急流中鋼吊箱圍堰施工

急流中鋼吊箱圍堰施工黃法沛雷朝陽李健摘要：介紹江蘇省常州港錄安洲夾江大橋主墩鋼吊箱圍堰的施工情況，提出一些新體會關(guān)鍵詞：夾江大橋；鋼吊箱圍堰；施工；新體會1、工程概況常州港錄安洲夾江大橋位于長江常州段的一個(gè)汊流上，主橋?yàn)?5+95+110+95+45=390米，五跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)。河中主墩處最大水深達(dá)24米，流速可達(dá)2.75米/秒。河流受海洋潮汐影響，一晝夜?jié)q落潮各二次，潮位差約1.5米。每年7、8月份洪水期間，最高水位可達(dá)+5.50米以上（黃海標(biāo)高，以下同）。主墩承臺為高樁承臺形式，平面尺寸為14.8X14.8米，高4米，承臺頂標(biāo)高為+3.00米，底標(biāo)高為一1.00米，采用鋼吊箱圍堰施工。2、鋼吊箱圍堰簡介2．1工作原理鋼吊箱圍堰目前廣泛應(yīng)用于深水高樁承臺施工，其結(jié)構(gòu)主要由側(cè)板、底板、內(nèi)支撐、支吊系統(tǒng)四部分組成，支吊系統(tǒng)又可分為上承系統(tǒng)、下承系統(tǒng)和吊桿。其工作原理是：在深水樁基完成后，用吊裝設(shè)備將鋼吊箱整體或逐部分拼裝成整體后，安裝下放，然后通過力的轉(zhuǎn)換，將整個(gè)套箱重量（及以后封底混凝土重量）懸吊在樁基主護(hù)筒頂部，然后灌注水下混凝土封底，待水下混凝土形成強(qiáng)度后，鋼吊箱即和封底混凝土結(jié)合在一起，并通過封底混凝土錨固在樁基主護(hù)筒上，抽干水后，撤去原來的鋼吊箱支吊系統(tǒng)，然后進(jìn)行一系列承臺施工。這時(shí)，封底混凝土作為承臺底模，鋼吊箱側(cè)板則可作為承臺側(cè)模。2．2常見施工方法鋼吊箱圍堰按側(cè)板類型分單壁鋼吊箱和雙壁鋼吊箱二種。如2001年完工的南京長江二橋北汊橋22、23號主橋承臺施工，即用單壁鋼吊箱，而2000年完工的武漢白沙洲長江大橋3號主塔墩承臺施工即用雙壁鋼吊箱。其中，單壁鋼吊箱造價(jià)較低，施工也較為方便，但剛度較小，容易發(fā)生側(cè)板和封底混凝土脫開而滲水事故，施工過程中，應(yīng)注意隨時(shí)增設(shè)內(nèi)支撐和側(cè)板拉桿。雙壁鋼吊箱剛度較大，且可以利用其雙壁封閉結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的浮力進(jìn)行水上運(yùn)輸和拼裝，特別適用于深水、大型鋼吊箱圍堰施工，但造價(jià)較高，施工也較繁瑣。此外，目前國內(nèi)鋼吊箱圍堰施工中，底板部分多采用鋼板加桁架梁結(jié)構(gòu)，施工完畢后，底板部分一般不予回收，也較難回收。鋼吊箱圍堰安裝方法，有整體吊裝法、多臺手拉葫蘆同步下放法和吊桿配合千斤頂同步下放法等，其中整體吊裝法受力明確，施工快捷，但需用大型起吊設(shè)備。余二種方法需用設(shè)備簡單，但操作人員需求較多，施工速度緩慢，而且容易出現(xiàn)手拉葫蘆或吊桿應(yīng)力集中而破斷事故。為避免此類安全事故發(fā)生，2003年完工的湖北省鄂黃長江公路大橋主6號索塔墩承臺鋼吊箱圍堰施工中，對手拉葫蘆提升和下放鋼吊箱全過程進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控，保證多臺手拉葫蘆均勻受力、平衡下放。但這無疑增加了投入，也較繁瑣。2．3夾江大橋鋼吊箱特點(diǎn)夾江大橋鋼吊箱在設(shè)計(jì)構(gòu)造上吸收了常規(guī)鋼吊箱的優(yōu)點(diǎn)，用平面桿系對鋼吊箱側(cè)板、支吊系統(tǒng)和內(nèi)支撐等進(jìn)行受力計(jì)算，在此不再贅述，僅對其針對急流而設(shè)計(jì)和其他略為新穎的地方作介紹：

