中铁二局六公司 四川成都 610083
摘要：在深水墩承台施工过程中，根据不同的水文、地质、地形条件选择适宜的承台围堰形式，对桥墩基础的施工安全、质量、工期、成本都有至关重要的影响。本文结合杭黄铁路进贤溪大桥水中墩的施工，详细介绍了有底钢吊箱在承台围堰中的应用，达到快速、安全施工的目的。
关键词：深水承台；钢吊箱；设计与施工
1.工程概况
进贤溪大桥位于杭黄铁路浙江段的淳安县境内，桥长359.8米。上部结构形式为1-24m的简支箱梁+3-32m简支箱梁+1-（40+2*72+40）m连续梁，下部结构采用群桩基础，桩接承台，1#、3#墩桩基为摩擦桩，2#墩、连续梁4#～7#墩、黄山台为柱桩，其中4#～7#墩位于新安江水库库区范围，属水中墩，桥址区水库宽约为190m，墩位处水深4.5-25m，桩基直径分别为1.0m、2m，桩长为20.5m～38m，水中墩布置情况如图1.1、图1.2所示。
4#～7#墩下部结构设计参数为：
表1.1 4#墩～7#墩下部基础结构参数表
2.钢吊箱设计
2.1设计原则
（1）根据承台施工时间及库区水位情况，钢吊箱围堰按最高水位103.5m，最低水位101m进行设计。
（2）钢吊箱壁板考虑作为承台的外模，围堰总体尺寸比承台外轮廓大100mm。围堰设计高度11.5m，分3.5m、4.0m、4.0m三节加工。
（3）根据抗浮及抗下滑要求，封底混凝土设计高度2000mm。
2.2结构设计
钢吊箱由底板、壁板、内支撑、悬吊系统及下放系统组成。第一节壁板和底板焊接为整体，第二、三节壁板为螺栓连接。钢吊箱立面布置如图2.1所示。
图2.1 钢吊箱立面布置图
（1）底板结构
底板距钢护筒外边留100mm间距，便于下放。底板沿桥横向设6组通长2 Ⅰ32a主梁；主梁上顺桥向布置 [ 14a次梁，间距500mm；横梁上铺设并焊接底板，采用8mm防滑钢板。底板上布置28个吊点，其中封底吊点吊杆为φ32精轧螺纹钢筋，吊杆下端锚固在底板主梁和吊梁上，上端锚固在钢护筒顶锚固梁上。
（2）壁板结构
壁板面板为6mm钢板，面板竖肋为Ⅰ22a工字钢，横肋为100×10mm钢板，按400mm格构焊接。壁板间拼接用∠100×10角钢加止水橡胶垫。高度分为三节，
第一节3.5m、第二节4.0m、第三节4.0m。每节侧壁板分成2块进行加工、拼装。
（3）内支撑
内支撑共设两道，第一道由2Ⅰ32a斜撑和围檩组成，第二道由2Ⅰ45a围檩和φ478×10钢管撑组成。
（4）吊箱临时下放系统
吊箱整体下放，底板上设置下放吊点12个，吊杆采用φ32Ⅳ级精轧螺纹钢。
（5）灌注封底混凝土悬吊系统
在底板上设吊点24个，吊杆为φ32精轧螺纹钢筋，吊杆上部锚固在钢护筒顶，下部通过小分配梁锚固在底板主梁下方。
（6）围堰下放定位系统
在钢围堰四角的四根钢护筒上设置8个下放导向定位装置。
（7）连通管
在围堰壁板标高99.944m 处设置4根φ180mm连通管（如图2.2），确保在灌注封底混凝土时，围堰内外水位平衡。
图2.2 连通管布置图
3.钢吊箱施工
3.1钢吊箱施工顺序
（1）钢吊箱拼装与下放
1）分块加工壁板等钢吊箱结构件；
2）在钢护筒上焊接牛腿，安装钢吊箱拼装平台，在钢护筒之间纵向（顺桥向）焊接2Ｉ20a牛腿作为平台托架，托架下设斜撑加固，托架高出水面1m，便于后期托架拆除和底板下吊点安装（如图3.1所示）；
