廣珠鐵路西江特大橋拼裝式單壁鋼吊箱施工設(shè)計

宋來存

(中鐵二十二局哈鐵建設(shè)集團公司，黑龍江哈爾濱150006)

1 工程概況

廣珠鐵路西江特大橋水中橋墩(138～140號、144號)為高樁承臺。140號、144號為主跨連續(xù)剛構(gòu)拱橋邊墩，以144號橋墩高樁承臺為例進行鋼吊箱設(shè)計與施工方法介紹。

144號承臺尺寸為20.7 m×15 m×4 m，設(shè)3×4根樁徑φ2.2 m間距5.7 m群樁。樁基采用沖擊鉆成孔，鋼護筒內(nèi)徑φ2.5 m壁厚12 mm，護筒與承臺邊凈距0.55 m。承臺底面標(biāo)高－0.285 m，施工水位+4.00 m。根據(jù)承臺入水深度采用單壁鋼吊箱圍堰施工。

該吊箱利用20塊標(biāo)準(zhǔn)平板、4塊轉(zhuǎn)角板和上下兩道外置圍檁和上口一道內(nèi)支撐進行四個承臺的周轉(zhuǎn)使用，僅損耗部分下圍檁固結(jié)拉桿，周轉(zhuǎn)利用率較高。

2 鋼吊箱方案設(shè)計

鋼吊箱圍堰是為承臺施工而設(shè)計的臨時阻水結(jié)構(gòu)，為承臺施工提供無水的施工環(huán)境，并作為承臺施工的模板。該鋼吊箱的結(jié)構(gòu)構(gòu)造由底板、側(cè)壁板、上下兩道外掛圍檁及支撐錨固體系、拉壓柱、封底混凝土等幾部分組成。

吊箱底板采用型鋼和鋼板焊接成整體形式一次攤銷，吊箱側(cè)壁采用分塊栓接形成幾個承臺周轉(zhuǎn)使用。

該吊箱設(shè)計采用模塊化設(shè)計思路，基本做到大料少切割、小件規(guī)格少、方便組合、周轉(zhuǎn)率高、安拆方便、不同平面尺寸承臺適用性強、使用材料規(guī)格類型少等優(yōu)點，適合現(xiàn)場快速設(shè)計和使用。除底板有待進一步優(yōu)化提高周轉(zhuǎn)率外，側(cè)壁板基本適應(yīng)類似水深范圍內(nèi)任意尺寸矩形承臺的施工。

單壁鋼吊箱施工大致經(jīng)過以下幾個步驟:利用護筒搭設(shè)底板拼裝平臺→分塊加工的吊箱底板在拼裝平臺上定位、焊接→拼裝吊箱側(cè)壁板→側(cè)壁板外側(cè)掛上下兩道圍檁→安裝上層內(nèi)支撐→手拉葫蘆整體下放吊箱→吊掛體系轉(zhuǎn)換→封底混凝土施工→抽水、拉壓柱錨固→設(shè)置砂礫隔離層→轉(zhuǎn)入承臺工序施工。

2.1 吊箱底板體系

縱橫肋為焊接寬翼緣H型鋼和T型鋼，熱軋鋼板面板包在縱橫肋下采用角鋼加勁形成吊箱底板體系。吊箱底板四周設(shè)臺階用于放置側(cè)壁板，壁板與底板采用承插式連接，便于側(cè)壁板拆除。

底板焊連接牛腿在內(nèi)側(cè)與吊箱側(cè)壁板采用精軋螺紋鋼筋固結(jié)，精軋螺紋鋼穿過側(cè)壁板與外側(cè)環(huán)形圍檁錨固。拆除時由潛水員水下切割精軋螺紋鋼。側(cè)壁板開孔處設(shè)止水油封。

底板龍骨上焊接16根拉壓柱(兩根對焊［25a型鋼)，用于吊箱就位后和鋼護筒焊接。

底板布置示意圖見圖1，側(cè)板底板固定示意圖見圖2。

2.2 吊箱側(cè)壁板

為適應(yīng)不同平面尺寸承臺，吊箱側(cè)壁板分平板(又分為標(biāo)準(zhǔn)塊和調(diào)整塊兩種，標(biāo)準(zhǔn)塊平面尺寸為6 m×3 m)和轉(zhuǎn)角板。根據(jù)144號承臺尺寸，短邊設(shè)5塊標(biāo)準(zhǔn)平板，長邊設(shè)5塊標(biāo)準(zhǔn)板和端部2塊轉(zhuǎn)角板，將長邊零尺放在了轉(zhuǎn)角板上，其他尺寸承臺另配調(diào)整塊平板。

壁板豎肋采用工字鋼和槽鋼，間距500 mm。中豎肋采用熱軋I 25a型鋼，邊豎肋采用熱軋［25a型鋼開拼裝螺栓孔(豎向兩列φ21.5 mm螺栓孔，栓孔梅花形布置單排孔間距300 mm，兩列孔間距90 mm)。面板采用δ 6 mm熱軋鋼板，橫向采用間距350 mm∟63×40×6角鋼加勁。壁板上下兩端采用δ 12 mm鋼板封端。

壁板上其他構(gòu)造措施:(1)頂部封端板開吊裝孔;(2)面板距下端1 125 mm和距上端153 mm處各開兩個φ30 mm拉筋孔，背面焊φ50×3.5鋼管(吊箱入水范圍內(nèi)拉筋孔防水油封)。