（1）先求出流水壓力，然后在鋼吊箱迎水面?zhèn)劝搴头獾谆炷灵g設(shè)置豎向斜撐，以確保鋼吊箱在各工況下不被急流沖垮。為使承臺澆筑和豎向斜撐互不影響，鋼吊箱橫橋向兩端各比承臺略大50CM，即承臺橫橋向?yàn)?4.8米長，而鋼吊箱橫橋向?yàn)?5.8米長。（2） 采用圓環(huán)鋼板、鋼圈、長條砂布袋和水下不離散混凝土組成密封圈，確保主樁護(hù)筒周圍混凝土不被急流淘洗。（3） 采用鋼筋混凝土預(yù)制板代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼底板，節(jié)約投資。（4） 采用卷揚(yáng)機(jī)配合滑車組的辦法，整體下放鋼吊箱，省去了大型浮吊，也避免了采用多臺葫蘆而容易產(chǎn)生的應(yīng)力集中現(xiàn)象。（鋼吊箱組成后平面圖如下，單位：cm）//；■■■■bB\/\///；■■■■bB\/\/卷揚(yáng)機(jī)下放系統(tǒng)下承系統(tǒng) db s砼預(yù)制板 上承系統(tǒng)/I40b工鋼鋼吊箱平面層圖（各1/4）3、 施工工序拆除鉆孔平臺 安裝下放裝置及下承系統(tǒng) 安裝上承系統(tǒng) 安裝底板安裝吊桿 安裝第一層側(cè)板及內(nèi)支撐 下放鋼吊箱 安裝第二層側(cè)板及內(nèi)支撐 下沉鋼吊箱并定位 拆除下放裝置 鋼吊箱封底 抽水、割除主墩護(hù)筒、破樁頭 綁扎鋼筋 澆注第一層承臺 綁扎鋼筋、預(yù)埋墩身鋼筋一澆注第二層承臺一回收套箱4、 主要施工步驟鋼吊箱安裝（1） 鉆孔完畢，拆除鉆孔平臺，空出安裝鋼吊箱位置。（2） 先用5T手拉葫蘆代替卷揚(yáng)機(jī)滑車組懸吊好四路貝雷桁架，（共用8只葫蘆，其位置可在滑車組附近，但應(yīng)注意不妨礙以后滑車組的安裝），調(diào)整好四路貝雷桁架，使它們兩端齊整并處于同一水平面，貝雷桁架懸吊位置以方便下承系統(tǒng)安裝為原則。然后按設(shè)計(jì)圖紙要求在貝雷桁架上面擺放好下承系統(tǒng)承重梁I32b和分配梁（118）。（3）鋼吊箱上承系統(tǒng)以及卷揚(yáng)機(jī)下放系統(tǒng)的安裝按圖紙進(jìn)行上承系統(tǒng)型鋼位置精確放樣，安裝上承系統(tǒng)140工字鋼。然后安裝好8臺卷揚(yáng)機(jī)（額定拉力為5T）及滑車組（滑車額定承載40T，繞8線），鋼絲繩規(guī)格采用Qs19.5mm,每臺卷揚(yáng)機(jī)需配鋼絲繩100米。下承系統(tǒng)的貝雷桁架和滑車組動滑輪之間緊挨在一起并用（Ps19.5mm鋼絲繩捆綁，鋼絲繩共繞8線，鋼絲繩接頭用騎馬夾鎖緊。逐步調(diào)節(jié)手拉葫蘆及滑車組，使葫蘆的懸吊力全部轉(zhuǎn)移到滑車組上，然后撤去葫蘆，啟動卷揚(yáng)機(jī)，調(diào)整四路貝雷桁片的水平高度，使他們頂面成同一標(biāo)高且距離水面約50cm。（4）安裝鋼筋混凝土預(yù)制板鋼筋混凝土預(yù)制板，板厚10cm，C30砼制作，按正交異性板設(shè)計(jì)，配Q12螺紋鋼筋。按編號逐塊安裝完畢，逐塊連接牢固并及時(shí)將各預(yù)制板之間的縫隙用砂漿填塞，以確保封底時(shí)不漏漿。（5）安裝吊桿吊桿采用Q32精扎螺紋鋼筋制作，其下端螺母、錨墊板事先和下承系統(tǒng)承重梁焊接牢固。安裝預(yù)制板的同時(shí)安裝相應(yīng)位置的吊桿，在吊桿下端2.5米范圍內(nèi)應(yīng)套上Q40mm塑膠管以隔離封底砼。