装配式钢吊箱在高桩承台施工中的应用 6页

2013年7月第7期城市道桥与防洪管理施工195装配式钢吊箱在高桩承台施工中的应用吴凯军，蔡田（中交第二公路工程局有限公司泉州湾跨海大桥A3合同段项目经理部，福建泉州362122）摘要：该文以泉州湾跨海大桥南岸深水区引桥施工为依托，从钢吊箱的设计和施工工艺两方面，介绍了装配式钢吊箱在高桩承台施工中的应用。钢吊箱围堰施工具有施工工期短，水流阻力小、利于通航、不需要沉入河床、施工难度小、混凝土用量小等特点，目前在大跨深水桥梁中得到了广泛的应用。关键词：跨海大桥；装配式；钢吊箱；高桩承台；施工中图分类号：U445.55+9文献标识码：B文章编号：1009-7716（2013）07-0195-05第一层设置于模板的中间距底部4.5m，第二层设1工程概况置于距顶部0.2m处，桁架采用I40b型钢进行构泉州湾跨海大桥南岸深水区引桥承台均为高造支撑。外桁架采用I40b型钢对吊箱进行加固锁桩承台，承台底标高为-1.4m，封底混凝土厚度为紧，与模板竖肋之间采用螺栓进行连接，桁架按间80cm，封底混凝土底标高为-2.2m，海床面标高距1m进行布置。侧模共分为42块，沿高度方向处于-2.5m~-6.5m之间。承台均为矩形带圆弧倒分3层，每层由12块模板拼组而成，单块模板最角结构，承台尺寸为9.1m×8.0m×3.5m。工程所大尺寸2.25m×2.5m。属区域海面开阔，海床面覆盖层为淤泥层和中细砂2.2底模设计层，潮汐属于正规半日潮，最高潮位3.36m，最低潮底模由四块钢筋混凝土预制板组成，每块板位-2.85m，平均潮位下普遍水深1.4m~5.7m。桥址设置两个预留孔，四个吊点，预留孔孔径50mm。区为典型季风区，施工阶段设计风速35.1m/s，最大每块预制板在对应桩基位置设置比桩基钢护筒外波浪高2.44m。承台施工具有工程数量多，承台底径大20cm的预留孔，方便拼装。为满足受力需标高在水面以下且距海床面较高等特点。结合以往求，预制板厚度为16cm，内设两层φ16mm的钢施工经验，确定选择装配式钢吊箱法进行承台施工。筋，层间距10cm；上层钢筋网钢筋间距20cm，下层15cm。2装配式钢吊箱相关设计2.3封底混凝土设计钢吊箱作为临时结构为承台施工提供无水的封底混凝土厚80cm，承台及钢吊箱自重荷载施工环境，同时又是承台施工模板，考虑到承台施远大于封底混凝土与钢护筒之间的握裹力。为满工数量多、潮水水位高、施工工期紧等特点，吊箱足受力要求需设置剪力件，剪力件由φ28钢筋外底模采用钢筋混凝土预制板代替钢模板，待承台加φ16钢筋加强圈构成，每根钢护筒上布置16浇注完成拆除吊箱侧壁。为避免涨潮时海水由吊个剪力件，剪力件大样如图1所示。箱顶进入吊箱内部，吊箱侧模设计高7.5m。吊箱采用C20水下混凝土进行封底，封底厚度80cm，3承台浇筑方量56.2m，封底混凝土与钢吊箱之间的粘结力不足以满足承台混凝土荷载作用，需要[1-2]在钢护筒外侧设置剪力件伸入封底混凝土。2.1侧模设计侧模为三层结构，第一层面板采用厚度为8mm的优质钢板，第二层横肋采用[10#型钢，间距40cm；第三层竖肋采用][20b#型钢，间距75cm；法兰为100×14mm的扁钢。设置两层内撑桁架，图1剪力件大样图（单位：mm）2.4受力分析收稿日期：2013-04-052.4.1设计荷载工况作者简介：吴凯军（1979-），男，湖北武汉人，工程师，从事公路、桥梁工程施工及管理工作。综合考虑海水高低潮水位、吊箱内清淤及排 196管理施工城市道桥与防洪2013年7月第7期水、封底及承台混凝土浇筑前后施工情况，共需分2.4.4封底混凝土受力分析5个工况进行吊箱受力验算，具体如下：钢护筒直径为2.8m，封底厚度80cm，封底混2工况1：吊箱下放加固完成，浇注封底混凝土；凝土与钢护筒之间的粘结力按照k=15t/m计算，工况2：封底混凝土达到设计强度后，低潮水位时，则封底混凝土与钢护筒之间的握裹力f=4220.2kN。吊箱内抽水；工况3：封底混凝土达到设计强度后，吊箱自重G1=999kN，80cm厚封底混凝土自重高潮水位时，吊箱内抽水；工况4：低潮水位时浇注G2=1377.6kN，承台混凝土自重G3=7187.5kN，高承台混凝土；工况5：高潮水位时浇注承台混凝土。潮位时水对吊箱浮力F=5781kN。分别在工况3和工况1为吊箱底板受力最不利情况，工况3和工工况4情况下计算封底混凝土受力能否满足要求。况4为吊箱侧模荷载最不利工况。封底混凝土浇工况3：此工况钢吊箱为抗浮计算，吊箱结构注完成后，去除吊挂系统，依靠封底混凝土与钢护体自重荷载G=G1+G2=2376.6（kN），封底混凝土与钢筒间的粘结作用来维持结构体稳定，因此需在工护筒之间需要提供的握裹力为F-G=3404.4kN<况3和工况4下进行封底混凝土受力验算。