急流中钢吊箱围堰施工

急流中钢吊箱围堰施工黄法沛雷朝阳李健摘要：介绍江苏省常州港录安洲夹江大桥主墩钢吊箱围堰的施工情况，提出一些新体会关键词：夹江大桥；钢吊箱围堰；施工；新体会1、工程概况常州港录安洲夹江大桥位于长江常州段的一个汊流上，主桥为45+95+110+95+45=390米，五跨预应力混凝土连续刚构。河中主墩处最大水深达24米，流速可达2.75米/秒。河流受海洋潮汐影响，一昼夜涨落潮各二次，潮位差约1.5米。每年7、8月份洪水期间，最高水位可达+5.50米以上（黄海标高，以下同）。主墩承台为高桩承台形式，平面尺寸为14.8X14.8米，高4米，承台顶标高为+3.00米，底标高为一1.00米，采用钢吊箱围堰施工。2、钢吊箱围堰简介2．1工作原理钢吊箱围堰目前广泛应用于深水高桩承台施工，其结构主要由侧板、底板、内支撑、支吊系统四部分组成，支吊系统又可分为上承系统、下承系统和吊杆。其工作原理是：在深水桩基完成后，用吊装设备将钢吊箱整体或逐部分拼装成整体后，安装下放，然后通过力的转换，将整个套箱重量（及以后封底混凝土重量）悬吊在桩基主护筒顶部，然后灌注水下混凝土封底，待水下混凝土形成强度后，钢吊箱即和封底混凝土结合在一起，并通过封底混凝土锚固在桩基主护筒上，抽干水后，撤去原来的钢吊箱支吊系统，然后进行一系列承台施工。这时，封底混凝土作为承台底模，钢吊箱侧板则可作为承台侧模。2．2常见施工方法钢吊箱围堰按侧板类型分单壁钢吊箱和双壁钢吊箱二种。如2001年完工的南京长江二桥北汊桥22、23号主桥承台施工，即用单壁钢吊箱，而2000年完工的武汉白沙洲长江大桥3号主塔墩承台施工即用双壁钢吊箱。其中，单壁钢吊箱造价较低，施工也较为方便，但刚度较小，容易发生侧板和封底混凝土脱开而渗水事故，施工过程中，应注意随时增设内支撑和侧板拉杆。双壁钢吊箱刚度较大，且可以利用其双壁封闭结构所产生的浮力进行水上运输和拼装，特别适用于深水、大型钢吊箱围堰施工，但造价较高，施工也较繁琐。此外，目前国内钢吊箱围堰施工中，底板部分多采用钢板加桁架梁结构，施工完毕后，底板部分一般不予回收，也较难回收。钢吊箱围堰安装方法，有整体吊装法、多台手拉葫芦同步下放法和吊杆配合千斤顶同步下放法等，其中整体吊装法受力明确，施工快捷，但需用大型起吊设备。余二种方法需用设备简单，但操作人员需求较多，施工速度缓慢，而且容易出现手拉葫芦或吊杆应力集中而破断事故。为避免此类安全事故发生，2003年完工的湖北省鄂黄长江公路大桥主6号索塔墩承台钢吊箱围堰施工中，对手拉葫芦提升和下放钢吊箱全过程进行应力监控，保证多台手拉葫芦均匀受力、平衡下放。但这无疑增加了投入，也较繁琐。2．3夹江大桥钢吊箱特点夹江大桥钢吊箱在设计构造上吸收了常规钢吊箱的优点，用平面杆系对钢吊箱侧板、支吊系统和内支撑等进行受力计算，在此不再赘述，仅对其针对急流而设计和其他略为新颖的地方作介绍：

（1）先求出流水压力，然后在钢吊箱迎水面侧板和封底混凝土间设置竖向斜撑，以确保钢吊箱在各工况下不被急流冲垮。为使承台浇筑和竖向斜撑互不影响，钢吊箱横桥向两端各比承台略大50CM，即承台横桥向为14.8米长，而钢吊箱横桥向为15.8米长。（2） 采用圆环钢板、钢圈、长条砂布袋和水下不离散混凝土组成密封圈，确保主桩护筒周围混凝土不被急流淘洗。（3） 采用钢筋混凝土预制板代替传统钢底板，节约投资。（4） 采用卷扬机配合滑车组的办法，整体下放钢吊箱，省去了大型浮吊，也避免了采用多台葫芦而容易产生的应力集中现象。