鋼吊箱圍堰施工技術(shù)

1、 鋼吊箱圍堰施工的技術(shù)與應(yīng)用一，鋼吊箱圍堰技術(shù)1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼吊箱圍堰是為承臺(tái)施工而設(shè)計(jì)的臨時(shí)阻水結(jié)構(gòu)，其作用是通過吊箱圍堰側(cè)板和底板上的封底混凝土圍水，為承臺(tái)施工提供無水的干燥施工環(huán)境。鋼吊箱的結(jié)構(gòu)構(gòu)造由底板、側(cè)板、內(nèi)支撐、懸吊及定位系統(tǒng)組成。底板是豎向主要受力構(gòu)件。鋼吊箱底板的結(jié)構(gòu)形式主要有型鋼網(wǎng)格分配梁底板以及空間桁架式底板。其中，型鋼網(wǎng)格分配梁底板施工加工量小，底板安裝快捷、方便、工期短，缺點(diǎn)是分配梁底板剛度較小，如設(shè)計(jì)不當(dāng)容易導(dǎo)致底板變形較大，從而導(dǎo)致澆筑的封底混凝土受拉開裂，質(zhì)量不易保證。側(cè)板是鋼吊箱水平向承受靜水壓力、水流力和波浪力的受力構(gòu)件。側(cè)板構(gòu)造形式分為單壁圍堰和雙壁圍堰。單

2、壁圍堰的優(yōu)點(diǎn)是只有一側(cè)壁板，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便；缺點(diǎn)是必須現(xiàn)場拼裝，下沉較為困難，下沉中如發(fā)生問題較難控制。雙壁圍堰的優(yōu)點(diǎn)在于下沉過程中可以充分利用水的浮力，通過調(diào)節(jié)隔艙內(nèi)的水來調(diào)節(jié)吊箱的位置，這就使得雙壁圍堰施工有明顯的主動(dòng)性；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大。內(nèi)支撐由內(nèi)團(tuán)梁、水平撐桿及豎向支架三部分組成。內(nèi)團(tuán)梁設(shè)在吊箱側(cè)板的內(nèi)側(cè)，安裝在側(cè)板內(nèi)壁牛腿上。內(nèi)團(tuán)梁的作用主要是承受側(cè)板傳遞的荷載，并將其傳給水平撐桿。水平撐桿的作用是通過對(duì)吊箱側(cè)板的支撐減小側(cè)板位移，豎向支架的作用主要是支撐水平撐桿，同時(shí)減小水平撐桿的自由長度。豎向支架的底端焊接到底板上，上端與水平撐桿焊接。懸吊系統(tǒng)以鉆孔樁鋼護(hù)筒為依托，

3、由縱、橫梁，吊桿及鋼護(hù)筒組成。橫梁支點(diǎn)設(shè)置在護(hù)筒內(nèi)側(cè)牛腿上，橫梁的作用是將懸吊荷載通過鋼護(hù)筒傳遞給樁基。縱梁的作用是支撐吊桿，并將吊桿傳來的荷載傳給橫梁。吊桿上端固定于支架的縱梁上，下端固定于底板的吊桿梁之上。吊桿的作用是將吊箱自重以及封底板的重量傳給縱梁。由于鋼吊箱下沉人水后受流水壓力的作用，吊箱圍堰會(huì)向下游漂移，為便于調(diào)整吊箱位置，確保順利下沉需設(shè)置定位系統(tǒng)。定位系統(tǒng)有多種方式，在水流較小的情況下，可以采用導(dǎo)鏈牽引、抽注水方式定位，在水流較急的情況下，也可以采用定位船克服水流力來糾偏。設(shè)計(jì)思路：利用精扎螺紋鋼吊桿將吊箱重量和承臺(tái)混凝土重量通過鋼板梁傳遞給基樁頂預(yù)埋的鋼立柱上，再由鋼立柱傳遞

