淺談海上大體積防撞套箱制作下放工藝

姜 朋 鞠一帆

（1、山東省煙臺市公路勘察設計院，山東 煙臺 264003 2、山東省煙臺市萊山區(qū)公路局，山東 煙臺 264003）

1 概述

鋼套箱加鉆孔灌注樁基礎是一種深水橋梁的基礎形式。同無底圍堰相比，鋼套箱具有施工工期短、水流阻力小、不需沉入河床、材料用量少、經(jīng)濟合理等諸多優(yōu)點，但作為一懸掛系統(tǒng)其可靠度明顯低于無底鋼圍堰。如何揚長避短，保證鋼套箱的結構可靠性，一直是承臺鋼套箱施工中需要解決的問題。

筆者曾參與承建的青島海灣大橋滄口航道橋工程主墩（63號墩和64號墩）鋼套箱平面尺寸67.5m×20.4m，水文地質條件復雜，工程難度較大。為保證主墩承臺基礎施工的順利，我單位在鋼套箱設計及施工方法上進行了改進和創(chuàng)新，解決了一系列工程難題，取得了較好效果。

2 施工工藝和操作要點

鋼套箱是深水高樁承臺施工的先行結構，其功能是用于完成承臺施工，為承臺施工提供模板和工作平臺，竣工后鋼套箱成為承臺的永久防撞設施。

2.1 鋼套箱結構簡介

鋼套箱結構共分四大部分：底板及懸掛系統(tǒng)、側壁系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、下放系統(tǒng)。其中底板及懸掛系統(tǒng)用于給鋼套箱提供支撐，并作為鋼套箱的二次拼裝操作平臺；側壁系統(tǒng)為以后承臺施工提供模板并作為永久防撞設施；輔助系統(tǒng)為套箱順利下放提供各種必須的內支撐、限位等；下放系統(tǒng)確保鋼套箱安全、精確的下放到指定位置。

2.1.1底板及懸掛系統(tǒng)

底板及懸掛系統(tǒng)由底縱梁、底橫梁、底面板、內吊桿、外吊桿、扁擔梁組成。

1）底縱梁由18根雙肢588型鋼組成。其主要作用是為上部結構提供基礎支撐。

2）底橫梁為12.6工字鋼。其主要作用是將封底混凝土的重量均勻的分布到底縱梁上。

3）內吊桿采用屈服極限為880Mpa的精軋螺紋。其主要作用是將套箱自重以及封底混凝土的重量傳遞到扁擔梁上。

4）外吊桿采用屈服極限為880Mpa的精軋螺紋。其主要作用為在下放的時候將底板與套箱連成一個整體。

5）扁擔梁使用32a工字鋼。其主要作用是通過內吊桿把套箱以及封底混凝土的重量傳到護筒上去。

6）底面板采用厚度為4mm的鋼板。其主要作用是傳遞封底混凝土重量。

2.1.2側壁

側壁采用Q235B鋼板按設計院要求加工，分標準倉、A倉、B倉、C倉、D倉、E倉六種類型。

2.1.3輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)由內支撐、導向限位、臨時固結等組成。

1）內支撐由36a工字鋼加工而成，上下兩層共十道。主要是防止套箱下放過程中及澆注封底及承臺混凝土后產(chǎn)生變形。

2）導向共分三層。第一層由鋼板加工而成，焊于護筒上，前頭置一橡膠板防止破壞套箱上防腐層。第二層第三層都導向都是由25a工字鋼制作而成，三層導向的作用都是防止套箱在下放過程中偏位。

2）臨時固結采用12.6工字鋼。套箱沒下放到位前為一懸掛結構，很容易受到風浪的影響，為防止發(fā)生意外，在底縱梁與護筒之間采用12.6工字鋼臨時固結。

2.1.4下放系統(tǒng)

下放系統(tǒng)主要由千斤頂、油泵、反力架、工具錨、鋼絞線、扁擔梁、下放縱梁組成。

1）千斤頂采用400T油壓千斤頂。

2）鋼絞線公稱直徑為15.24mm，標準強度為1860Mpa。

3）扁擔梁采用雙肢588型鋼并加勁板。

2.2 施工工藝流程

套箱施工過程主要分為底板加工、底板系統(tǒng)安裝、套箱三米段加工、套箱九米段加工、套箱現(xiàn)場拼裝、輔助系統(tǒng)安裝、下放到位七個施工工藝流程。

