淺說深水承載臺的施工辦法

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1工程概述

大橋及接線全長為540米，主橋寬23.5米，引橋寬16.0米。其中主橋上部為45+80+45米預應力混凝土懸澆連續(xù)剛構箱梁。主橋下部基礎為群樁基礎，高樁承臺。主橋墩采用8根φ2000mm的鉆孔灌注樁，承臺頂面設計標高為+123.764m，底面設計標高為120.764m。主橋墩位于沙溪河深水區(qū)，最深深達-11.3m，施工常水位為+126.00m。經綜合比較分析，主橋墩承臺施工圍堰采用單壁鋼吊箱。鋼吊箱設計原理鋼吊箱的設計原理：將箱內的水抽干后承臺混凝土尚未澆灌前，封底混凝土與孔樁周邊（孔樁鋼護筒）的粘結力及吊箱自重之和大于水的浮力；同時吊箱底板在水浮力作用下，板中負彎矩應力小于C20混凝土彎拉應力；在箱內抽干水后，承臺混凝土澆灌過程吊箱所承受的水浮力與吊箱封底混凝土與孔樁周邊（孔樁鋼護筒）的粘結力之和大于承臺自重與吊箱自重之和。以下為東新五路大橋3#墩承臺鋼吊箱主要計算說明鋼吊箱底板水下封底混凝土厚度的確定:按承臺施工期水面標高為126.00m，封底砼底標高為119.764m，水深為6.236m，封底砼采用C20水下混凝土。按單向板計算，計算跨度L=5.5m，計算封底砼厚度t得0.913m取1.0m，滿足要求。吊箱受浮力作用下的穩(wěn)定驗算:在箱內抽水后，承臺混凝土尚未澆灌前狀態(tài)。吊箱總重Q為850KN，吊箱底靜面積A為140.979m2，吊箱施工水位至吊箱底高度h為6.186m，鋼護筒與封底混凝土間的粘結強度flc取0.20MPa。吊箱自重與砼及護筒之間粘結力之和計算約15460KN。吊箱所受水浮力計算為8790KN。安全系數K=15460/8790=1.759。因此，能保持穩(wěn)定狀態(tài)。吊箱承受鋼筋砼承臺重量的穩(wěn)定計算:箱所受水的浮力為8790KN;吊箱封底砼與護筒粘結力為11058KN;吊箱所受浮力與吊箱封底砼及護筒粘結力之和為19850KN;吊箱自重及吊箱底板砼自重之和為4402KN;承臺砼自重為12194KN；吊箱自重與承臺砼自重之和為16596KN。安全系數K=19850/16596=1.196。因此，由吊箱浮力及吊箱底砼與護筒之間粘結力承受承臺砼及吊箱自重是安全的，滿足要求。

