钢吊箱在深水高桩承台施工中的应用 3页

钢吊箱在深水高桩承台施工中的应用章哲明1杜玉辉2（1江西省路桥工程局南昌330009）(2丰城公路分局丰城331100)摘要：本文以龙王庙大桥主桥深水承台施工为例，介绍了钢吊箱的设计要点、结构组成及施工方法。该吊箱结构简单、受力明确、安拆迅速、操作方便、效果显著，值得同类工程参考。关键词：桥梁工程；钢吊箱；高桩承台；深水施工0前言龙王庙特大桥位于温厚高速公路F标段，跨越赣江，全长2077.8m，其中主桥长530m，分孔为65+100+2*100+100+65m，上部结构为连续刚构和连续梁的组合体，钢筋混凝土板式墩，高桩承台(承台顶距河床12.5m，承台尺寸为9.4*9.4*4.0m，4根Ф2.5m钻孔灌注桩群桩基础，桩间距纵横向均为5.4m。如下图1所示：图1高桩承台1水文资料主墩承台顶标高18.5m，承台底标高14.5m，施工期间该桥段正常的赣江水位标高在18.0m-20.5m之间。由于受厄尔尼诺现象的影响，水位变化较大，最高水位达24.3m,最大流速达2.0m/s。根据工期要求，水位在标高24.0m时也应能够施工。根据水文及工程特点，拟采用钢吊箱工艺进行该桥的高桩承台施工，吊箱设计水位为24.0m,校核水位为24.5m。2钢吊箱设计2.1设计构思钢吊箱的作用是为了实现承台的无水施工，因此，需将钢吊箱做成无顶有底且4周密封不漏水的箱式结构，依靠底板支承封底混凝土实现密封抗浮并悬吊固定在钻孔灌注桩的钢护筒上。钢吊箱的底板是封底混凝土的控制面，也是承台施工荷载的最大承压面；侧板是挡水及封底混凝土和承台混凝土的侧模板；在顶面搭设支架后亦可作为混凝土浇筑的操作面。整个钢吊箱分块制作，现场拼装、整体下沉、锚块辅助定位。待封底混凝土到达了强度要求后再抽水、焊牢护筒与抗浮吊带、拆除吊挂系统、割除多余的钢护筒，最后按陆上干处施工的顺序将承台和墩身混凝土浇完。2.2最不利受力状态及荷载组合底模板最不利受力状态是在封底混凝土浇筑阶段。侧模板最不利受力状态是在抽水作业阶段。钢吊箱的设计计算时考虑下列荷载并进行荷载组合：1、模板自重；2、封底混凝土的重力；3、承台钢筋混凝土的重力；4、施工人员及施工料具等行走、运输、堆放的荷载；5、浮力；6、静水压力；7、动水压力；8、振捣混凝土时产生的荷载；9、新浇混凝土对侧面模板的压力；10、倾倒混凝土时产生的水平荷载。表1荷载组合表项次部位荷载组合计算强度时验算刚度时1抽水前底模1+2+41+22侧模7+9+1093抽水后底模1+2+3+4+5+81+2+3+54侧模6+7+9+1093钢吊箱的施工方法3.1高桩承台的施工工艺流程施工准备↓井架安装↓拼装底模↓拼装侧模、防漏处理↓吊箱下沉、纠偏↓浇筑封底混凝土↓抽水、防渗处理↓承台及墩身施工图2高桩承台施工流程 3.2施工准备工作3.2.1清除杂物清除钻孔平台所有杂物。3.2.2测量精确测量钢护筒的平面位置及倾斜度，作为底模开孔的依据。3.2.3探测障碍物探测钢护筒外侧有无障碍物。3.2.4加工加工底、侧模板。3.2.5水文、气象观察与收集水文及气象资料。3.3吊挂系统吊挂系统由井架、承力梁、链条葫芦、吊带等组成。井架采用万能杆件拼装而成（如图3所示），下端通过工字钢固定在钢护筒上，上端安装承力梁，用于承担钢吊箱的全部重量及调整钢吊箱的位置高程。每个钢护筒设一套吊挂系统。沿护筒外围对称设置4根抗浮型钢，抗浮型钢下端与钢吊箱底梁焊牢，上端与钢护筒焊牢，浇筑封底混凝土时可帮助吊挂系统受力，抽水时可防止吊箱上浮。