吊箱围堰法修筑桥梁工程深水高桩承台.doc

-专业文档，值得下载!-专业文档，值得珍藏！-吊箱围堰法修筑桥梁工程深水高桩承台林清（福州市市政建设开发公司350001）提要本文论述吊箱围堰法修筑桥梁深水承台，介绍了作业方案拟定，吊箱设计和施工，为大桥建造提供参考意见。关键词吊箱围堰高桩承台施工工艺Abstract:Themethodofenclosing-damwithhangingboxtoconstructthedeepwaterbearingplatformofpilefoundationisdiscussedinthispaper.Thedraftdesignofworkingscheme，thedesignandconstructionofhangingbox-cofferdamisintroducedandcanbealsosuggestedtoconstructionofotherbridge.Keyword:hangingbox-cofferdamhighcappedpilefoundationconstructiontechniques吊箱围堰法修筑深水中桥梁高桩承台，是在水中悬吊钢箱，固定于钢护筒或定位桩上，桩基施工时用作定位导向工作平台，桩基施工完后作为围堰，下到设计标高，封底抽水，修筑钢筋砼承台。这种方法用于施工闽江上尤溪洲大桥、金山大桥等工程桩基承台取得成功，尤其对于闽江下游这样赶潮河段，吊箱围堰的设计和施工存在一定的难度。本文根据上述工程施工经验，对钢吊箱围堰的设计和施工进行研究总结，希望能对大桥施工技术有所裨益。一、桩基承台施工方案的确定福州桥梁工程控制工期一般在于下部工程，而难度在于基础。河段施工条件比较差，水深、流速大、落差大、航运繁忙，因此，要保证工程质量和工程进度，必须采取切实可行的施工技术，一次性作业成功。在水中修筑钢筋砼承台，必须要有围堰。施工时将围堰内的水抽干，在无水的情况下，修筑钢筋砼承台。根据施工现场的实际情况，一般有良种修筑承台的方案进行比较，即吊箱围堰法和套箱围堰法。通过从施工难易、工程质量、使用设备机具量、材料用量等方面比较（见表1），我们认为，吊箱围堰法施工深水中承台优点比较突出，砼质量有保证，投入的材料和设备比套箱围堰少，尤其是对水文影响小，可维持通航。实践证明用这种方法施工桥梁深水中承台，成功率高，质量好，工期有保证。二、吊箱围堰设计和施工吊箱围堰的设计和施工，应根据工程给定的施工条件，先拟定施工程序，再依程序作设计，以照图施工。例如鳌峰大桥，就是根据工程本身的情况，认真制定施工程序，即先沉基桩后围堰，其程序见框图。（一）、吊箱围堰尺寸的拟定钢吊箱围堰的尺寸，应根据承台所处河段的水文以及其功能来确定。一般情况下，钢吊箱围堰既作围水又作承台模板，这时，其尺寸可参照承台尺寸拟定，但高度应根据承台底标高和落差来确定，再加上防浪高度和底板封底砼厚度。闽江三桥工程吊箱围堰尺寸是按下拟拟定的：1、平面尺寸：同承台平面尺寸；2、高度：H=h1+h2+h3-h4（其中：h1施工高水位，以调查的历年同期高水位确定，取5.2米（高程）；h2防浪高度，取0.5米；h3承台封底厚度，取0.2米；h4承台底标高等于0.8米（高程）（二）、吊箱围堰结构体系分析吊箱围堰在施工和工作过程中，受力的作用是比较复杂的。并且，随着施工程序的深入，结构约束体系从原先的状态转化为另一状态，此时，吊箱所受的外力也随之变化。所以设计吊箱时，应认真分析各种状态的结构体系和受力情况。分别作设计计算，确保结构的安全。1、吊箱围堰的荷载：、水力荷载：分静水压力和动水压力。静水压力按下式计算：P1=rH（其中：r水密度（T/m3）；H水深（m）静水压力随水深呈下三角形分布。动水压力按下式计算:P2=KHV2/2gxBxr（其中：K平面系数，矩形K=1.33，槽形K=1.82.0；H水深（m）；V流速（m/s），取3.0m/s；g重力加速度（m/s2）；B宽度；r水的密度（T/m3）动水压力可假定为作用于水面以下1/3水深处的集中力。