3）测量钢护筒实际平面位置和垂直度偏差，调整钢吊箱底板上钢护筒开孔设计位置（如图3.2所示）；
4）在平台上依次拼装底板2Ⅰ32a主梁、[14a分配梁、底板下吊梁、吊点分配梁、底板围肋，焊接底板（如图3.3所示）；
5）拼装第一节侧壁板，安装侧壁板外[20a围肋和外侧操作平台；
6）安装吊杆；
7）在钢护筒顶安装下放锚固梁，在护筒顶搭设人行操作通道（如图3.4所示）；
8）钢吊箱各部结构检查、加固，安装围堰内临时斜撑（如图3.5所示）；
9）侧壁板焊缝煤油渗透试验，检查焊缝，补漏；
10）在底板上每个钢护筒位置临时安放封堵板（如图3.6所示）；
图3.6 临时安放封堵板
11）钢吊箱下放前检查，验收合格后方可下放；
钢吊箱下放吊点共12个，用50t油压千斤顶下放。下放时派专人观测、统一指挥。具体下放步骤如下：
第一步：下放前检查
向上提高钢吊箱离开加工平台2cm，检查钢吊箱整体结构是否变形，悬吊系统有无异常，静吊30分钟，无异常后继续向上提高30cm，静吊30分钟无异常后，施工人员才能至钢吊箱底板下方拆除施工平台。
第二步：下放
经施工现场负责人检查确认所有障碍物均拆出后，指挥下放钢吊箱，在钢吊箱四角平面交叉设置四个10t倒链用于在下放中调整吊放系统水平偏位。
第三步：临时固定钢吊箱
锚固下放吊杆，临时锁定第一节钢吊箱。在第一节内壁板上布设临时横撑固结12处，临时横撑与钢护筒焊接牢固。
（2）第二节钢吊箱拼装与下放
1）在第一节上分块拼装第二节壁板，安装侧壁板外[20a围肋；
2）检查第二节钢吊箱平面尺寸，垂直度；
3）安装连通管及第一道内支撑围檩，安装第二节临时斜撑；
4）第二节围堰壁板焊缝煤油渗透试验，检查焊缝，补漏；
5）接长吊杆，锚固下放吊杆，做下放前检查验收，合格后方可下放；
6）整体下放第一、二节钢吊箱；
7）锚固下放吊杆，临时锁定钢吊箱。在第二节内壁板上布设临时横撑固结12处（横撑利用第一节的），临时横撑与钢护筒焊接牢固。
（3）第三节钢吊箱拼装与下放
步骤同第二节钢吊箱拼装与下放，第三节钢吊箱下放后，切割钢吊箱与钢护筒临时固结横撑。
（4）围堰定位、封堵与清理
1）套箱下沉至设计标高后，测量钢围堰平面位置，检查围堰垂直度，利用10t倒链调整围堰平面、立面标高至正确位置；
2）锚固各悬吊吊杆，临时锁定钢吊箱围堰（上口用型钢将围堰与钢护筒反压焊接，下口将临时斜撑与护筒间塞牢），完成围堰竖向和水平定位；
3）潜水工水下封堵底板与钢护筒间间隙，用钢丝刷清理干净封底混凝土范围内钢护筒外表面、围堰内表面残渣等。
（5）封底混凝土及承台施工
1）安装导管和料斗等，灌注2m厚封底混凝土；
2）关闭连通管，围堰内抽水并依次吊安内支撑；
3）拆除围堰与钢护筒锁定及下放悬吊系统，割除钢护筒、凿桩头；
4）绑扎承台钢筋等，灌注承台。
3.2施工控制措施
（1）钢吊箱水平及竖向定位控制
钢吊箱下放至设计标高后，检查垂直度，利用10t倒链调整平面、立面至正确位置。锚固悬吊系统、定位系统锁定钢吊箱位置。定位系统采用在吊箱和护筒上分别错开焊接定位牛腿，牛腿与吊箱壁或护筒保持3～5cm间隙。下放时，钢吊箱沿定位牛腿导向下滑，达到设计位置之后，楔子塞紧间隙固定（如图3.7、3.8所示）。
