大型钢吊箱围堰下水施工技术.pdf

大型钢吊箱围堰下水施工技术 于祥君 8 5 文章 编号 ： 1 0 0 3 4 7 2 2 ( 2 0 0 7 ) s 2 0 0 8 5 0 3 大型钢 吊箱 围堰下水施工技术 于祥 君 ( 中铁大桥局集团第二工程有限公司， 江苏 南京 2 1 0 0 1 5 ) 摘要 ： 介 绍 南京 大胜 关长 江 大桥 7号墩底 节钢 吊箱 围堰 下 水施 工技 术 。 关 键词 ： 钢 吊箱 围堰 ； 气囊 法 ； 施 工方 法 ； 桥 梁施 工 中图分 类号 ： u4 4 5 5 5 6 文献 标识 码 ： a co ns t r u c t i o n te c hn i q u e s f o r la u n c hi n g o f hu g e s t e e l bo x e d co f f e r da m y u xi a n g - j l l ， l ( th e 2 n d en g i n e e r i n g c o ，lt d ，ch i n a z h o n g t i e ma j o r b r i d g e en g i n e e r i n g gr o u p，na n j i n g 2 1 0 0 1 5 ，c h i n a ) ab s t r a c t ：thi s p a p e r d e a l s wi t h t he c ons t r u c t i on t e c hn i q ue s f o r l a u nc h i ng o f t he b o t t o m t i e r o f t h e h u g e s t e e l b o x e d c o f f e r d a m f o r p i e r no 7 o f da s h e n g g u a n ch a n g j i a n g ri v e r br i d g e i n na n j i n g ke y wo r d s：s t e e l b ox e d c o f f e r da m ；a i r ba g me t h od； c o ns t r u c t i o n me t ho d；br i d ge c o ns t r u c t i on 1 概 述 1 1 工 程概 况 南京大胜关大桥主墩 7号墩基础施工采用双壁 钢吊箱围堰法 ( 以下简称 钢吊箱) ， 钢 吊箱平 面为 圆 端形 ， 尺寸 8 0 m3 8 m， 吊箱高度 2 6 5 m， 壁厚 2 m， 重约 4 8 0 0 t ， 钢 吊箱作为基础施工 的挡水结构 ， 兼作施工平台的承重结构。 钢吊箱分底、 中、 顶三节制造安装 ， 其 中底节高 1 4 5 0 6 m， 重约 2 8 0 0 t 。钢 吊箱 由龙骨底板、 外侧 板、 主隔仓 、 吊杆、 内支撑桁架及上、 下导环组成。底 板龙骨为格构式结构， 顶面布置肋板 ， 为满足吊箱下 水过程底板刚度要求 ， 在底板上沿长度方向设置 2 组加强桁架， 以增加底板纵 向刚度 ； 吊箱侧板 底、 中 节采用双壁结构， 顶节为单壁结构 ； 隔仓为桁式单壁 结构 。底节钢吊箱各部位重量见表 1 。 底节钢吊箱在桥位上游约 5 k m华江船 厂加工 制造拼装 ， 气囊法下河 ， 浮运 至 6号墩下游侧 ， 通过 锚碇 固定位置进行 中节吊箱接高拼装 ， 中节钢 吊箱 表 1 底节钢 吊箱重量汇 总 部位 高重量 t 部位 结 n 构 m 高 重量 t 厦 r n 龙骨0 5 2 2 5 2 6 固定下 导环0 3 6 1 0 6 4 8 底板0 0 8 1 1 3 2 3 5 吊点 1 8 o 3 隔仓4 5 1 7 5 4 8 托板0 o 1 4 2 6 3 7 6 吊杆 1 1 0 2 0 1 4 4 侧板 1 4 0 9 2 9 5 底层 内支架 2 5 6 1 3 8 2 导缆器 6 6 9 活动下导环0 3 0 8 7 3 5 6 系缆柱 6 1 3 在工厂加工成大块单元件 ， 利用浮 吊分单元拼装 ； 拼 装 完成 后整 体 浮运 至 7 号 墩位 ， 精 确定位 。 