乔有仓 蔡田
中交二公局第一工程有限公司 湖北武汉 430056
摘要：大型承台钢吊箱安装下放是跨越长江大跨桥梁的施工难点。结合嘉鱼长江公路大桥主桥11#深水承台钢吊箱安装下放施工实例，对深水承台施工中钢吊箱设计、安装下放、过程质量控制进行分析，对今后类似水文地质条件下采取深水钢吊箱安装下放施工提供一套完整的技术资料，供行业参考和使用。
关键词：深水承台；钢吊箱设计；安装下放；质量控制
1 工程概况：嘉鱼长江公路大桥为主桥主跨920米非对称单侧混合梁、半漂浮体系斜拉桥，全桥桥跨布置为：5×30m预应力砼连续小箱梁+[（70+85+72+73）+920+（330+ 100）]m双塔非对称单侧混合梁斜拉桥+[8×（6×50）m+（5×50）m+（55+100+55）m]预应力砼连续箱梁桥，居目前已建同类桥梁中，世界第五，国内第四。
南岸主桥11#主塔墩承台平面尺寸为50米×33米，高8.0米；南岸主塔墩地层上部为粘土层及粉细砂层，下部为泥岩和砂岩，最大水深达28米，汛期最大水流速度可达4.0m/s，河床最大冲刷深度10.5米，50年一遇的最大风速23.9m/s。承台采用钢吊箱围水结构施工，长江每年5月～10月为汛期，水流急，能否在2016年长江枯水期完成承台施工，是关系主桥能否按期完工的关键，而承台施工是重中之重。
2 钢吊箱设计：11#索塔位于江中，需水中施工基础，11#索塔为整体式承台，承台顶面标高为14.47m，底面标高为6.47m，尺寸为50×33×8m，圆端半径R=21.013m。其下桩基布置为42根桩，按梅花型布置，桩长87m，桩径为2.5m。
钢吊箱壁厚1.6m，平面尺寸比承台轮廓线大5cm，钢吊箱尺寸为53.3×36.3×21.8m，竖向分为3节，分节高度为9.6+10+2.2m，顶端的2.2m为单壁围堰，钢吊箱水平向分为24块，总重量约为1800t。
钢吊箱内外壁板均采用6mm厚钢板，首节钢吊箱纵肋采用L90×10角钢，其余纵肋采用L75×50×6角钢，间距均为45cm。环板桁架采用2L75×6及2L90×12角钢（钢箱附近的环板桁架进行了加强），桁架腹杆节点间距最大1.78m，桁架层间距为1.0～1.5m，水平环板采用10mm或12mm钢板。
钢吊箱竖向共布置三道内支撑，平面顺桥向布置三道∅1020×10mm钢管（部分为∅1020×16mm钢管），横桥向布置两道∅820×10mm的钢管，竖向支撑采用2槽40a型钢，与内支撑冲突的钢护筒事先进行水下切割。
钢吊箱封底厚度为3.5m（3.2m封底混凝土+0.3m调平层），采用C25水下混凝土。钢吊箱底板采用格构式底板，底板各型钢之间焊接为整体结构。底板主、次梁均采用2HN350×175，分配梁为工20a，底面板采用钻孔平台面板，厚度为10mm的钢板。
钢吊箱施工采用现场散拼施工，首节在拼装平台上拼装成整体，利用千斤顶进行整体下放。首节钢吊箱重约900t，下放系统设置12个吊点，每个吊点设置1台150t千斤顶，采用钢绞线柔性吊杆进行下放，每个吊点处钢绞线为8股，钢绞线理论应力为1860MPa。
图1 钢吊箱总体布置图
3 钢吊箱安装下放施工
3.1 钢吊箱壁板起吊系统布置
因单块钢吊箱面积和重量较大，为防止起吊受力不均匀导致壁板变形，减小精确对接施工难度，对壁板吊点进行了专项设计，在吊箱上部对称设置15t起重吊码，下部设置10t牵引吊码。在运输和现场安装过程中，为了避免钢吊箱起吊离开承重面时造成边角受力集中变形，在吊箱水平向设置15t翻身吊码。
3.2 底节钢吊箱拼装