2鋼吊箱的構造

在橫梁上鋪設I14型鋼作為底縱梁，在底縱梁上鋪設8cm厚的鋼筋混凝土預制板，在現場安裝就位后，灌注1.0m厚C20水下混凝土進行封底，由此共同完成吊箱的承重底盤。吊箱側板采用單壁結構，由I16及∠7型鋼焊接成平面承重骨架，在骨架上焊接6mm厚鋼板形成吊箱的圍堰四周的側板，吊箱側板高度方向分為上、下兩層，分別為1.85m和4.80m。每層分為20塊。分塊的原則主要是為了便于加工和運輸，避免產生超變形。吊箱下層側板與底板及上、下層側板之間的水平縫和豎縫均采用螺栓連接，縫間設置10mm橡膠墊以防漏水。側板的作用：與底盤共同組成阻水結構，另一作用是兼做承臺施工外模板。吊箱內支撐：內支撐由內圈梁、水平支撐桿二部分組成。內圈梁：內圈梁設二層，設在吊箱的內側，高程為+3.8m和+5.6m處，由下層2I22b和上層I22b結構組成的水平四邊形，焊在側板內壁上。內圈梁的作用主要是承受側板傳遞的荷載，并將其傳給水平支撐桿。水平支撐桿由上下各12道Φ102（δ=4mm）鋼管組成，桿端與內圈梁焊接連成一體。鋼吊箱懸吊系統(tǒng)：懸吊系統(tǒng)由縱、橫梁、立柱、吊桿組成，吊掛系統(tǒng)的作用是承擔吊箱自重及封底混凝土的重量。立柱：采用2I28a工字鋼拼焊成箱柱分別立焊在已完成的8根樁基上，立柱頂部焊接I28a工字鋼及柱間用∠12.5cm剪刀撐使立柱連成一承重體。縱梁：在承重立柱頂支座上（順水方向）設置2道3排貝雷梁，每排7片貝雷片。貝雷梁的作用是支承橫梁，并將橫梁傳遞的荷載（通過立柱）傳遞至樁基。橫梁：橫梁（順橋向）設置在貝雷梁上，共計10排，由2I40槽鋼組成。橫梁的作用是支承吊桿，并將吊桿荷載傳遞給縱梁。吊桿：吊桿是由φ32精軋螺紋鋼及配套錨具、連接器組成，共40根吊桿，吊桿下端固定到底板的托梁上，上端固定到吊掛系統(tǒng)的橫梁上。吊桿的作用是將吊箱自重及封底砼的重量傳給橫梁。

3鋼吊箱的施工

安裝2I40上承重橫梁，安裝完成后進行一次中間檢查，經檢查合格后，再進行吊箱懸掛系統(tǒng)及底盤側板的安裝，安裝懸掛φ32精軋螺紋鋼吊桿，采用吊車安裝承重橫梁，吊裝就位，并與吊桿連接，下承重梁安裝完成后，調整吊桿長度，確保橫梁位于同一個水平面上，同時檢查吊桿，使吊桿位于垂直線上，用吊車將底縱梁吊入，鋪設預制鋼筋砼底板，并把底板的預留鋼筋焊接成為一個整體，進行測量定位，安裝側板底座。側板接縫采用10mm厚橡膠墊片進行接縫止水，底層側板安裝完成后，安裝下層內支撐，然后進行吊箱第一次下沉，吊箱下沉采用在每根承重橫梁兩端各掛兩個5噸以上葫蘆吊住吊箱底盤，調整吊桿錨具，使吊桿下沉10cm，然后調整葫蘆，均勻使吊箱底盤下沉10cm，重復以上步驟，下沉至底層側板頂面距水面30cm處，然后安裝吊箱上層側板，安裝上層內支撐，然后采用同上方法進行吊箱下沉就位。水下砼封底施工過程中嚴格控制封底厚度，即時補足厚度，保證封底砼連續(xù)不分層。待砼封底強度達到設計強度的80％時進行抽水、堵漏，邊抽水邊堵塞鋼模板與鋼模板之間的間隙。圍堰施工完成后即進行承臺的施工。

4鋼吊箱施工注意事項

吊箱所用的鋼材均采用A3鋼，其規(guī)格、質量必須符合國家標準BG709-65的有關規(guī)定。吊箱側板加工過程中焊縫均采用貼角焊縫，焊條采用E42普通焊條，焊縫質量必須嚴格按照橋梁施工技術規(guī)范規(guī)定控制。上承重貝雷縱梁考慮在支點處采用型鋼加強腹部，用鋼板局部加固貝雷上下弦桿。吊箱內吊桿采用Φ51鋼管作為套管。吊箱安裝時必須認真做好測量就就位工作，保證吊箱位置符合要求。施工采用4根導管從吊箱短邊方向向另一邊澆注，同時確保砼的厚度及表面平整度平整。吊箱立柱安裝完成后，先在護筒處進行臨時加固，待吊箱安裝就位后，再進行立桿平斜撐加固。吊箱內部縱橫支撐鋼管的交點與豎向支撐角鋼進行焊接，保證支撐縱橫鋼管連成整體。

作者：郭永貴單位：福建建工集團總公司