（钢吊箱组成后平面图如下，单位：cm）//；■■■■bB\/\///；■■■■bB\/\/卷扬机下放系统下承系统 db s砼预制板 上承系统/I40b工钢钢吊箱平面层图（各1/4）3、 施工工序拆除钻孔平台 安装下放装置及下承系统 安装上承系统 安装底板安装吊杆 安装第一层侧板及内支撑 下放钢吊箱 安装第二层侧板及内支撑 下沉钢吊箱并定位 拆除下放装置 钢吊箱封底 抽水、割除主墩护筒、破桩头 绑扎钢筋 浇注第一层承台 绑扎钢筋、预埋墩身钢筋一浇注第二层承台一回收套箱4、 主要施工步骤钢吊箱安装（1） 钻孔完毕，拆除钻孔平台，空出安装钢吊箱位置。（2） 先用5T手拉葫芦代替卷扬机滑车组悬吊好四路贝雷桁架，（共用8只葫芦，其位置可在滑车组附近，但应注意不妨碍以后滑车组的安装），调整好四路贝雷桁架，使它们两端齐整并处于同一水平面，贝雷桁架悬吊位置以方便下承系统安装为原则。然后按设计图纸要求在贝雷桁架上面摆放好下承系统承重梁I32b和分配梁（118）。（3）钢吊箱上承系统以及卷扬机下放系统的安装按图纸进行上承系统型钢位置精确放样，安装上承系统140工字钢。然后安装好8台卷扬机（额定拉力为5T）及滑车组（滑车额定承载40T，绕8线），钢丝绳规格采用Qs19.5mm,每台卷扬机需配钢丝绳100米。下承系统的贝雷桁架和滑车组动滑轮之间紧挨在一起并用（Ps19.5mm钢丝绳捆绑，钢丝绳共绕8线，钢丝绳接头用骑马夹锁紧。逐步调节手拉葫芦及滑车组，使葫芦的悬吊力全部转移到滑车组上，然后撤去葫芦，启动卷扬机，调整四路贝雷桁片的水平高度，使他们顶面成同一标高且距离水面约50cm。（4）安装钢筋混凝土预制板钢筋混凝土预制板，板厚10cm，C30砼制作，按正交异性板设计，配Q12螺纹钢筋。按编号逐块安装完毕，逐块连接牢固并及时将各预制板之间的缝隙用砂浆填塞，以确保封底时不漏浆。（5）安装吊杆吊杆采用Q32精扎螺纹钢筋制作，其下端螺母、锚垫板事先和下承系统承重梁焊接牢固。安装预制板的同时安装相应位置的吊杆，在吊杆下端2.5米范围内应套上Q40mm塑胶管以隔离封底砼。并将塑胶管上端和吊杆的空隙用防水胶带封住，以方便日后抽水。吊杆上端固定于上承系统。（6）安装第一层侧板以及第一层内支撑钢吊箱底板安装完毕，在底板上面放出钢吊箱边框大样（包括中心轴线），同时，根据边框大样范围，在主护筒上焊接好钢吊箱外侧板导向定位装置，以让侧板按要求方位下放，并有效地抵抗波浪、水流对外侧板的冲击。按图纸要求先把第一层（底层）侧板逐块安装，安装完毕，检查竖缝螺丝是否上紧，泡沫支垫是否完整。（7）安装第二层侧板第一层侧板安装完毕，并检查合格后，启动卷扬机同步缓慢下放侧板（注意要尽量同步），在下放过程中，保证钢吊箱顶标高应一致，外侧板不得倾斜，并使第一层侧板下放到合适标高（具体视水位而定，以方便拼装第二层侧板为准），然后，按照（6）相同的施工方法，安装第二层侧板，最后将钢吊箱下放到位。为防止封底时，因混凝土的灌注和涨落潮原因，使钢吊箱内外形成水头差，从而冲刷尚未凝固的水下混凝土，施工期间，应调查近期水位，预估抽水前将会出现的最低水位，安装侧板时在下游侧侧板上割出二个25X25cm的洞口，并要求洞口至少比近期最低水位低50cm，以便封底时钢吊箱内外水头差基本为零。（8）调节吊杆，拆除卷扬机钢吊箱下放到位后，逐根调节好吊杆的受力，注意分多次缓慢调节，使各根吊杆受力均匀，最后将8台卷扬机所承受的力全部转换在吊杆上，并及时把侧板固定在主护筒上。钢吊箱安装完毕示意图如下：（单位：cm）

