閬中市嘉陵江四橋索塔墩承臺(tái)鋼套箱安裝

張濤

（重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶400010）

閬中市嘉陵江四橋索塔墩承臺(tái)鋼套箱安裝

張濤

（重慶城建控股（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，重慶400010）

跨江大橋常因河面較寬橋墩需設(shè)于水中，出于美觀需要，主墩承臺(tái)大多低于水位，承臺(tái)需要鋼圍堰、鋼套箱等隔水措施才能實(shí)施。而鋼套箱體型大、重量大，受橋墩位于河中限制，需采用分節(jié)段吊放拼裝就位，連接成整體下落。如何安全吊裝、準(zhǔn)確就位、高精度的對(duì)接是鋼套箱成敗的關(guān)鍵。閬中市嘉陵江四橋索塔墩鋼套箱實(shí)施過程中周密策劃達(dá)到設(shè)計(jì)要求，完成效果良好，為鋼套箱實(shí)施提供點(diǎn)滴參考。

水下基礎(chǔ)；鋼套箱；吊放拼裝；高精度；對(duì)接；準(zhǔn)確定位

1 概述

四川閬中市嘉陵江四橋?yàn)楠?dú)塔雙索面斜拉橋，跨徑2× 130m，預(yù)應(yīng)力混凝土箱型主梁，塔梁墩固結(jié)體系。橋區(qū)嘉陵江河道平面比較穩(wěn)定，河道為南北向，河床橫斷面無明顯變化。河道形態(tài)及河岸均較穩(wěn)定，在枯水期由于下游金銀臺(tái)電站回水影響，常年水位351.5～352m，水面寬度約550m，該河段西側(cè)為深槽，東側(cè)水深較淺并與大面積濕地相連，該區(qū)段深水區(qū)寬度約300m。主河床沖淤變幅較小。橋區(qū)河段的航道等級(jí)III－3級(jí)。

工程區(qū)地表覆蓋層厚度在3～22m，主要包括第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4me）、河床河漫灘沖積層（Q43al）、河流Ⅰ、Ⅱ級(jí)階地沖積層（Q41＋2al）、河流Ⅲ、Ⅳ級(jí)階地沖積層（Q2al）。河床主要為沖積層漂卵石土、沖積層礫卵石土。

索塔墩（21#）距東岸（李家壩）約383m，墩位處水深8～9m。索塔墩承臺(tái)（26.5×15.5×6m）頂高程為351.5m，低于常水位，承臺(tái)位于水中，采用鋼套箱進(jìn)行施工（圖1）。

圖1 大橋主跨布置

圖2 鋼套箱總體布置圖

2 鋼套箱布置

鋼套箱壁厚1.2m，高10.5m，平面尺寸29.1×18.1m，韌腳高程342.5m，鋼套箱頂高程353m，滿足常水位351～352m，并留有一定水位上漲高度。

鋼套箱由角鋼、槽鋼、鋼板組拼而成，鋼套箱內(nèi)設(shè)置三道鋼管對(duì)撐Φ630×10mm，共計(jì)約298.3t。鋼套箱豎向分為兩節(jié)，5+5.5m，平面分為16塊，單件吊裝最大重量為8.95t，整體制作切割，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置拼裝平臺(tái)組拼焊接成為整體。利用長(zhǎng)臂挖機(jī)清淤、吸泥下沉、套箱壁艙內(nèi)澆筑混凝土助沉。鋼套箱下放到位后，澆筑封底混凝土，排水后進(jìn)行索塔墩承臺(tái)施工。

鋼套箱每節(jié)段分為16塊，分3種類型，類型Ⅰ為直線段，長(zhǎng)5.4m，重約8.7t，類型Ⅱ、Ⅲ均為轉(zhuǎn)角曲線型，分別重約8.95t、8.88t。如圖2。鋼套箱體型大、重量大，安裝精度高，卻受到現(xiàn)場(chǎng)安裝吊放環(huán)境限制，如何安全拼裝、精確定位、準(zhǔn)確下沉是鋼套箱成敗的關(guān)鍵。

3 安裝準(zhǔn)備

3.1 安裝順序

鋼套箱制作鋼套箱切割現(xiàn)場(chǎng)組裝第一節(jié)整體吊落第一節(jié)鋼套箱接長(zhǎng)清淤（澆筑壁艙混凝土）下沉準(zhǔn)確定位。