2.2.1套箱在加工場制作成3米長的節(jié)段

吊箱在加工廠的加工長度為3米/節(jié)，采用“2+1”的方法匹配加工。所有鋼構件按《青島海灣大橋橋梁結構耐久性設計方案》進行防腐處理。每節(jié)均應進行板材質量、焊縫質量、涂裝質量的檢驗與驗收。同時在后方加工廠加工底板系統(tǒng)及下放系統(tǒng)。

2.2.2樁基完成，對護筒口進行處理，并焊接導向系統(tǒng)，平臺拆除

樁基完成后，將護筒口切割平。進行護筒口處理。注意焊接位置應以護筒理論中心線為準。在護筒及管樁上安裝吊箱下放用導向系統(tǒng)。拆除平臺并割除護筒上原有牛腿。

2.2.3現(xiàn)場拼裝底板系統(tǒng)

將兩組縱梁及相關底板拼接在一起，穿入內側吊桿及扁擔梁，用龍門吊整體吊起放置在護筒上。注意將扁擔梁與護筒口滿焊連接,但在內支撐位置先不焊接，待內支撐安裝完成并下放后再焊接牢固。部分堵板需要隨底板及縱梁一同安裝。吊桿外需套φ48鋼管，便于將來吊桿拆除。焊接縱梁與護筒之間的臨時固結。安裝剩余底板，為便于拆除各片底板留有2cm間隙，底板安裝完成并按承臺邊線調整位置后，在間隙上方加貼鋼板壓條并與一側模板固定。吊箱圓弧段部分底板一端直接焊接在吊箱內壁上。

2.2.4逐段對稱安裝鋼吊箱

1)3米吊箱節(jié)段運至現(xiàn)場后在3拼裝1平臺上拼裝成9米的大節(jié)段，以減少立焊和仰焊。

2）吊箱在輔助平臺上拼成9米后，通過龍門吊吊運至設計位置。

3）依次安裝側壁直至全部合龍。

2.2.6下放鋼吊箱

主墩鋼套箱采用整體下放方案。鋼套箱整體重量為800t，采用四個吊點，設置4臺千斤頂，4臺油泵。

選擇無風無海流的合適天氣并處于落潮過程中下放，四臺千斤頂同時頂起3厘米，把下工具錨上的卡片緊住，松動所有精軋螺紋帽，打開上工具錨。頂起千斤頂后，砸緊上工具錨，松開下工具錨。將相應豎隔板上的人孔用鋼板封死，約8米一道，周圈共設10個倉。吊箱兩端圓弧段的底板上應設進排水孔，確保吊箱下放過程中內外側水位相平。

下放過程中應及時觀測吊箱垂直度及平面位置，發(fā)現(xiàn)異常立即上報并處理。內側導向系統(tǒng)為固定端，護筒頂可設置活動倒連隨時調整吊箱平面位置。在吊箱內各吊點處應畫出刻度，便于控制吊箱4點同步下放。隨時觀測油泵讀數(shù)，讀數(shù)上升，說明該點下放速度偏慢，讀數(shù)降低說明該點下放速度偏快。各點應及時溝通，統(tǒng)一指揮，確保4點同步下放。吊箱下放到指定標高后馬上將螺紋帽上緊，并及時將吊箱臨時固結在護筒上，上下各設一道連接。

結語

青島海灣大橋第二合同段主墩防撞套箱制作采用上述工藝施工，施工后效果非常好，充分兼顧了施工質量、施工進度、施工安全，為今后承臺索塔部分施工奠定了堅實的基礎。

[1]交通部第一公路工程總公司.橋涵（上冊）.人民交通出版社，2000.

[2]楊文淵.實用土木工程手冊（第三版）[M].人民交通出版社，2000.

[3]周水興，何兆益，鄒毅松等.路橋施工計算手冊[M].人民交通出版社，2004.