梁建造海洋化、装配化、工厂化进程加 快，组合沉箱施工技术能有效解决浅海区大型基 础的施工难题，最大限度地减少海上作业和施工 风险，降低对预制场地、吊装设备的性能要求，有 效控制工程造价，在海上桥梁基础施工中具有较 大的借鉴意义和推广价值。 参考文献 ［１］ 周一桥．桥梁深水基础的新动向［Ｊ］．公路交通技术， ２０００（４）：３２－３５． ［２］周世忠．一座具有挑战性和创意的桥梁——希腊 Ｒｉｏｎ—Ａｎｔｉｒｉｏｎ桥［Ｊ］．公路运输文摘・桥梁，２００５ （３）：４２－４５． ［３］秦顺全，张瑞霞，李军堂．海上风电场基础形式及配 套施工技术［Ｊ］．中国工程科学，２０１０（１１）：３５。３９．
