龙湾大桥有底钢套箱的设计和水下混凝土封底施工.doc

龙湾大桥有底钢套箱的设计和水下混凝土封底施工摘要：描述佛山市龙湾大桥（第lws-2合同段）主墩承台有底套箱设计和施工，施工过程中所遇到的问题，从而总结有底钢套箱的设计和施工经验。关键词：栈桥 设计 施工一、工程概况1承台基础结构形式佛山市龙湾大桥主墩承台尺寸为47.6m（横桥向）17.6m（纵桥向）5.5m（高度），顶标高为+2.0m，底标高为-3.5m。桩基采用20根2.8m钻孔灌注桩（钢护筒直径3.1m），梅花形布置。承台采用c30混凝土，封底混凝土采用水下c25混凝土。结构尺寸图2承台及河床高程p18#主墩承台处河床标高为-8.39-10.88m，p19#主墩承台处河床标高为-5.5-11.3m，承台底面设计高程为-3. 5m，拟采用单壁有底套箱进行承台施工；考虑水下砼封底，封底厚度为150cm，计算时套箱底标高按承台底标高向下1.5m，套箱底标高为-5.0m。根据施工计划，承台施工在124月份，施工处于低水位期间，根据水文资料，施工期间近年来最高水位为+1.74m、最低水位为-0.74m等数据，套箱设计时取最高设计水位取+1.8m，最低设计水位-0.8m进行控制。二、有底钢套箱设计1结构设计壁板系统壁板系统包括面板、加劲肋和龙骨，面板与加劲肋和龙骨之间通过焊接连接。面板采用6mm厚钢板，加劲肋采用l80506mm不等边角钢，上下两层水平肋除外（最上层水平肋采用l80508mm，最下层水平肋采用228a），横、竖向间距均为40cm；竖向龙骨采用25a，间距为80cm，与加劲肋位置相对应布置。为保证套箱在抽水前内外水头一致，在套箱侧板设置连通孔，连通孔中心标高为+0.5m，共设置4个，具体位置见结构图，连通孔在抽水前保持贯通，准备抽水时采用盖板焊接封堵。围囹及内支撑系统本套箱共设置3层外围囹、1层内围囹及内支撑，外围囹均采用228a、内围囹采用232a、内支撑采用5296mm钢管+4根228a立柱，在套箱组拼成整体下放之前焊接。顶层外围囹中心标高为+1.3m，中间外围囹中心标高为-0.7m，底层外围囹中心标高为-2.9m；内围囹及内支撑中心标高为-0.2m，钢管支撑在内围囹上，支撑与围囹间加垫钢板防止应力集中，内支撑与底板之间焊接228a立柱。各构件间均为满焊，焊缝厚度按薄板母材厚度控制（母材厚度低于8mm的按8mm控制）。底板系统套箱底板面板采用5mm厚钢板，承台外最下层主龙骨为2i28a工钢，其上层次龙骨为2i12.6和i12.6工钢。每层内龙骨之间连续满焊，焊缝厚度不得小于较薄母材厚度；龙骨与面板、分层龙骨之间钢丝绑扎以连接固定。底板提吊系统在组拼提吊下放和封底砼浇筑阶段，底板系统通过提吊系统改善受力。底板提吊系统分为提升架和提升吊杆，提升架为2i45a工钢、提升立杆为jl32mm精轧螺纹钢。在由16个吊点处临时提吊未下放之前，提升立杆与套箱底板主龙骨连接，提升架与钢护筒焊接；下放到位后由提吊系统固定，解除临时提吊（16个吊点分别由一台60t穿心千斤顶和吊杆组成，位置布置如设计图所示）。钢套箱整体布置图钢套箱及支撑系统计算采用midascivil有限元分析程序，对结构整体进行建模分析；面板采用板单元，板厚以mm为单位，型钢均采用梁单元，并对其赋予相应材料特性值；以下选取1、2、3、4、5、6不利工况进行详细计算。