f=4220.2kN。抗浮满足要求。[3-4]2.4.2侧模受力分析工况4：设置剪力件后，工况4情况下剪力件采用MIDAS建立有限元模型，分别在工况3需承受荷载为G-f=5143.9kN，平均每个剪力件受力和工况4下进行侧模的受力计算，建立的有限元80.4kN，远小于φ28钢筋能够抵抗荷载（126kN）。模型如图2所示，计算结果参见表1所列。由计算封底混凝土内设置的剪力件受力满足要求，结构结果可知，在两种工况下各杆件组合应力均小于允安全。许应力188.5MPa，受力满足要求。允许挠度[w]3装配式吊箱施工工艺=L/500，取高度方向杆件L=7.5m为最小尺寸，允许挠度[w]=15mm，计算整体结构最大位移为w=73.1搭设临时拼装平台mm[w]，变形满足要求。为了钢吊箱安装方便、安全，确保拼装精度，在钢护筒上设置临时拼装平台进行钢吊箱的拼装施工（见图3）。拼装平台采用I25b型钢贯穿钢护筒为承力梁，工字钢与钢护筒中心线距离为15cm，确保吊杆的穿越。最高潮水位+3.36m，临时拼装平台需搭设在最高潮位之上，确保钢吊箱拼装不受潮水影响，从而将施工环境变为干施工，提高钢吊箱拼装精度。该项目临时拼装平台标高确定为+4.5m。图2承台侧模计算模型表1承台模板结算结果一览表组合应力/MPa整体位移/mm杆件材料型号工况3工况4工况3工况4面板8mm厚钢板26.229.4纵肋][20b型钢128.168.1[10型钢、14mm厚横肋及法兰127.5152.775.9扁钢（a）正视图桁架工40b型钢82.460.8内支撑工40b型钢1132.4.3底板受力分析封底混凝土厚度为80cm，在工况1情况下，底板依靠吊挂系统悬吊在钢护筒顶，底板主要受封底混凝土、侧模及底板的自重荷载。侧模自重按60t计，以均布荷载的形式加载于承台吊箱底板四周，新2浇注封底混凝土对吊箱底板作用荷载为20kN/m，（b）侧视图2吊箱底板混凝土重度取25kN/m。图3临时拼装平台型钢布置图（单位：mm） 2013年7月第7期城市道桥与防洪管理施工1973.2吊箱拼装底板的初步拼装采用汽车吊进行，底板分为四块，每块都有独立的编号，对应安装到位后，利用手拉葫芦和撬杆进行微调，使四块板在同一水平面拼装成整体（见图4）。完成后将板与板之间的预埋件焊接牢固，确保板的整体性。在吊装孔内穿上精轧螺纹钢吊杆。吊杆外套PVC管，套管与底板之间接缝采用胶布进行包裹密实，保证浇筑混凝土的过程中不污染吊杆，方便吊杆拆卸。底板拼装完成后利用全站仪及钢尺标识出模板安装轮廓图6设置吊挂系统实景线，以及位置控制线，再采用70t履带吊拼装吊箱3.4钢吊箱模板下放定位侧模，拼装时采用分块分层进行，模板拼接缝之间吊挂系统完成后，经过各项详细检验合格后方采用10mm厚的橡胶条再涂刷1~1.5mm的胶水可进行下放作业，吊箱下放采用8台50t千斤顶进进行拼接，保证拼缝严密不漏水。拼装完第一层后行多点同步下放。下放时要在退潮时进行作业，尽要进行吊箱位置的调整精确定位，保证以后拼装量在整个下放过程中吊箱处于水面以上不受水流的模板位置及垂直度等能精确控制（见图5）。力和波浪力影响，如图7所示。图4底板拼装完成实景图7吊箱下放实景千斤顶设置在钢护筒顶分配梁和措施分配梁之间，下放过程如下：（1）将精轧螺纹钢在下层分配梁顶端锁死，在上层分配梁顶端放松。（2）顶升千斤顶，顶升过程中保证每台千斤顶负荷均衡。（3）将精轧螺纹钢在上层分配梁顶端锁死，在下层分配梁顶端放松。（4）将千斤顶卸荷，实现模板下放，卸荷缓慢进行，确保承台底模板水平。重复（1）至（4）步，直到承台模板下放到设计标高，将精轧螺纹钢在下层分配梁顶端锁死，上层分配梁周转至下一承台模板下放施工。吊箱下放到位后，将模板与内侧钢护筒及周围钢管桩焊接支撑梁加固，图5吊箱拼装完成实景确保在海浪作用下吊箱模板不发生位移。3.3设置吊挂系统3.5封底混凝土施工吊挂系统由分配梁和吊杆组成，分配梁为钢吊箱封底混凝土为C20水下混凝土，封底I40b双拼，吊杆为Φ32精轧螺纹钢。钢护筒顶需3厚度80cm，浇筑方量52.6m，采用导管进行水下设两个分配梁，液压千斤顶放置在两层分配梁之浇筑。间。吊挂系统设置完成后，吊箱承力由临时搭设平3.5.1焊接剪力件台转化到吊挂系统，如图6所示。吊杆拆除后，钢吊箱将依靠封底混凝土与钢护 198管理施工城市道桥与防洪2013年7月第7期筒之间的粘结力保持稳定，为保证封底混凝土与3.5.3导管布置及浇筑工艺钢护筒之间的握裹力满足要求，需在钢护筒上焊封底混凝土采用导管分次对称浇筑，整个平台接剪力件，根据前述设计可知，剪力件焊接在封底在钢护筒边缘约50cm处布置4根导管。导管悬混凝土顶面以下10cm钢护筒上，沿钢护筒周长空底板控制在10~20cm之间，用拔板法进行封需均匀布置16个。