4、給基樁。鋼吊箱設(shè)計(jì)本著安全經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則，設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮，運(yùn)輸方式、浮吊起重能力、下沉工藝等均應(yīng)滿足施工要求，鋼吊箱分塊現(xiàn)場拼接下沉。塊件最大重量小于5 t，模板最大尺寸小于5 rn，以便于鋼吊箱的運(yùn)輸、吊裝及下沉。分離的模板要求水密。各施工階段均應(yīng)考慮最高水位、最低水位不利工況，鋼吊箱的強(qiáng)度和剛度及穩(wěn)定性均應(yīng)符合規(guī)范要求。2、施工流程及注意事項(xiàng)1) 加工吊箱加工中必須嚴(yán)格控制加工尺寸及焊接質(zhì)量，防止或減少焊接變形。2) 平臺(tái)和底模的設(shè)計(jì)無論采用何種形式，必須使其可以承受吊箱自重及作業(yè)附加荷載，同時(shí)保證在吊箱下沉前易拆除對(duì)下沉有障礙的構(gòu)件。3) 拼裝底節(jié)側(cè)板和吊點(diǎn)系統(tǒng)拼裝側(cè)板須注意接縫的密封

5、和模板變形的調(diào)整。吊點(diǎn)系統(tǒng)必須焊接牢固，保證下沉?xí)r節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)、倒鏈行程及脫鉤等能順利進(jìn)行。4) 吊箱下沉與拼裝邊下沉邊拼裝，同時(shí)安裝好內(nèi)撐和其余吊點(diǎn)系統(tǒng)，在此過程中必須注意吊箱均勻下沉和倒鏈?zhǔn)芰鶆蚣跋鲁林兴轿恢玫恼{(diào)整。下沉中如有一角停止下沉，可能是護(hù)筒上有勾掛物或吊箱水平位置偏移太大，這時(shí)須稍提起吊箱，及時(shí)查明原因，采取措施。5) 吊箱定位下沉后利用定位吊點(diǎn)系統(tǒng)定位，應(yīng)盡力使各點(diǎn)受力均勻，并保證吊箱水平，防止傾斜，同時(shí)利用上游及左右兩側(cè)倒鏈調(diào)整好吊箱水平位置。6) 澆注封底混凝土采用直升導(dǎo)管法澆注封底混凝土，標(biāo)號(hào)C25。采用一套導(dǎo)管循環(huán)澆注， 先周圍后中間，速度盡量快，層與層之間間隔時(shí)間要短

6、，澆注中特別注意導(dǎo)管內(nèi)封水，保證混凝土質(zhì)量。同時(shí)注意護(hù)筒周圍的砼，防止因砂袋堵塞不嚴(yán)引起砼的流失。7) 抽水堵漏抽水以大小泵搭配為好，如接縫漏水可用棉絮堵，如水流較緩可在抽水時(shí)在上游撒鋸屑。8) 承臺(tái)施工抽水后將樁頭鑿除，把護(hù)筒燒割，快速綁扎好鋼筋即可進(jìn)行第一層承臺(tái)混凝土施土。 3、總結(jié)鋼吊箱圍堰技術(shù)在施工中的優(yōu)點(diǎn)已在許多工程中得到了充分的體現(xiàn)，它工序簡單，易操作，分節(jié)分塊卸載方便，大大提高了生產(chǎn)效率，能很好的加快深水大型橋梁下部結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度。同時(shí)，鋼吊箱圍堰比將整個(gè)系梁作業(yè)面圍堰抽水的施工方式節(jié)約鋼材，大大減少了封底混凝土用量，避開了大面積澆筑封底混凝土的施工難度，也能夠取得一定的經(jīng)濟(jì)效益