水浮力P3按下式计算：P3=rH（水浮力作用于H深底板）、砼荷载按实际体积计算、施工荷载施工荷载主要是考虑浇筑承台砼时的施工荷载，按“施工技术规范”取q=2.5Kpa、船撞力-专业文档，值得下载!-专业文档，值得珍藏！-按“桥梁通用规范”取P4=400KN2、吊箱围堰结构体系分析吊箱围堰在制作、运输、安装和工作中，结构受力是比较复杂的。但最不利的是当吊箱就位下到高程，固定在钢护筒顶部时，另一种不利状态是当封底后，要砍钻孔桩头，而将固定点转移到吊箱底板时。我们按先后状态1、状态2来分析。状态1：当吊箱围堰下到设计高程后，吊箱固定于钢护筒，封底抽干箱内水。这时箱内无水，箱外水位达到设计高程。吊箱受水侧压力和浮力。应该说明的是，是否出现箱内有水，箱外水位降到最低水位。这是不可能出现的，因为施工时必须把箱内水抽干，而没必要将水回灌到箱内。只是出现意外的高潮水位，漫过箱顶，此时箱内外水压平衡，退潮时，立即抽箱内水，可避免这种情况的出现。吊箱的结构是空间体系，为了便于计算，简化为平面结构体系，荷载组合为：静水侧压力，动水压力、浮力、封底砼及自重、施工荷载等。通过计算分析，这种状态不利位置在吊箱各角隅。因此，吊箱制作时，构造上应加强该处的刚度，以防变形以至漏水。状态2持续的时间比较长，而且有两种不利荷载的组合。当封底抽水后，要进行砍桩和扎钢筋，浇筑砼。因此要将箱顶固定点转移到箱底板，其荷载组合同状态1的荷载组合。荷载组合出现在箱外水位降到最低水位，箱内浇筑砼至标高，砼未凝固仍作为荷载，施工人员和机具尚未撤走，此时荷载组合为：砼荷载、施工荷载以及自重等。这种荷载组合主要作用于吊箱底板，况且，侧板的力靠底板传给钢护筒及桩基。因此，底板的设计不但要满足强度和刚度的要求，还应有构造措施，以保证结构安全。3、吊箱围堰的施工：通常，吊箱围堰既作承台施工的围堰及模板，又兼作桩基施工工作平台。这样，吊箱使用周期比较长，提早了设备的投入。所以这种方法有以下弊病：设备占用时间长，倒用率不高；对河道、水文影响时间长；增加了结构受力的复杂性。因此，笔者对施工方案时作了改进，吊箱围堰只作承台施工时的围堰及模板，不作桩基施工的导向定位及工作平台，这样既能解决上述弊病，又可以利用桩基来固定锚固吊箱。其施工方法如下：1)、制作钢吊箱围堰：制作宜在钢结构制作平台上进行。这个工序主要注意到制作精度，尤其是预留桩位孔洞要准确，各接缝要平直顺。2)、吊箱围堰的运输：在驳船上或平台上拼装，驳船运输。拼装场地要平整，接缝用橡胶带止水、螺栓紧固要紧密和均匀，避免出现个别松紧现象。3)、起吊就位：起吊久违宜在平潮时进行。就位时应先在桩上作好定位，以便于掌握标高。4)、固定锚固：固定锚固在平潮时完成，这时水流速最低，易于调整位置。当箱顶锚固要转换为底板锚固时，应先锚固底板，待底板锚固完全好后，再拆除原先的锚固。这道工作，力学上叫体系转换，结构将从受力状态1转换到状态2。5)、止水封底：止水和封底都应在内外水压平衡时进行。止水用一条直径约10公分的布袋肠，内装搅拌均匀的砂和水泥，堵于企口处。为了保持内外水压平衡，可在吊箱常水位处的侧壁开窗，让水自然补给，以求平衡。吊箱围堰也可直接封底，这时要计算封底厚度取多少，封底的厚度可按下式计算：TkrhA/（RcA+ndt）（其中：T水下砼封底厚度（m）；Rc砼容重（T/m3）；A围堰底面积（扣除桩截面积）（m2）；n桩数；d桩外径（m）；t桩与砼间的容许摩擦力（T/m2）；h以最高施工水位至箱底的高度（m）；r水的容量（T/m3）；k系数取1.051.1）浇筑水下砼时，导管的作用半径，由于桩基的影响应适当减小，一般用R=2.5米。三、总结1、钢吊箱围堰施工深水中承台，适应性强，对于水流急、落差大的赶潮河段，亦能适应，其设备机具和材料投入量比套箱围堰小。2、对于水流速大、通航的河段，吊箱围堰宜采用先沉桩后围堰的方法。这样可降低定位和锚固难度。3、吊箱围堰在制作、运输和工作过程中，受力作用是复杂的，结构体系不仅是一种状态，而是随着施工工序的深入，将改变它的结构受力状态。四、参考文献公路桥涵施工技术规范JTJ0412000，人民交通出版社，2000.北京