并將塑膠管上端和吊桿的空隙用防水膠帶封住，以方便日后抽水。吊桿上端固定于上承系統(tǒng)。（6）安裝第一層側(cè)板以及第一層內(nèi)支撐鋼吊箱底板安裝完畢，在底板上面放出鋼吊箱邊框大樣（包括中心軸線），同時(shí)，根據(jù)邊框大樣范圍，在主護(hù)筒上焊接好鋼吊箱外側(cè)板導(dǎo)向定位裝置，以讓側(cè)板按要求方位下放，并有效地抵抗波浪、水流對外側(cè)板的沖擊。按圖紙要求先把第一層（底層）側(cè)板逐塊安裝，安裝完畢，檢查豎縫螺絲是否上緊，泡沫支墊是否完整。（7）安裝第二層側(cè)板第一層側(cè)板安裝完畢，并檢查合格后，啟動卷揚(yáng)機(jī)同步緩慢下放側(cè)板（注意要盡量同步），在下放過程中，保證鋼吊箱頂標(biāo)高應(yīng)一致，外側(cè)板不得傾斜，并使第一層側(cè)板下放到合適標(biāo)高（具體視水位而定，以方便拼裝第二層側(cè)板為準(zhǔn)），然后，按照（6）相同的施工方法，安裝第二層側(cè)板，最后將鋼吊箱下放到位。為防止封底時(shí)，因混凝土的灌注和漲落潮原因，使鋼吊箱內(nèi)外形成水頭差，從而沖刷尚未凝固的水下混凝土，施工期間，應(yīng)調(diào)查近期水位，預(yù)估抽水前將會出現(xiàn)的最低水位，安裝側(cè)板時(shí)在下游側(cè)側(cè)板上割出二個(gè)25X25cm的洞口，并要求洞口至少比近期最低水位低50cm，以便封底時(shí)鋼吊箱內(nèi)外水頭差基本為零。（8）調(diào)節(jié)吊桿，拆除卷揚(yáng)機(jī)鋼吊箱下放到位后，逐根調(diào)節(jié)好吊桿的受力，注意分多次緩慢調(diào)節(jié)，使各根吊桿受力均勻，最后將8臺卷揚(yáng)機(jī)所承受的力全部轉(zhuǎn)換在吊桿上，并及時(shí)把側(cè)板固定在主護(hù)筒上。鋼吊箱安裝完畢示意圖如下：（單位：cm）

L] 1 !III1 L] 1 !III1 】 1 !遼 118工鋼][32b槽鋼廠、 廠JJ'■、丿1/2鋼吊箱外側(cè)面 1/2鋼吊箱內(nèi)側(cè)面封底（1）鋼吊箱封底前應(yīng)進(jìn)行基底處理，包括封底砼段主護(hù)筒外表的清涮，密封圈（包括圓環(huán)鋼板、鋼圈、長條砂布袋和水下不離散混凝土）的安放以及摸清側(cè)板是否和底板脫開等。這些工作均由潛水工進(jìn)行，水上工人配合。水下不分散混凝土配合比:水泥：砂：碎石：水下不分散劑（HLC-IV-A）：UHF膨脹劑：TH-Y1減水劑=450：623：1209：32：36：4.5由圓環(huán)鋼板、鋼圈、長條砂布袋和水下不離散混凝土組成的密封圈安裝圖如下：tp310X30X1鋼環(huán)先用長條砂布袋圍住主護(hù)筒，然后在其上面覆蓋水下不分散砼。tp310X30X1鋼環(huán)先用長條砂布袋圍住主護(hù)筒，然后在其上面覆蓋水下不分散砼。p280X15X1鋼圈和p310X30X1鋼環(huán)焊在一起，分兩半制作,安裝時(shí)用螺栓連接。密圭寸圈構(gòu)造大樣單位:cm（2） 基底處理完畢，即應(yīng)從速封底，用二個(gè)料斗，順?biāo)鞣较驈匿摰跸湟粋?cè)開始，向另一側(cè)推進(jìn)，直至完成。此外，寸底過程中應(yīng)及時(shí)測量水下混凝土標(biāo)高，及時(shí)復(fù)核混凝土方量，防止鋼吊箱底板開裂或者脫開側(cè)板等造成寸底砼漏掉情況發(fā)生，如發(fā)現(xiàn)上述情況，應(yīng)及時(shí)組織潛水員水下堵漏。