7、。三，鋼吊箱圍堰技術(shù)應(yīng)用實(shí)例渝懷鐵路嘉陵江特大橋13#墩承臺(tái)設(shè)計(jì)與施工1、工程概況井口嘉陵江大橋?yàn)榧?jí)鐵路雙線橋,其主橋?yàn)?4+144+84m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。13#主橋墩基礎(chǔ)采用16根2.5m的鉆孔灌注樁，橫橋向共6排，中間四排每排3根，橫向間距除距橋軸線一排為5.6m外，其余為5.2m，縱向間距為6.8m，兩邊各一排，每排2根，與中間樁呈梅花布置，橫向間距為3.94m，與縱向間距為6.8m，樁長42.0m。承臺(tái)為臺(tái)階式，下臺(tái)階厚4.0m，上臺(tái)階厚3.0m，承臺(tái)橫截面為園端形，下臺(tái)階順橋向?qū)?7.7m，橫橋向總長29.0m，上臺(tái)階順橋向?qū)?3.2m，橫橋向總長22.23m，下臺(tái)階承臺(tái)頂面標(biāo)

8、高+165.27m，底面標(biāo)高+161.27m，上臺(tái)階承臺(tái)頂面標(biāo)高+168.27m。13#墩位于嘉陵江主河槽，墩位處河床標(biāo)高142.63148.38m，按施工水位+173.5m計(jì)，墩位處水深達(dá)30多米，設(shè)計(jì)流速V1/300=3.62m/s。為此，采用鋼吊箱圍堰的施工方法進(jìn)行承臺(tái)施工。2、設(shè)計(jì)依據(jù)：1) 井口嘉陵江特大橋設(shè)計(jì)圖2) 鐵路橋涵設(shè)計(jì)手冊（TBJ96）3) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊（GBJ1788版）3、結(jié)構(gòu)構(gòu)造1) 底板吊箱底板由底模托梁和底模組成，底模托梁為井字梁結(jié)構(gòu)，樁間設(shè)置縱、橫梁。縱梁為主梁，橫梁為次梁，橫梁與縱梁用螺栓連接，水封。吊桿設(shè)在縱梁上。底模為肋板式焊接結(jié)構(gòu)。2) 側(cè)板側(cè)板采用

9、單壁結(jié)構(gòu)，為肋板式焊接結(jié)構(gòu)。側(cè)板高度方向分為上、中、下三層。吊箱下層側(cè)板與底板及上、中、下層側(cè)板之間的水平縫和豎縫均采用坡口焊縫焊接，以防漏水。3) 吊箱內(nèi)支撐 內(nèi)支撐由內(nèi)圈梁，水平撐桿及豎向支架三部分組成。內(nèi)圈梁：內(nèi)圈梁設(shè)一層，設(shè)在吊箱側(cè)板的內(nèi)側(cè)，水平撐桿為井字結(jié)構(gòu)。桿端用螺栓與內(nèi)圈梁連接成一體。豎向支架的底端焊接到底板上,上端與水平撐桿焊接。4) 吊箱吊掛系統(tǒng)：吊掛系統(tǒng)由縱、橫梁、吊桿及鋼護(hù)筒組成，吊掛系統(tǒng)的作用是承擔(dān)吊箱自重及封底混凝土的重量。5) 下沉起吊系統(tǒng)起吊系統(tǒng)由吊點(diǎn)、吊帶、千斤頂組成，吊點(diǎn)分上吊點(diǎn)、下吊點(diǎn)，上吊點(diǎn)設(shè)在鉆孔平臺(tái)頂面上。下吊點(diǎn)設(shè)在吊箱下層直邊側(cè)板外側(cè)。6) 吊箱定位

10、系統(tǒng)鋼吊箱下沉入水后受流水壓力的作用，吊箱圍堰會(huì)向下游漂移，為便于調(diào)整吊箱位置，確保順利下沉，在吊箱側(cè)板內(nèi)壁與鋼護(hù)筒之間設(shè)上下兩層導(dǎo)向系統(tǒng)。4、設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)鋼吊箱圍堰施工時(shí)段分析進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算，利用設(shè)計(jì)計(jì)算程序進(jìn)行空間模擬計(jì)算，僅說明思路，具體計(jì)算過程從略。1) 荷載取值依據(jù)由鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（TBJ-96）荷載組合V考慮鋼吊箱圍堰設(shè)計(jì)荷載組合。水平荷載：Hj靜水壓力+流水壓力+風(fēng)力+其他；豎直荷載：Gj吊箱自重+封底混凝土重+浮力+其他；其中：單位面積上的靜水壓力按10KN/計(jì)，水壓隨高度按線性分布；流水壓力按橋址處實(shí)測流速： V=2.0 m/s；風(fēng)速很小，在此可忽略；封底混凝土容重;=2