工况1：套箱分块组拼提吊下放；施工荷载：套箱自重、风压。工况2：套箱内外侧水头一致，浇筑封底砼；施工荷载：套箱自重、封底砼自重、套箱外静水压力、套箱内静水压力、封底砼侧压力、水浮力、套箱内水自重、流水压力。工况3：封底砼强度达到设计要求，套箱内抽水完毕；施工荷载：套箱自重、封底砼自重、套箱外静水压力、水浮力、流水压力。工况4：第一层承台砼浇筑阶段；施工荷载：套箱自重、封底砼自重、第一层承台砼自重、第一层承台砼侧压力、套箱外静水压力、水浮力、流水压力。工况5：第一层承台砼强度达到设计要求，拆除内支撑；施工荷载：套箱自重、封底砼自重、第一层承台砼自重、套箱外静水压力、水浮力、流水压力。工况6：第二层承台砼浇筑阶段；施工荷载：套箱自重、封底砼自重、第一层承台砼自重、第二层承台砼自重、第二层承台砼侧压力、套箱外静水压力、水浮力、流水压力。三、有底钢套箱封底施工1封堵板安装施工封堵板是在浇筑封底混凝土前，把底板开孔口与护筒之间缝隙封堵上，防止封底混凝土漏出套箱以外的板结构，封堵板采用8mm的钢板制作，为环形板单元结构，内半径与钢护筒相同，板宽大于20cm，每个护筒周围用3片封堵板进行封堵。当套箱下放到位后，潜水人员潜入水中将每个孔位的封堵板逐一安放好，并用铁丝绑扎牢固，然后检查封堵板与护筒的贴合情况，利用麻布进行初步塞缝后，再用长条形砂袋装入干砂，连接成一圈后下放到封堵板上，贴近护筒，潜水人员在水下把砂袋理顺，使砂袋完全封住空隙，砂袋接头用铁丝连接绑扎，避免水下混凝土从空隙流走。砂袋填压封堵板安装示意图2连通管的设置为防止封底混凝土施工完毕后，在封底混凝土等强的过程中浮力对未具强度的封底混凝土的影响，在底板上设置连通管，使钢套箱内外连通，保持内外水头一致。连通管采用1945钢管，每2030m2设一根连通管，其底部穿过底板并低于底板10cm，根据实际的水文资料，设定连通管顶面标高，在实际施工时根据现场的实测的水面标高再进行连通管长度的调整，要确保连通管顶面标高高于低水位1520cm，以防止进行封底混凝土时受堵，并有利于封底后密封连通管。进行连通管封堵时，在连通管内设置密封挡板限位设施，并利用速凝环氧砂浆将连通管密封，然后割除超出承台底面线部分。钢套箱封底混凝土浇注完毕后，当封底混凝土达到90%强度，选择在低潮位，并处在落潮时段，利用一反压杆对连通管进行封堵，然后向连通管内放置砂袋，接着向连通管内注入混凝土，待混凝土强度达到要求后将连通管高出封底混凝土面的部分割除，同时将高于封底混凝土面的封堵混凝土凿除。3钢套箱封底混凝土施工钢套箱封底混凝土采用c25水下混凝土，施工控制要点：封底混凝土施工前，应对天气情况进行预测、收集，避免在封底施工完毕后的等强时段不会出现较恶劣天气。由于封底混凝土的面积较大，为确保封底混凝土的质量，采用多点布料的方式，预先设置一部分导管，利用龙门吊或吊车作为起吊设备，当前区域灌注完后根据实际情况移到剩下的布料点上。导管的作用半径考虑3.55m，按照封底的实际面积布料，现场实施时根据实际情况进行适当的调整。通过导管的适当平移，使导管的作用范围能覆盖整个封底面积。采用刚性导管法进行水下封底混凝土的灌注，导管的悬空量取1520cm，混凝土的坍落度控制在1820cm左右，首批时坍落度控制在16cm左右，以有利于埋管。每个布料点的首批料采用大集料斗（桩基灌孔首批料的料斗），导管采用型钢制作的卡板搁置在承重梁之间。在封底混