寸底后第二天，組織潛水員摸清水下情況，如發(fā)現(xiàn)漏洞應(yīng)立即采取措施進(jìn)行水下寸堵。（3） 寸底混凝土施工類似于基樁水下混凝土施工，除了連續(xù)快速外，還要求盡可能少布置導(dǎo)管點(diǎn)，因?yàn)槊慷嗖贾靡粋€(gè)點(diǎn)，即意味著多一次首批料，寸底首批料不單在水中“洗澡”一次，而且又可能沖及其他水下混凝土，造成粘結(jié)力和強(qiáng)度嚴(yán)重消弱；另外每多一個(gè)點(diǎn)，意味著寸底混凝土多一個(gè)交界面，也就是多一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。這在以往的工程中有過深刻的教訓(xùn)。抽水及上下承系統(tǒng)、吊桿的拆除回收（1）待封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到22Mpa以上后，方可進(jìn)行鋼吊箱內(nèi)抽水。（2）抽水前應(yīng)寸閉側(cè)板平衡水壓的開口，在抽水過程中應(yīng)隨時(shí)注意內(nèi)支撐情況，如內(nèi)支撐因?yàn)槌彼^高或水流速度過大而引起嚴(yán)重變形，應(yīng)立即停止抽水并及時(shí)加強(qiáng)內(nèi)支撐。（3）抽干水后，進(jìn)行吊桿及上、下承系統(tǒng)的回收。吊桿回收應(yīng)遵守從鋼吊箱上下游側(cè)、逐漸向中間推進(jìn)的原則（一定要按照此順序）逐根松開吊桿上端的螺母，回收吊桿。當(dāng)剩下最后一排吊桿（順橋向）時(shí)，仍遵守先兩邊后中間的原則，逐根回收，但由于應(yīng)力集中（此時(shí)全部下承系統(tǒng)的重力均由此排吊桿承擔(dān)），有可能發(fā)生無法松動螺母的現(xiàn)象，這時(shí)可以先從兩端向中間逐根割斷吊桿，使下承系統(tǒng)全部落入水中，然后逐根回收，割斷吊桿的過程，由于力的突然撤去，吊桿上端或上承系統(tǒng)的承重梁有可能產(chǎn)生跳動或突然彈起，應(yīng)注意安全，可以將承重梁兩端進(jìn)行固定。（4）吊桿去掉后，下承系統(tǒng)的承重梁和分配梁均落到水里，這時(shí)候可通過事先栓住它們的鋼絲繩進(jìn)行回收。4.4承臺施工鋼吊箱抽干水后，承臺施工基本同陸上常規(guī)承臺施工，要注意的有：1）鑿除樁頭后，應(yīng)及時(shí)將各根樁的超聲波管封口，防止?jié)仓信_時(shí)，混凝土掉入管中。（2）第一層混凝土澆筑時(shí)，要嚴(yán)格按照計(jì)算的厚度控制，嚴(yán)防壓塌封底混凝土。（3）密切注意水位變化情況，必要時(shí)增設(shè)內(nèi)支撐或拉桿。5、結(jié)束語夾江大橋鋼吊箱設(shè)計(jì)考慮充分，施工精細(xì)合理，一舉成功，為以后在急流中鋼吊箱施工提供了經(jīng)驗(yàn)，下面幾點(diǎn)體會望得同行商榷：（1）鋼吊箱橫橋向兩端各比承臺略大，并在此位置設(shè)置了豎向斜撐，使承臺澆筑和豎向斜撐互不影響，待承臺澆筑完畢，回收鋼吊箱前再將豎向斜撐切除，這不單有效地抵抗了套箱抽水后由急流沖擊所產(chǎn)生的傾覆力矩，而且,如封底發(fā)生微量滲漏,也可將水引至此位置排出。（2）由圓環(huán)鋼板、鋼圈、長條砂布袋和水下不離散混凝土組成密封圈的辦法，確保了主護(hù)筒四周封底混凝土的質(zhì)量，提高了混凝土和主護(hù)筒的粘結(jié)力，確保封底不滲漏，從而可以適當(dāng)減小封底混凝土厚度，節(jié)約封底混凝土。（3）封底時(shí)，建議盡可能少布置導(dǎo)管點(diǎn)，而可采用及時(shí)傾斜導(dǎo)