中铁十七局集团第一工程有限公司 山西 030032
摘要：何家陂大桥位于福建省龙岩市何家陂水库库区边缘，库区水位受雨季和台风季降雨影响较大，因库区环水保要求较高且施工工期紧张，深水高桩承台施工采用单壁钢吊箱围堰，应用三维有限元软件midas对钢吊箱系统进行整体受力分析，研究施工过程中钢吊箱系统各构件受力状态，验证钢吊箱设计的合理性；同时钢吊箱各构件采用散拼施工方法进行组装，利用悬吊系统进行整体下放，避免使用大型浮吊，降低施工成本，经济效益显著。
关键词：库区水中桥；钢吊箱；高桩承台；散拼吊装
1 工程简介
何家陂大桥位于福建省龙岩市小池镇，桥梁上跨何家陂水库库区边缘，全长448米，桥位跨水区域水深为23m，水库设计水位为548.5m，正常蓄水位545.5m。库区水位受雨季、台风季降雨影响较大，高低水位相差可达5m。其中3#～9#墩位于库区，承台平面尺寸为9.1m×18m，承台厚度为3m，封底厚度1.2m。高桩承台施工采用矩形单壁钢吊箱围堰，尽量选择在库区低水位时期进行施工。
2 散拼钢吊箱结构设计
2.1 设计参数
钢吊箱设计顶标高546.0m、吊箱底标高539.8m、承台底标高541.0m。封底混凝土采用C30混凝土，钢材Q235B。
2.2 荷载分析
2.2.1 流水压力
水流速度取0.3m·s-1，依据《海港工程荷载规范》（JTS 144-1-2010）计算水流压力：
式中：Fw为水流力标准值（KN）；V为水流设计流速（m/s），Cw为水流阻力系数；ρ为水的重力密度（t/m3），取1.025；A为计算构件在与流向垂直平面上的投影面积（m2）。水压强计算结果为：Fw=0.12KPa。
2.2.2 风荷载
按照《海港工程荷载规范》（JTS 144-1-2010）计算所受围堰风荷载：
式中：Wk为风荷载标准值（Kpa）；μs为风荷载体型系数，取μs=1.3；μz为风压高度变化系数，悬吊状态取μz=1.38（按距水面10m），下放后取μz=1.17（按距水面5m）；基本风压w0=v2/1600。
施工过程中按风速小于7级才可以进行钢吊箱的下放，风荷载计算结果为：Wk=0.21KPa。
2.2.3 静水压力
H为高水位时最大的静水压力水头5.7m。
2.3 结构设计
钢吊箱作为临时隔水结构为承台施工提供干作业环境，同时又是承台施工的模板，在深水基础施工中应用广泛。考虑到库区水中承台数量较多，施工工期紧张的特点，钢吊箱构件、模板提前零散加工，运输至施工平台。
处进行快速组装，连接形式采用栓接和焊接，利用悬吊系统整体下放。钢吊箱结构设计如图1所示。
2.3.1 底模
底模采用周转模板改制，面板厚6mm，横肋、竖肋采用[8槽钢，正交布置，布置间距37.5cm，底模布置在底承系统的分配梁上。
2.3.2 侧模
侧模按竖向分块，分为标准块和调节块，侧模壁板δ=6mm，横肋采用∠70×70×7等边角钢，间距38cm，竖肋板采用δ=8mm扁钢，间距42cm，竖向加劲肋采用I25a，布置间距38cm，连接法兰加强板70×14mm扁钢。
2.3.3 内支撑系统
距顶口0.3m、2.1m、4.9m处设置三层内围檩，并且设置一层内支撑，内围檩、内支撑、斜撑采用双拼I45a组合型钢。
2.3.4 连接设计
分块模板之间通过加劲螺栓连接，模板法兰之间垫置橡胶止水带，保证围堰密封不漏水，侧模与底模连接采用φ32精轧钢筋对拉，在底板焊接1.5cm×15cm×15cm垫板，精轧钢。
筋穿过垫板与侧模对拉，拆除围堰模板时，解除螺母，拆除侧模，废旧底模不拆除。连接形式如图2所示。
2.3.5悬吊系统
悬吊系统由底托纵梁、吊杆、支撑纵梁、支撑横梁、扁担纵梁、千斤顶组成。钢吊箱吊放过程中，吊杆安装垫片，拧紧螺帽，千斤顶同步顶起，顶起过程中要有专人对各千斤顶行程进行量测，保证吊箱各吊点下放均匀，防止吊箱倾斜。
3 结构受力分析
应用midas建立钢吊箱整体有限元模型，对各工况下钢吊箱构件进行计算，计算模型如图3所示。
3.1 悬吊下放
悬吊下放过程中，计算各构件在自重作用下的受力；结算结果如表1。
3.4 浇筑承台混凝土
封底混凝土浇筑完成后，解除悬吊系统约束，进行承台混凝土的浇筑，承台混凝土分两层（1.5m+1.5m）浇筑，浇筑承台混凝土时，主要计算侧板受力，同时考虑封底混凝土与钢护筒握裹力，进行吊箱整体防滑落验算，结算结果如表4。
在浇筑第一层承台混凝土之后，封底混凝土与钢护筒之间的握裹力不足抵抗吊箱与混凝土整体下滑力，导致接触面混凝土开裂应在钢吊箱悬吊下放到设计标高后，在钢护筒周围设置螺旋筋和剪力件。
4 结论
何家陂大桥深水高桩承台施工受库区水位影响较大，库区环水保问题突出，施工工期紧张，要求高桩承台快速施工，采用散拼吊放钢围堰施工方法，可显著减少施工周期，水中干作业封闭施工降低对库区水体的污染，满足环水保要求。
（1）散拼吊装钢吊箱各构件可快速组装、拆卸，构件模板循环利用，减少施工周期。
（2）由于水库施工大型浮吊设备无法使用，面临底模拆除困难问题，所以设计底模采用周转材料改制，通过计算强度足够即可，底板和侧板连接采用精轧螺纹钢筋对拉，拆除过程中解除对拉约束，侧模快速拆除，底模不拆除，方便快捷，节省人工机械费用，施工效益显著。
（3）设置三层内围檩加强钢吊箱侧板受力性能，浇筑承台混凝土过程中逐层拆除，吊箱侧壁安全可靠。
（4）通过计算分析可知，浇筑承台混凝土期间，封底混凝土与钢护筒之间的握裹力不足，应采取抗滑措施，增强封底混凝土与护筒的粘结力。
论文作者:闫古龙
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/7
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