图3.8 吊箱安装垂直度控制
壁板安装采用锤球法控制壁板垂直度。利用螺旋千斤顶调整壁板安装平面位置，千斤顶基座采用角钢加工成“L”型与已安装的壁板焊接。
（2）封底质量控制
围堰封底质量主要控制混凝土和易性，为改善混凝土和易性，将粗骨料级配从2：5：3调整为3：5：2（粒径从小到大），调整后的混凝土流动性增强，塌落度由200mm增加至230mm。
为准确掌握和控制水下混凝土高度和流动情况，在导管和钢吊箱周边、钢护筒四周等位置布设测量点。围堰四角由于受护筒影响，在围堰四角需设置导管补料完成封底。
（3）围堰渗漏水控制
为减少渗漏，尽量减少壁板分节，壁板焊缝采用煤油渗透试验检查焊缝质量。上、下节段围堰之间和围堰拐角处设泡沫橡胶垫止水。封底过程中，控制混凝土质量，防止混凝土产生离析或夹渣。
壁板采用20t浮吊吊装，壁板上设吊耳板，壁板四角接缝处采用∠100*100角钢栓接，螺栓间距20cm，角钢与壁板之间设10mm厚泡沫橡胶垫，螺栓拧紧挤压至4mm，以此来防止漏水（如图3.9所示）。底板四周沿围堰边线用∠100*100角钢与底板焊接，角钢在定位的同时起加强作用。先安装第一节壁板，壁板沿角钢安装并与角钢焊接（如图3.10所示）。上、下节吊箱采用双排螺栓连接，接缝间设泡沫橡胶垫防水。
图3.11 钢吊箱围堰竖向缝防水处理
（4）钢吊箱围堰下滑控制
围堰下滑临界状态计算：护筒单位面积握裹力一般取100～150KN/m2，封底混凝土面积A为136.8m2（已扣除钢护筒面积），护筒握裹面积B为130m2，面积比为1：0.95，承台高度4m，封底混凝土厚度2m，围堰结构自重10KN/m2，围堰入水深度h。
下滑力（荷载系数取1.2）
抗滑力或
当围堰处于下滑临界状态时，，临界入水深度。
由此可见，护筒与封底混凝土之间握裹力的变化对围堰下滑影响较大。为防止围堰下滑，在吊箱下沉到位后，潜水员水下采用钢丝刷刷洗护筒表面，清除封底混凝土高度范围护筒表面氧化层及附着物，增加其封底混凝土与护筒间握裹力。
为保证安全，当围堰入水深度小于9m时，需采取抗滑措施，可将承台混凝土分次浇筑，当采用一次浇筑时，可利用悬吊系统预留在封底混凝土内的吊杆，在相邻桩基顶面设锚固吊梁恢复悬吊加固，增加抗滑力。
4.结语
进贤溪大桥成功使用了有底钢吊箱围堰，钢吊箱具有施工工期短、水流阻力小、无需沉入河床、材料用量少、经济合理等诸多特点。该项目水中墩通过有底钢吊箱围堰的施工，不仅缩短了工期，而且降低了工程成本，降低了工程造价。
参考文献：
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[2]浔江特大桥深水低桩承台双壁钢吊箱围堰设计、制造和施工工艺研究/中铁三局集团有限公司 中国科技成果数据库 1100250634
[3]大型桥梁钢吊箱设计与施工分析研究——之江大桥主墎单臂钢吊箱实证分析/柳鑫星 西安理工大学 中文学位论文数据库 2011
论文作者:李登辉,余雨夏
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/10
标签：围堰论文; 壁板论文; 底板论文; 封底论文; 吊杆论文; 混凝土论文; 锚固论文; 《防护工程》2018年第36期论文;