马鞍山大桥左汊主桥北边塔承台为带切角的矩形，平面尺寸为69.60 m（横桥向）×32.10 m（顺桥向），承台厚6.00 m。封底混凝土底标高为－0.7 m，顶标高为＋1.0 m，厚1.70 m，采取水下C25混凝土，总方量3 102.4 m3。封底混凝土采用2台75 m3／h的搅拌站供应，总浇注混凝土能力按100 m3／h计。综合考虑无底双壁钢套箱的结构特点、封底混凝土的方量及混凝土的生产能力，将整个无底双壁钢套箱封底混凝土作一次性浇注完成，在31 h内完成混凝土浇注。其浇注顺序为从下游往上游全断面推进，一次封底完成。

1 无底双壁钢套箱仿真计算

对于无底双壁钢套箱这种构造和受力均较复杂的空间结构，仅采用二维有限元简化建模分析的方法进行结构设计无法对结构整体力学性能进行全面地把握［1］。因此，本文通过ANSYS软件对无底双壁钢套箱进行三维有限元建模，计算封底混凝土达到设计强度后，关闭连通器，抽水工况下（见图1），钢围堰外壁受水流力及静水压力作用，封底混凝土底受浮托力作用下钢围堰壁体结构各构件、钢管撑强度及稳定性，封底混凝土的受弯承载力和握裹力验算。无底双壁钢套箱变形图见图2。

通过ANSYS计算出此工况下无底双壁钢套箱各构件最大应力见表1。

图1 无底双壁钢套箱封底抽水工况示意图（尺寸单位：c m）

图2 无底双壁钢套箱变形图

表1 无底双壁钢套箱各部件及封底混凝土最大应力值序号 名称 型号 应力／MPa 1 000×18 －107 2 环板 t＝16 mm －44.0 3 环板 t＝14 mm －16.9 4 环板 t＝12 mm －21.6 5 环板 t＝10 mm －87.8 6 横撑 2∠100×10 10.8 7 横撑 2∠90×10 －15.0 8 横撑 2∠80×10 －52.2 9 封底混凝土 0.364 10 混凝土握裹力 0.56 ＜备注1 钢管支撑 φ 1.20 MPa

由表1可见，无底双壁钢套箱结构和封底混凝土整体在此工况下的强度和刚度都能满足要求，也即所设计的无底双壁钢套箱结构形式和构件截面能满足要求；封底混凝土应力及握裹力均能满足规范要求［2］。

2 封底混凝土施工工艺

2.1 封底混凝土施工流程［3－4］

无底双壁钢套箱围堰封底混凝土施工流程见图3。

图3 北塔无底双壁钢套箱封底混凝土施工流程

2.2 施工准备

无底双壁钢套箱下沉到位后，清洗钢护筒外侧和套箱壁体内侧，并安装剪力牛腿，以增强封底混凝土与钢套箱、钢护筒的粘结力；对套箱壁体下口进行封堵，河床面铺设碎石并找平，营造封底混凝土浇筑环境。

搭设封底混凝土施工平台。采用型钢、脚手管等在钢套箱顶面铺设浇筑平台，安装中央大集料斗、溜槽、导管等，见图4。

图4 北塔无底双壁钢套箱封底混凝土施工照片

2.3 封底混凝土施工

在各项准备工作就绪并进行试运转后才能灌注混凝土。混凝土的灌注应遵守以下原则［5－7］：一次到位，由边到中，储料足够，保证埋深。

（1）首灌混凝土浇筑。整个封底施工布置44根直径273 mm、壁厚9 mm的导管，施工前在导管处挂好顺序识别牌。每隔30 min对已经开罐完毕的导管进行补料，补料时间一般为5 min，直至达到设计标高。

向首罐小料斗内放料前，在导管内放置圆柱式塑料（泡沫）隔水塞，用钢板塞堵住管口并用吊车挂住钢板塞。中心集料斗贮料，然后依次打开通向灌注导管的分料槽的出料门、中心集料斗的出料口，让混凝土经溜槽进入浇注小料斗，当小料斗内充满混凝土时，拔钢板塞，同时集料斗连续不断放料，完成导管封口混凝土浇筑。首批封口混凝土浇筑完成后，导管埋深在0.6～0.8 m。在一根导管封口完成后进行其相邻导管封口时，先测量待封导管底口处的混凝土顶标高，根据实测重新调整导管底口的高度。为保证封口混凝土按顺序进行，在每根导管封口完成后，按不大于40 min控制同一导管两次灌入混凝土的间隔时间（需同时补料的不超过8～10根）。

（2）测量。测量点位重点布置在混凝土面容易偏低或偏高的区域，点位间距一般为2～3 m。如护筒周边、套箱内壁及相邻导管交界处容易偏低；导管边容易偏高。

浇筑混凝土过程中，应作好测深、导管原始长度、测量基准点标高等记录；测量频率如下：

① 在每根导管首灌封口前，均需测导管底口距碎石面或混凝土面的高度。

②每根导管封口结束后应及时测量其埋深与流动范围，并作好记录。

③ 在每根导管即将终浇时（即混凝土面标高达到＋0.7 m左右），应加大测量频率和测点数量。

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