利用护筒间分配梁作为拼装平台，1台75t履带吊及2台80t龙门吊配合拼装钢吊箱底板，并在平台钢管桩上设置外导向系统。底板拼装完成后，在底板上放样出钢吊箱壁板位置，设置定位型钢。并根据悬吊下发系统的布置，放出吊耳的位置，焊接底板吊耳。每个护筒周围均设置4块封堵板，先将封堵板预先放置在护筒周围，离开一定距离，不影响钢吊箱下放，下放到位后由潜水员下水进行各封堵板间螺栓连接。
底板安装完成后，测量队将分块壁板位置放出，并用墨斗弹出轮廓线，按照“中轴线向两边分的安装顺序”进行对称安装，利用2台80t龙门吊同步安装南北方向分块壁板，龙门吊将壁板吊运至指定位置后，通过手拉葫芦、千斤顶等设备进行微调，再进行焊缝焊接作业。壁板安装定位后，在壁板相邻的护筒上焊接90角钢作为壁板支撑，确保安全可靠。先进行直线段安装，再进行圆弧段安装作业，预留5cm余量在直线段与圆弧段进行了消除。
3.3 上下层钢吊箱安装导向装置
第一层钢吊箱下放至设计位置后，对称接高第二层钢吊箱，为了保证竖向精确定位和水平向限位，在第一层吊箱壁板顶部设置楔形导向装置。壁板连接焊接时组织技术过硬的焊工进行焊接，并对所有壁板及隔仓板焊缝进行煤油渗水试验，如发现有渗水现象，应及时进行补焊。
3.4 钢吊箱内导向施工
11#主塔墩钢吊箱下放总高度达到27米，为了保证钢吊箱顺利下放至设计标高，本吊箱内导向采用滚轮设计，有效减少导向装置与护筒壁之间的摩阻力；同时按照护筒直径将导轮设计为弧形，避免护筒单点受力；在导轮背部设置高压弹簧，保证整个导轮在受力状态下可以有6cm左右的弹性伸缩范围。
3.5 钢吊箱下放
3.5.1 沉放设备
选用专业厂家生产的主从随动控制液压提升（下放）系统。系统由12台150T千斤顶，1套液压泵站和1台控制系统构成，控制系统同时控制液压泵站和12台千斤顶，并且液压泵站及千斤顶数量可根据工程需要在该范围内任意组合。适用于超大、超重、超高结构的整体同步提升和吊装，具有较高的同步精度。
液压提升（下放）千斤顶利用上、下夹持器进行松、紧锚作业，其动作通过各自的小油缸实现。上夹持器的小油缸活塞与提升千斤顶的主活塞相连，下夹持器与千斤顶的底座相连。当A油路进油时，小油缸向上运动，带动夹片压紧板、拔夹片拉杆、松夹片顶板与松夹片顶套一起运动，使夹片松开，当B油路进油时小油缸向下运动，带动上面相关部件向下运动，使工具夹片在夹片压紧板与弹簧、夹片压紧套的作用下压紧夹片，上、下夹持器的动作通过QWIT16控制系统的信号指令来执行。
每个泵站与千斤顶的动作协调通过1台LSDKC主控台来完成。本吊箱采用的夹持器的松开、夹紧性能较早期型号更加可靠。千斤顶行程的增大使得活塞往复的次数和电磁阀换向的次数大大减少，同时亦加快了系统的提升（下放）速度。为保证下放施工安全进行，在千斤顶下端安装安全夹持器，在下放过程中当系统出现故障时利用其实施人工锚固，以便于更换设备或排出故障。液压系统具有以下控制功能：自动控制模式下，设备无须人工干预，能够自动将吊箱下放到预定高度；千斤顶运行过程中具有同步性、连续性；在自动控制过程中主控台面板上的若干指示灯能够直观地显示各个千斤顶的空载上升、带载下降、停止三种运行的动作过程。在手动控制模式下允许通过泵站控制箱对单顶进行操作，通过主控台能够对千斤顶组进行手动控制操作；使用手动控制模式设备具有提升、下放重物两种工作方式。
3.5.2 下放施工：在千斤顶、泵站和控制台安装到位后，将钢绞线的一头穿过千斤顶、安全夹持器后安装连接头，使安全夹持器处于打开状态，然后下放钢绞线，再将连接头与钢吊箱壁板吊点电焊连接。在钢吊箱下放前，对提升系统进行调试，以确定每台千斤顶的工作状态处于良好状态，并检测各台千斤顶伸缩行程是否一致。在开始下放前先根据各千斤顶在吊箱平衡下放时的荷载进行逐一预拉。所有的千斤顶按照计算的荷载值完成预拉后，锁紧下夹持器，将主顶活塞向下缩回到统一的高度位置，作为整个系统的下放起点。然后将吊箱提起3～5cm检查吊箱上的锚固点及千斤顶夹持器的锚固和吊箱结构是否正常，检查无误后割去吊箱底板下的拼装平台正式开始下放。