密水焊縫為連續(xù)焊、其它焊縫為間隔焊，型鋼與面板角焊縫高5 mm，型鋼與上下堵頭鋼板角焊縫高10 mm。壁板間豎向接縫填10 mm厚遇水膨脹橡膠板。吊箱標(biāo)準(zhǔn)壁板和轉(zhuǎn)角壁板見圖3、圖4。

2.3 上下圍檁及支撐錨固體系

吊箱外側(cè)上下各設(shè)置一道2I 25a型鋼圍檁，上層圍檁通過壁板拉筋孔穿對向通長φ25 mm精軋螺紋鋼筋，圍檁轉(zhuǎn)角用精軋螺紋鋼固結(jié)。為圍檁轉(zhuǎn)角鎖定方式見圖5。

下層圍檁通過壁板拉筋孔用短精軋螺紋鋼筋與焊接在底板上的錨固牛腿固結(jié)。下圍檁與底板鎖定穿過側(cè)壁板的方式見圖6。

下層圍檁與承臺底部500 mm厚砂礫隔離層等高，上層圍檁與吊箱上口平齊。

圖1 底板布置示意

圖2 側(cè)板底板固定示意

圖3 標(biāo)準(zhǔn)壁板

圖4 轉(zhuǎn)角壁板

圖5 圍檁轉(zhuǎn)角鎖定方式

圖6 下圍檁與底板鎖定方式

吊箱上口設(shè)螺旋焊縫鋼管八字內(nèi)撐，并設(shè)對拉桿將對側(cè)圍檁緊固。

3 吊箱拼裝、下放及定位施工

3.1 吊箱拼裝

利用既有鋼護筒搭設(shè)吊箱拼裝平臺，高潮水位上0.5 m高度處設(shè)置底板拼裝平臺，先在岸邊分塊加工底板，然后運輸至拼裝平臺上焊接成整體吊箱底板。

底板拼裝完成后，將側(cè)壁板在底板上依次拼接固定，側(cè)板拼接采用φ20 mm粗制螺栓，10 mm厚遇水膨脹橡膠板填縫，以保證接縫嚴密不漏水。設(shè)置上下兩道圍檁及內(nèi)支撐(圖7)。

3.2 吊箱下放及定位導(dǎo)向

吊箱拼裝完畢，每根護筒掛4個10 t手拉葫蘆與底板相連，同時提升手拉葫蘆離開拼裝支架50 mm，經(jīng)檢查一切正常后割除拼裝支架，同步松開手拉葫蘆開始逐級下放吊箱，在下放的過程中由一人統(tǒng)一指揮，同時放松手拉葫蘆鏈條，每條鏈條放松長度相同，保證吊箱在下沉過程中各個吊點同時、統(tǒng)一讓鋼吊箱均勻緩慢的下沉。

圖7 吊箱拼裝

在下沉?xí)r，由于水流的作用，吊箱會向下游漂移，為保證吊箱位置的準(zhǔn)確性，在鋼護筒軸線相應(yīng)位置焊接吊箱下沉過程中的導(dǎo)向裝置。

3.3 吊掛系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換

吊箱下放到位，固定鋼吊箱的平面位置后，開始轉(zhuǎn)換吊掛系統(tǒng)，即將槽鋼拉壓柱與護筒焊接固定后，放松手拉葫蘆，完成由葫蘆組成的臨時吊掛系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成由16根2［28a拉壓柱組成的吊掛系統(tǒng)，與鋼護筒一起承受在承臺施工過程中的所有荷載。

3.4 鋼吊箱封底

吊箱就位并鎖定位置后，用麻包裝混凝土干拌料將吊箱底板與鋼護筒間空隙封堵嚴，開始采用提升導(dǎo)管法灌輸封底混凝土。因橋位受半日潮漲落影響，故吊箱通過底板上的連通器鋼管與河道相通，保證封底混凝土凝固期間不受漲落潮水頭差的擾動。

封底混凝土達到強度要求后，封閉底板鋼管連通器，啟動抽水設(shè)備將吊箱內(nèi)的水排出。吊箱內(nèi)經(jīng)排水并堵漏后，將封底混凝土表面浮漿和超高部分鑿除，在承臺與封底混凝土間砂礫隔離層內(nèi)將拉壓柱與鋼護筒固結(jié)，割除多余鋼護筒和拉壓柱，鋪設(shè)砂礫隔離層并做水泥砂漿硬化面，清理樁頭后即可轉(zhuǎn)入承臺工序施工。

4 結(jié)束語

該橋采用的栓接組裝式單壁鋼吊箱，壁板設(shè)計具有安拆速度快、材料損耗少的優(yōu)點，圍檁外置便于安裝拆除、不占用吊箱內(nèi)有限的空間、吊箱整體剛度大的優(yōu)點，重要承力部位錨固均采用精軋螺紋鋼筋具有安全儲備高、拆裝速度快的優(yōu)點。整體上看，該吊箱周轉(zhuǎn)率高、安拆方便、不同平面尺寸承臺適用性強、使用材料規(guī)格類型少等優(yōu)點，適合現(xiàn)場快速設(shè)計和使用，模塊化設(shè)計思路對類似工程具有一定的參考價值。

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