i 2 水文 情况 桥址区河段位于长江下游感潮区内， 水流既受 上游径流影 响， 又受潮 汐影响 ， 潮 汐为不正规半 日 潮 ， 潮差较小 。由于受潮汐影响， 流速过程呈周期性 变 化 ， 涨潮 时流速 小 ， 落潮 时 流 速 大 ； 汛 期 流 速 变 幅 小 ， 而枯季流速变化大。水流为单向流 ， 水流与桥轴 线法向夹角约 3 。 。一般每年 5 1 0月为汛期 ， 1 1月 次年 4月 为 枯水 期 。平 均 涨 潮 历 时 ： 8 h 3 8 mi n ， 平均落潮历时 ： 3 h 4 7 mi n 。 收稿 日期 ： 2 0 0 7 0 7 2 0 作者简介：于祥君( 1 9 7 0 一) ， 男， 高级工程 师， 1 9 9 5 年毕业 于湖南大学交通土建专业 ， 工学学士。 维普资讯 8 6 桥梁建设 2 0 0 7年增刊 2 钢 吊箱下水时间段内 日高高潮水位预测值详见 表 2 。 表 2 日高 高潮水位 预测值 it 1 日期 日高高潮水位 日期 日高高潮水位 7 2 o 5 2 2 7 3 1 5 2 5 7 2 1 5 3 9 8 0 1 5 1 4 7 2 2 5 47 8一 o 2 5 o 5 7 2 3 5 6 2 8一 o 3 5 0 1 7 2 4 5 6 8 8 0 4 4 9 1 7 2 5 5 7 2 8 0 5 4 7 4 7 2 6 5 7 2 8 一 o 6 4 6 6 7 2 7 5 7 3 8一 o 7 4 6 4 7 2 8 5 6 4 8 一 o 8 4 7 4 7 2 9 5 5 3 8 一 o 9 4 6 3 7 3 0 5 3 9 8 1 0 4 93 2下水方 案及 其关 键技 术 底节钢吊箱组拼 、 下水利用华江船厂组拼场及 下水滑道， 采用气囊法 下水 ， 即利用气囊托起 钢 吊 箱 ， 依靠其 自重分力下滑的方法使钢 吊箱前行 ； 至水 边解除控制拉缆加速下滑冲人江中， 整体 自浮； 最后 利用拖轮控制钢吊箱 。根据施工总体安排下水时间 选 择在 7月底 8月初 。 2 1 下水 坡 道 钢吊箱在重力作用下沿坡道下滑 ， 入水后 即有 浮力作用 ； 入水后悬 出部分 的重力矩和浮力矩都 同 时增加， 在重力矩与浮力矩相等时钢 吊箱达到 自浮 平衡条件。底节钢吊箱全高 1 4 5 0 6 i t i ， 双壁可提供 浮力的面积为 3 9 4 i t i ， 下水 自浮稳定后 的吃水深度 为 7 1 1 i t i ， 加上底龙骨 高度 ， 入水深度 为 7 6 it i 。 根据下水位置河床断 面图， 下水滑道末 端 3 0 i t i 以 外即可达到 7 6 i t i 的 自浮水 深， 河床水深 、 坡 度满 足下水要求 。下水滑道断面见图 1 。 。 。 。 丽。 丽 单位：m 图 1钢 吊 箱 下水 滑 道 断 面 钢 吊箱下水 由 2排 1 5 it i 长 的气囊组承托在坡 道上滚动前行 ， 因此要求下水坡道必须平顺、 坡度变 化匀缓 、 无横坡 ， 坡道宽度大于气囊长度 。在布置钢 吊箱总拼台座前须对下水坡道进行基础换填和硬化 处理 ， 以满足钢吊箱下水各工况承载力 的要求 。华 江船厂的下水坡道地基主要是粉细砂 ， 换 填为粘 土 和碎石 ， 坡道前端做抛石处理。吊箱总拼场至水 中 陡坎间的坡道距离约 4 0 i t i ， 根据气囊的承载特性及 受力情况 ， 要保证通过气囊的最大工作高度不小于 0 3 i t i ， 坡 度 调节 须 分段 进 行 。坡道 分 3个调 节 段 ， 每段 调坡 2 0 。坡 度 由 1： 4 o逐 渐调 整为 1：1 o 。 下水 布 置见 图 2 。 厂 地锚 l 图 2 钢 吊箱 下水 布置 2 2 气囊布置 2 2 1 受力分析 引缆 拖轮 ( 1 )单个气囊 的承载力 。气囊的承载力见表 3 。 表 3 咖 2 m1 5 m气 囊承 载技 术参数 h m 气囊承载力 k n h m 气囊承载力 k n 0 2 1 6 8 0 0 5 1 1 8 0 0 3 1 5 1 0 o 6 1 0 0 0 0 4 1 3 4 0 o 7 8 4 0 注 ： 表 中 h 值为 气 囊 的工 作 商度 ， 亦 为 托 板 底 距 地 面的 高 度 ， 表 中承载力 已考虑 2倍安全系数 。 ( 2 )气囊用量 的计算 。气囊 的工作高度 h 取 为 0 5 it i ， 下水的整体重量 g 3 0 0 0 t ， 取气囊个数 一6 0 ， 则气囊的安全系数 k 为 ： k一1 1 8 0 k n g一2 3 6 ko 一1 2 1 4 ( 常规情况) 。 考虑到箱体底部结构气囊受力不均匀， 在计算 时将单个气囊受力控制在 1 5 0 0 k n以内。 2 2 2 气囊放置 、 充气 吊箱拼装完成 ， 办理完各项签证手续后 ， 拆除钢 管支撑 ， 在混凝 土支墩 间布置气囊。在直线段及部 分 圆弧段 按 每 2 0 i t 1 间距 布置 ， 对 于与支 墩 矛盾 的 气囊 ， 待支墩拆 除后布置。吊箱下两侧气囊对称布 置。在圆弧段最前端 1 0 it 1 范围不考虑布置气囊 。 气囊在充气前 ， 必须先布置好地锚及卷扬机等 装置 ， 将钢 吊箱锚 固牢 靠 ， 使 其在起顶后不 向前滚 动。气囊充气的顺序应尽量对称、 分散 ， 相邻的气囊 分成 2批充气 ， 当气囊充气至钢吊箱起顶 0 9 i t 1 时 ， 吊箱脱离支承点约 1 0 c m， 拆 除混凝 土支垛及钢支 撑 。吊箱下共有 1 8 8个支承点 ， 支承点需清理干净 ， 并精心平整地面， 以免影响气囊的滚动。 2 3 辅 助设施 布 置 2 3 1托板 者 荸 维普资讯 大 型钢 吊箱 围堰 下水施工 技术 于祥君 8 7 7号墩钢 吊箱 托板采 用 1 4 mm 厚 钢板 ， 托 板 在 钢 吊箱下滑过程 中的作用是保证气囊工作面平整及 传力。为保证其工作性能须作如下处理 。 ( 1 )钢管包边。在气囊进 出托板 时， 为不 伤及 气囊 ， 不影响吊箱下滑， 需将外露边用建筑钢管包边 并点焊牢靠 。 ( 2 )临时限位。托板在钢 吊箱下滑时须与 吊箱 水平 限位并固定 ， 以避免钢吊箱与托板间出现相对 滑动。水平限位采用在托板上焊接卡板的形式与底 龙骨翼缘卡 定， 范 围为托板 两侧钢 吊箱前 半部 4 0 m。钢吊箱入水 自浮后 ， 后端托板 因失去气囊 的支 承而下落， 在 自重作用下逐个拉掉 卡板 ， 最后脱落。 此方式有效保证了钢 吊箱在整体入水 自浮后 ， 实现 托板 的自动脱落。 2 3 2 地锚及后拉缆 为控制 吊箱在气囊起顶后下滑运动， 以及在滑 道下滑的速度和大致方向， 须设置后拉缆 ， 后面控制 拉缆下滑速度的拉缆设计拉力为 2 1 0 0 0 k n， 大 于吊箱 自重 的最大下滑分力 ( 不考虑摩 阻力) t一 3 0 0 0 0 k n0 0 5 5 1 6 5 o k n( 吊箱 在 1：1 1 8的 坡道上断缆) 。当吊箱入水后 ， 吊箱下 的 1 4 mm托 板需 由地锚配卷扬机拉起 回收。 后拉缆控制采用地锚， 地锚布置于钢吊箱后侧 ， 距吊箱后端约 3 0 m。地锚为埋置式钢筋混凝土锚， 共设 2个 ， 每个地 锚设计 水平拉 力为 h 一1 0 0 0 k n， 尺寸 为 ： 长 5 m， 宽 4 m， 深 4 m， 顶与地 面 平 齐 ， 预埋钢板锚环。拉缆 通过 1 0 0 t滑车组 ( 1 0 t卷扬 机、 五门走十滑车组) 与地锚相连。钢吊箱底龙骨上 设置牵引固定点 。 2 3 3 牵引缆 因 7月底水位在+5 0 m 左右， 钢 吊箱起滑后 冲刺距离较短 ， 入水后冲出距离有限， 存在搁浅的风 险， 因此在钢吊箱前端上游侧设置牵引缆固定座 ， 起 滑冲刺前利用 3 0 0 0马力 ( 1马力 一7 3 5 4 9 9 w) 拖 轮牵引助拖 。牵引缆布置见 图 3 。 图 3 牵 引缆布置 2 4 底板局部封堵 钢 吊箱底板设计有 4 6个 3 6 8 0 mm圆孔 ， 为保 证钢吊箱下水后尽快 自浮， 将后端 2排共 8个 圆孔 临 时封 闭 。 2 5 主要机具设备 设备主要有高压气囊 7 0个 ， 空压 机 2台； 1 5 t 卷扬机 2台 ， 1 0 0 t 滑轮组 2对 ， 2 o t 单门滑车 3 5 台 ， 其他钢丝绳 、 卸扣配套。 3 钢 吊箱 下水 3 1起滑 气囊下河的所有准备工作就绪 ， 具体下河 e l 期 要综合考虑当时的天气、 风力及潮水位情况 ， 应在风 力较小、