每台千斤顶上均安装有行程开关作为系统千斤顶动作传感元件，将千斤顶活塞的位置信号传递给主控台，主控台将信号经过逻辑组合后再将控制信号传给液压泵站，泵站通过电磁换向阀控制相应的千斤顶执行动作，形成一个闭合循环。当钢吊箱下放时，先由千斤顶的下夹持器夹紧钢绞线，主顶活塞向上前进，活塞到位后夹紧上夹持器，主顶活塞继续向上前进3cm，打开下夹持器，主顶活塞向下回缩，钢吊箱下放，主顶活塞回缩到位后，下夹持器再次夹紧钢绞线，完成一次下放循环。通过液压系统周而复始的动作，使钢吊箱下放到预定的位置。下放时液压泵站是千斤顶的动力源，由于泵站供给各个千斤顶的油量相等，且在千斤顶上装有行程开关，因而各千斤顶具有良好的同步性能。此外，在吊箱的壁体上设置若干个高差基准点并配备水准仪，随时观察吊箱下放的同步性，当发现某点的标高超过最大允许偏差时即对系统进行调整以保证吊箱的平衡下放。
4 钢吊箱施工质量控制
（1）在安装平台上拼装好底板，精确调整平面位置，并严格调整顶面标高水平；
（2）在底板上精确放样出壁板内侧轮廓线及特征点；
（3）沿底板内侧轮廓线一圈焊接壁板底部限位块，按照每块壁板位置左右侧各布置1个限位块；
（4）在壁板内侧安装壁板支撑架，并严格检查其垂直度，支撑架与底板焊接牢固，下放前拆除；
（5）首先安装4个角点处壁板，再沿着各个角点处壁板安装圆弧段壁板，最后安装直线段壁板，2个作业面同时进行；
（6）钢吊箱底板、壁板及定位架安装过程中，采用2台全站仪进行测量；
（7）底板水平测量直接在平台上采用水准仪测量，水准仪安装位置选择在平台角落，尽量不受施工干扰；
（8）壁板安装起吊过程中，严格避免底部线接触或点接触起吊面，设置空中翻身吊码，避免局部受力集中导致变形；
（9）现场拼装对接横向和竖向焊缝必须按照设计图纸焊接牢固，并做煤油渗透试验；
（10）12根下放钢护筒顶部的HN600起吊梁在各个吊点处的壁板安装到位以后方可一一对应安装，目的是根据壁板的吊耳位置确定顶部悬吊梁的位置，确保钢绞线垂直度；
（11）底板][14型钢吊带在第1节钢吊箱下放至水面以上50cm左右时再进行安装，底部与吊箱底板吊耳销接，因长度达到27米，严着高度方向每10m处用]10型钢将每根护筒的4个吊杆连接为整体，第2节钢吊箱下放到位以后再将顶部吊耳焊接在钢护筒上。
（12）钢吊箱安装技术标准：
表1钢吊箱施工允许偏差值
5 结 语：工程实践表明：本钢吊箱采取分块制作、分块现场安装的制作吊装工艺，现场吊装方法可靠性高、技术风险小；采用钢绞线柔性吊杆液压提升系统整体同步下放，安装精度高、工期短、风险小、且质量得到了保障；该钢吊箱围堰设计考虑充分，施工方法精细合理，通过本桥钢吊箱安装下放施工，项目经理部积累了丰富的长江深水钢吊箱安装下放施工经验，为以后类似施工提供了参考和借鉴。
参考文献：
[1] 庞建军，肖建平.高桩承台钢吊箱围堰施工工艺[J]. 铁道建筑，2006（5）：27-30.
作者简介：乔有仓（1984-）男，陕西富平人，大学本科，工程师，主要从事路桥施工管理（土木工程专业）相关工作。
蔡 田（1986-）男，陕西人，硕士，工程师，主要从事大跨径桥梁施工管理相关工作。
论文作者:乔有仓,蔡田
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第18期
论文发表时间:2018/1/30
标签：壁板论文; 千斤顶论文; 底板论文; 泵站论文; 活塞论文; 位置论文; 系统论文; 《建筑科技》2017年第18期论文;