3.4底、侧模板安装经受力分析，为方便吊装，加快施工进度，底模承力结构采用网格式整体结构，即用工字钢、角钢等型钢焊成受力网格，其上用δ=6mm的钢板做底模的面板。由于网格梁不重，可用水上吊车整体吊装，并用钢护筒上的吊挂系统将底模悬吊在水面之上，底模水平位置固定好后再根据放样点位安装侧模。侧模既起挡水作用，又作承台混凝土的模板。为保证承台混凝土的尺寸和位置，在加工模板时各边尺寸均加大2cm。侧模采用分块结构，每边一整块，用型钢做肋，用水上吊车吊装。侧模立于底模之上，用螺栓及限位角钢固定，底模与底模及侧模与底模之间的所有接缝均用橡胶板作防水处理。侧模之上用大于20#的双槽钢作拉杆，拉杆上可搭设工作平台，方便下道工序的施工。3.5吊箱整体下沉及定位底侧模板安装完并经检查合格后，根据护筒平面位置的测量资料，分别沿着护筒至侧模板的垂直方向安装导向架。一个吊箱内共设8个导向架，从而引导钢护筒准确就位。每个护筒的吊挂系统均设置了4个链条葫芦，吊箱下沉时，4组吊挂系统的16个链条葫芦同时开动，整个吊箱慢速均匀地沉入水中。为防止水流对侧模及吊箱下沉造成太大的压力，预先在吊箱的上游预留混凝土锚，用收紧缆绳的办法帮助抵消水压力，同时亦能起纠偏的作用。吊箱下沉到预定的标高后，收紧缆绳，焊好抗浮槽钢，封堵钢护筒与吊箱底模间的空隙，检查吊箱位置，合格后立即准备封底混凝土的浇筑。3.6封底混凝土的浇筑采用常规的导管法浇筑，混凝土坍落度控制在18cm-20cm之间，首批混凝土选用较小值，封底混凝土厚1m。施工过程中时刻测量水下混凝土的顶面高程，注意混凝土的接茬。本工程由于在混凝土中添加了絮凝剂，使混凝土在水中不易离析，封底效果特好，真正做到了滴水不漏。图3井架3.7箱内作业封底混凝土强度达80%以上才能开始箱内抽水，抽水过程中时刻观察吊箱的变形情况，确认稳定后才能进行箱内作业。作业内容包括：1、抗渗防漏处理(如有)；2、将抗浮槽钢焊于封底混凝土上面的护筒根部，拆除井架，切除多余钢护筒。此时依靠钢吊箱及封底混凝土的重力、混凝土与钢护筒的粘结力、磨擦力、抗浮槽钢的反压力来共同承担钢吊箱的浮力；3、封底混凝土表面捡平、清理干净。在桩基础检验合格后再按普通承台和墩身混凝土的工艺施工(即模板涂油、扎钢筋、浇混凝土等工序)4、厚大体积混凝土浇筑时应采取措施防止水化热（本工程采用的是分层法浇筑承台混凝土）。3.8吊箱拆除承台及墩身混凝土达到了拆模强度后，由潜水员下水把吊箱侧模的连结螺栓拆除，在水上吊车的配合下，很容易回收全部的侧模和支撑。但底模由于采用的是整体框架结构，拆除困难，不主张回收。4钢吊箱法与沉井法比较表2吊箱与沉井法比较表项目钢吊箱法沉井法水上浮运门架要不要封底混凝土要要材料回收利用能不能施工速度快慢人工成本90元/m3198材料成本155元/m31030设备成本67元/m3139说明：上述成本均按承台混凝土体积折算 5结语1、该钢吊箱结构简单、受力明确、拼拆迅速、操作方便、稳定可靠、易于周转。2、箱内无支撑、作业空间大，能提高工效。3、施工过程中，应设置信号，使过往船只减速慢行，以减轻波浪对箱体的冲击，有利于结构的安全。4、本吊箱的成功应用，为洪水期间进行承台及墩身施工争取到了宝贵的时间，取得了较好的经济效益和社会效益。参考文献：[1]交通部第一公路工程局编,桥涵[Z].北京:人民交通出版社,1985.[2]JDJ041-2000,公路桥涵施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2000.