L] 1 !III1 L] 1 !III1 】 1 !辽 118工钢][32b槽钢厂、 厂JJ'■、丿1/2钢吊箱外侧面 1/2钢吊箱内侧面封底（1）钢吊箱封底前应进行基底处理，包括封底砼段主护筒外表的清涮，密封圈（包括圆环钢板、钢圈、长条砂布袋和水下不离散混凝土）的安放以及摸清侧板是否和底板脱开等。这些工作均由潜水工进行，水上工人配合。水下不分散混凝土配合比:水泥：砂：碎石：水下不分散剂（HLC-IV-A）：UHF膨胀剂：TH-Y1减水剂=450：623：1209：32：36：4.5由圆环钢板、钢圈、长条砂布袋和水下不离散混凝土组成的密封圈安装图如下：tp310X30X1钢环先用长条砂布袋围住主护筒，然后在其上面覆盖水下不分散砼。tp310X30X1钢环先用长条砂布袋围住主护筒，然后在其上面覆盖水下不分散砼。p280X15X1钢圈和p310X30X1钢环焊在一起，分两半制作,安装时用螺栓连接。密圭寸圈构造大样单位:cm（2） 基底处理完毕，即应从速封底，用二个料斗，顺水流方向从钢吊箱一侧开始，向另一侧推进，直至完成。此外，寸底过程中应及时测量水下混凝土标高，及时复核混凝土方量，防止钢吊箱底板开裂或者脱开侧板等造成寸底砼漏掉情况发生，如发现上述情况，应及时组织潜水员水下堵漏。寸底后第二天，组织潜水员摸清水下情况，如发现漏洞应立即采取措施进行水下寸堵。（3） 寸底混凝土施工类似于基桩水下混凝土施工，除了连续快速外，还要求尽可能少布置导管点，因为每多布置一个点，即意味着多一次首批料，寸底首批料不单在水中“洗澡”一次，而且又可能冲及其他水下混凝土，造成粘结力和强度严重消弱；另外每多一个点，意味着寸底混凝土多一个交界面，也就是多一个薄弱环节。这在以往的工程中有过深刻的教训。抽水及上下承系统、吊杆的拆除回收（1）待封底混凝土强度达到22Mpa以上后，方可进行钢吊箱内抽水。（2）抽水前应寸闭侧板平衡水压的开口，在抽水过程中应随时注意内支撑情况，如内支撑因为潮水过高或水流速度过大而引起严重变形，应立即停止抽水并及时加强内支撑。（3）抽干水后，进行吊杆及上、下承系统的回收。吊杆回收应遵守从钢吊箱上下游侧、逐渐向中间推进的原则（一定要按照此顺序）逐根松开吊杆上端的螺母，回收吊杆。当剩下最后一排吊杆（顺桥向）时，仍遵守先两边后中间的原则，逐根回收，但由于应力集中（此时全部下承系统的重力均由此排吊杆承担），有可能发生无法松动螺母的现象，这时可以先从两端向中间逐根割断吊杆，使下承系统全部落入水中，然后逐根回收，割断吊杆的过程，由于力的突然撤去，吊杆上端或上承系统的承重梁有可能产生跳动或突然弹起，应注意安全，可以将承重梁两端进行固定。（4）吊杆去掉后，下承系统的承重梁和分配梁均落到水里，这时候可通过事先栓住它们的钢丝绳进行回收。4.4承台施工钢吊箱抽干水后，承台施工基本同陆上常规承台施工，要注意的有：1）凿除桩头后，应及时将各根桩的超声波管封口，防止浇筑承台时，混凝土掉入管中。（2）第一层混凝土浇筑时，要严格按照计算的厚度控制，严防压塌封底混凝土。（3）密切注意水位变化情况，必要时增设内支撑或拉杆。5、结束语夹江大桥钢吊箱设计考虑充分，施工精细合理，一举成功，为以后在急流中钢吊箱施工提供了经验，下面几点体会望得同行商榷：（1）钢吊箱横桥向两端各比承台略大，并在此位置设置了竖向斜撑，使承台浇筑和竖向斜撑互不影响，待承台浇筑完毕，回收钢吊箱前再将竖向斜撑切除，这不单有效地抵抗了套箱抽水后由急流冲击所产生的倾覆力矩，而且,如封底发生微量渗漏,也可将水引至此位置排出。（2）由圆环钢板、钢圈、长条砂布袋和水下不离散混凝土组成密封圈的办法，确保了主护筒四周封底混凝土的质量，提高了混凝土和主护筒的粘结力，确保封底不渗漏，从而可以适当减小封底混凝土厚度，节约封底混凝土。（3）封底时，建议尽可能少布置导管点，而可采用及时倾斜导