剪力件由φ28钢筋外加φ16底，封底完成后采用卧泵直接泵送混凝土入导管钢筋加强圈构成，剪力件直接焊接在钢护筒侧壁上，进行浇筑。封底混凝土导管采用内径φ275mm、焊接采用双面焊接，焊接长度为15cm，每个钢护筒壁厚δ=8mm的无缝钢管制作，管节之间连接采焊接16个剪力件。所有焊件均进行镀锌防腐处理，用快速螺纹接头。导管由临时导管定型卡固定在焊缝采用环氧粉末进行喷涂，如图8、图9所示。操作平台上，操作平台主要由I25b型钢、平台木板及栏杆组成，如图11所示。导管上部系白棕绳，控制导管倾斜，并挂设手拉葫芦控制导管高度，导管顶口与小集料斗相接。图8剪力件镀锌处理实景图11混凝土浇筑操作平台实景3.5.4封底混凝土浇注3图9剪力件焊接完成实景混凝土采用生产能力120m/h的搅拌站拌制。水下封底混凝土采用大集料斗集料，溜槽分配3.5.2封堵底板缝隙到小料斗，大集料斗容量按导管封底要求控制。为混凝土预制板进行预制时，为了便于预制板安了保证封底混凝土施工质量，混凝土浇筑选择在装，预留的钢护筒孔洞直径比钢护筒直径大20cm，落潮时进行，封底前在小漏斗内涂抹黄油、铺塑料因此底板与钢护筒之间有10cm的空隙需要封薄膜，用塞子堵住管口并用浮吊挂住塞子，待封口堵，防止混凝土浇筑时漏掉。采用3mm钢板加工大集料斗内储满后开启阀门往小料斗内放料，小三段圆弧，圆弧宽度15cm，内径与钢护筒外径相料斗满后拔塞封底，通过溜槽连续供料，使封底不同，将圆弧钢板在空隙处拼接，并与钢护筒焊接牢间断地进行。固。将钢护筒外壁焊渣及其他杂物进行清理，使其封底混凝土施工时，作好测深工作并做好记表面杂物清除干净，如图10所示。录；每根导管封口结束后应及时测量其埋深与流动范围。导管封底完成后，及时补料，同一导管两次灌入混凝土的时间间隔控制在30min以内。封底混凝土厚度0.8m，为保证导管有一定埋深，混凝土灌注顺利时，一般不随便提升导管，即使需要提管，每次提升的高度都严格控制导管的埋深不小于40cm。灌注过程中根据灌注量，每隔一定时间测一次标高，以指导布料，使混凝土均匀上升。混凝土浇注临近结束时，全面测出混凝土面标高，根据测量结果，对混凝土面标高偏低的测点附近图10堵漏钢板实景 2013年7月第7期城市道桥与防洪管理施工199的导管增加灌注量，直至所测结果满足要求。当所4结论与建议有测点的标高满足控制要求后，结束封底混凝土灌注。封底过程中钢围堰侧模上的连通器应打开，（1）混凝土预制底板应在保证能进行模板侧壁保证钢围堰内外水位差基本一致，保证封底混凝拼装的原则下尽量减小平面尺寸，保证承台的外土不受水头压力作用而破坏。观美。3.6拆除吊挂系统（2）装配式吊箱在临时搭设平台上进行拼装，待封底混凝土强度达到22MPa后便可进行平台应设置在最高潮水位1m以上，可以防止潮水吊箱内抽水，抽水时封闭连通器，尽量在低潮位时对拼装作业的影响，能保证吊箱拼装精度，提高施进行。抽水完成后拆除吊挂系统。吊杆回收时先松工质量。钢护筒顶部分配梁上的螺母，然后再松承台底部（3）在吊箱下放施工中，千斤顶尽量保证同步承重分配梁的螺母，抽出吊杆，将下承重系统掉入性，避免不均匀下放影响模板的拼装质量。水中，逐根回收。割除钢护筒顶分配梁，周转至下（4）在封底混凝土中设置剪力件，可有效地提一承台施工。高混凝土与钢护筒的粘结力。剪力件应确保不深3.7钢吊箱模板拆除入承台混凝土，以免加速承台混凝土的腐蚀，破坏封底混凝土浇筑完成，拆除吊挂系统后，承台承台混凝土强度。围堰安装完成，将承台施工由水上施工变为“陆地参考文献施工”，施工工艺比较常规。待承台混凝土强度达[1]JTGTF50-2011，公路桥涵施工技术规范[S].到设计要求时进行模板拆除，承台钢吊箱侧板使[2]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2003.用履带吊自上而下分块拆除，承台底板将作为承[3]周水兴，等.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2004.台封底混凝土一部分不进行拆除。[4]张俊义.桥梁施工常用数据手册[M].北京：人民交通出版社，2005.!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!交通部与江苏签署低碳交通运输发展协议交通运输部副部长何建中和江苏省副省长史和平近日在无锡分别代表交通运输部、江苏省人民政府签署《共同推进江苏省绿色循环低碳交通运输发展框架协议》（简称《框架协议》），提出2020年率先全面建成绿色循环低碳交通运输示范省份。《框架协议》提出，到2020年，江苏交通运输行业率先建成绿色循环低碳交通基础设施网络，率先应用节能环保交通运输装备，率先建成集约高效交通运输组织体系，率先建成绿色循环低碳交通运输技术创新与服务体系，率先夯实绿色循环低碳交通运输管理能力基础，率先建成一批国家级绿色循环低碳交通运输示范城市、公交优先示范城市、示范港口、示范公路、示范航道、示范企业，全面建成绿色循环低碳交通运输示范省份。