11、3KN/m3；水的浮力:=10KN/m3；2) 計(jì)算內(nèi)容 吊箱拼裝下沉計(jì)算； 吊箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算； 封底混凝土施工階段計(jì)算； 抽水后吊箱計(jì)算。3) 計(jì)算綜合工況條件分析和計(jì)算內(nèi)容，對(duì)鋼吊箱各部分取最不利受力工況進(jìn)行計(jì)算。5、施工13號(hào)主墩控制全橋施工工期，不僅施工難度大，而且施工工期十分緊張。若采用在鉆孔樁施工完畢后拆除平臺(tái)，在平臺(tái)上拼裝下放鋼吊箱的施工方法，需要大型起吊設(shè)備，且投入多，工期長，很有可能在一個(gè)枯水期內(nèi)不能把基礎(chǔ)施工出水面。因此，采取非常規(guī)的施工方法：在鉆孔樁施工的同時(shí)交叉作業(yè)拼裝下沉鋼吊箱，不僅減少了施工投入，而且縮短了施工周期，取得了顯著成效。1) 吊箱拼裝及下沉吊箱拼裝及下沉

12、分三步。第一步，拼裝底板及第一節(jié)圍堰側(cè)板。第二步，拼裝中層側(cè)板及豎向支架，圍堰下沉。第三步，拼裝上層側(cè)板、豎向支架及內(nèi)支撐。圍堰下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，安裝吊桿進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，圍堰全部由吊桿吊掛，將吊帶拆除。每塊側(cè)板焊縫均進(jìn)行煤油滲透試驗(yàn)。2) 吊箱定位與堵漏由于在圍堰側(cè)板設(shè)有導(dǎo)向定位裝置，因此，吊箱下沉到位后其平面位置偏差均在施工規(guī)范允許誤差范圍以內(nèi)。用鋼楔將導(dǎo)向與護(hù)筒之間的間隙抄死，用角鋼把圍堰頂口與鋼護(hù)筒焊牢，確保吊箱圍堰在后續(xù)的水封施工中不得有平面位移。然后用兩臺(tái)千斤頂從上下游兩端對(duì)稱地逐一對(duì)80根吊桿進(jìn)行調(diào)整，使其受力均勻，調(diào)整吊桿時(shí)油表讀數(shù)達(dá)到10MPa即可。全部吊桿調(diào)整完畢后，潛水員下水用

13、蛇形袋堵塞鋼護(hù)筒與底板之間的空隙。3) 灌注封底混凝土封底混凝土的作用一是作平衡重的主體；二是防水滲漏；三是抵抗水浮力在吊箱底部形成的彎曲應(yīng)力；四是作為承臺(tái)的承重底模。封底混凝土灌注是吊箱圍堰施工成敗的一大關(guān)鍵。4) 灌注承臺(tái)混凝土封底完畢七天后，抽干吊箱內(nèi)積水，沒有漏水現(xiàn)象，說明水封很成功。拆除上掛梁、吊桿，割除鋼護(hù)筒，清除高出承臺(tái)面的封底混凝土，用超聲波法和小應(yīng)變法檢測樁基質(zhì)量，然后按傳統(tǒng)的方法安設(shè)承臺(tái)鋼筋，灌注承臺(tái)混凝土。6、總結(jié)井口嘉陵江大橋13#墩基礎(chǔ)承臺(tái)為深水高樁大體積圓端形承臺(tái)，施工難度大，結(jié)合實(shí)際情況，施工采用單壁鋼吊箱圍堰進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，取得了顯著成效。1) 速度快，節(jié)省工期：邊鉆孔邊拼裝圍堰，2002年2月6日鉆孔樁水封完畢，至2002年2月25日下沉到位并封底成功