具体指标包括：与2010年相比，营运车辆单位运输周转量能耗和二氧化碳排放分别下降16%和18%，营运船舶单位运输周转量能耗和二氧化碳排放分别下降20%和22%，港口生产单位吞吐量综合能耗和二氧化碳排放分别下降10%和12%，城市客运单位客运量能耗和二氧化碳排放分别下降26%和30%。公路路面旧料循环利用率100%。港口粉尘综合防治率70%，高速公路服务区污水处理达标率100%。城市公共交通分担率26%，城市公共汽车、出租车中清洁燃料车辆比例分别达到35%和65%。集装箱码头轮胎式集装箱门式起重机（RTG）“油改电”和电动起重机（ERTG）实现100%，高速公路电子不停车收费（ETC）平均覆盖率100%，干线公路电子不停车收费（ETC）平均覆盖率50%。干线航道船舶快速过闸系统（水上ETC）平均覆盖率100%。为实现这一目标，交通运输部将加强统筹协调，完善相关政策，积极支持江苏省加快绿色循环低碳交通运输发展。 ingMethod!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!WangWeiye（181）Abstract:AccordingtothehydraulicpushingshiftingconstructionofsteelboxbeamforthemainlinespanningGenqiuInterchangeinHangzhouQiushiExpresswayPhaseIIIProjectandaimingatthecharacter-isticsofthisproject,thearticleanalyzesandstudiestheselection,specialrequirementsandkeytechnicalmeasuresofthepushingshiftingscheme.Keywords:sewagepipeline,engineeringprotection,elevatedbridge,functionconstructionKeyTechnologyofPushingConstructionofSteelBoxBeamforLuozhouBridge!!!!!YangCanxuan（186）Abstract:LuozhouBridgeisthelongest-spanself-anchoredsuspensionbridgeinChinanow.Thepushingmethodisusedtoconstructthemainbeamofthisbridge.Bytheengineeringbackgroundofthisbridge,thearticleintroducesthepushingconstructiontechnologyofthesteelboxbeamoftheself-anchoredsuspensionbridge,whichcanbereferredfortheconstructionofthesimilarprojects.Keywords:self-anchoredsuspensionbridge,steelboxbeam,pushing,guidingbeamKeyTechnologyforConstructionofNingboNorthRingIntegratedElevatedCompositeBeam!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!DingXiaowei,JiangXiaomeng，JiYun（189）Abstract:NingboNorthRingExpresswayisthefirstintegratedelevatedexpresswayinZhejiangProvince.Thecompositebeamisthesteelstructurecrossingthemainintersections.Itsconstructionismorehighlyre-quiredforthemoreconventionalstructuresoftrafficunderthebridge,constructionorganizationsequence,hoistingsafetyandetc.Aimingatthecharacteristicsofthecompositebeamofthisproject,thearticlecom-pletelysetsfortheachkeyconstructiontechnologyoftheintegratedelevatedcompositebeam,whichcanbereferredforthesimilarprojects.Keywords:integratedelevatedbridge,compositebeam,construction,keytechnologyControlofArchRibInstallationPrecisionofFenghuaRiverBridge!!!!!!!WuBo,SunShichao（192）Abstract:Thispaperdiscussesthecontrolofinstallationprecisionofsteelboxarchribanditsguaranteeingmeasures.Basedonthepracticalfieldconditions,theinstallationprecisionofsteelstructureandthestructuresecurityofitsinstallationprocessareensuredbytwomodesofshoreassemblyandshipassemblyunderthepremiseofreasonablyarrangingtheconstructionprocedure.Keywords:steelboxarchrib,hoisting,precision,controlApplicationofAssembledSteelHangingBoxinConstructionofHigh-pileBaseslab!WuKaijun,CaiTian（195）Abstract:DependingontheconstructionoftheapproachbridgeinQuanzhouBayCrossing-seaBridgeSouthBankDeepwaterZone,thearticleintroducestheapplicationofassembledsteelhangingboxintheconstructionofhigh-pilebaseslabfromtwoaspectsofthedesignandconstructionofsteelhangingbox.Thecofferdamconstructionofsteelhangingboxhasbeenwidelyappliedintheconstructionoflong-spandeep-waterbridgesbecauseofitscharacteristicsoftheshortconstructionperiod,smallflowresistance,beingcon-venientforshipping,notnecessarytosubmergetotheriverbed,smallconstructiondifficultyandsmallcon-creteusage.Keywords:crossing-seabridge,assembled,steelhangingbox,high-pilebaseslab,constructionAnalysisonKeyTechnologyforClosureofPre-stressedConcreteContinuousGirder!!!ZhangQiang（200）Abstract:Theclosureofpre-stressedconcretecontinuousgirderbytheformtravelercantileverconstructionisakeyworkingprocedureintheconstruction.Thedifferentschemeswillgivethedifferentresults.Com-binedwiththeengineeringcases,thearticlestudiesthekeytechnologyofclosingthecontinuousgirderbytheformtravelercantileverconstruction,andanalyzesthedisplacementvariationofcontinuousgirderbythedif-ferentclosuremodesandthedifferentpre-stressingtensioningSequences.Thus,somebeneficialconclusionscanbereferredfortheengineeringdesigns.Keywords:pre-stressedconcretecontinuousgirder,closure,systemconversion