鋼套箱由加工場(chǎng)整體制作，按設(shè)計(jì)節(jié)段切割編號(hào)，分段運(yùn)至墩位組拼焊接成為整體，下落一定尺寸后接長(zhǎng)第二節(jié)，直至將鋼套箱安裝到位。

鋼套箱組裝下放利用索塔墩鉆孔平臺(tái)，在平臺(tái)上擺放汽車吊。在鋼護(hù)筒上焊接型鋼牛腿作為鋼套箱臨時(shí)支撐平臺(tái)，逐段拼接鋼套箱節(jié)段第一節(jié)封閉成環(huán)，焊接密閉。設(shè)置吊放平臺(tái)，用千斤頂、預(yù)應(yīng)力粗鋼筋吊放第一節(jié)入水。第一節(jié)入水后自浮，在上逐段對(duì)接第二節(jié)封閉成環(huán)。在壁艙內(nèi)注水并輔以射水、清淤下沉。使鋼套箱著床，在下沉過程中對(duì)鋼套箱平面限位，著床前調(diào)校到設(shè)計(jì)平面位置，保持鋼套箱平面等高。著床后平衡澆筑壁艙混凝土，使鋼套箱達(dá)到設(shè)計(jì)高程，澆筑封底混凝土。如圖3。

圖3 吊架平面布置

3.2 組織準(zhǔn)備

鋼套箱所用材料規(guī)格型號(hào)多、數(shù)量大，機(jī)械設(shè)備種類各異，需提前準(zhǔn)備充足，并確保材料、設(shè)備合格，安全可靠。材料質(zhì)量是工程質(zhì)量的根本，所有進(jìn)場(chǎng)材料嚴(yán)格執(zhí)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收、報(bào)驗(yàn)、復(fù)檢的程序，同時(shí)提供完整的出廠質(zhì)量合格證明，復(fù)檢合格方準(zhǔn)使用。不合格原材料、半成品一律清退出場(chǎng)。

根據(jù)確定的施工方法，配備相應(yīng)的施工機(jī)械，具體見表1。

作業(yè)人員由專業(yè)實(shí)施隊(duì)伍按工程內(nèi)容配備，作業(yè)人員具備相應(yīng)工作經(jīng)驗(yàn)及作業(yè)操作證，特別是施焊、吊裝下落操作人員須具備焊接資格和上崗證。人員數(shù)量滿足工程進(jìn)度要求，做到人員配備合理，達(dá)到工程要求。

圖4 鋼套箱拼裝

4 鋼套箱安裝

4.1 拼裝連接

表1 機(jī)械配備表

樁基鉆孔灌注樁施工結(jié)束后，將承臺(tái)鋼套箱范圍內(nèi)鉆孔平臺(tái)拆除，在樁基鋼護(hù)筒水面以上部分，焊接套箱拼接牛腿支承平臺(tái)。支承平臺(tái)采用2I45b型鋼，采用斜撐作為主要受力構(gòu)件。鋼套箱分塊運(yùn)輸至鉆孔平臺(tái)，在平臺(tái)上用吊機(jī)吊至樁基鋼護(hù)筒牛腿，逐段拼裝連接[1]。

鋼套箱的導(dǎo)向裝置采用型鋼制作，每處套箱壁與鋼護(hù)筒各設(shè)一個(gè)導(dǎo)向。上導(dǎo)向架為固定導(dǎo)向，安裝在鋼護(hù)筒上，采用I28b型鋼焊接而成；下導(dǎo)向桿為移動(dòng)導(dǎo)向，焊接在套箱內(nèi)側(cè)底部，上下導(dǎo)向裝置處于套箱同一豎向位置。

拼裝前，在拼裝支架上（牛腿I45b）放樣出鋼套箱壁板拼裝輪廓線，及每相鄰塊件間的拼裝接線，用小塊角鋼制定位塊，在外側(cè)輪廓邊線上焊接定位，以此控制鋼套箱下口線的平面位置。首節(jié)拼裝時(shí)，由于套箱底部為韌腳段，需在支架處焊臨時(shí)牛腿作為套箱支承點(diǎn)，同時(shí)在套箱內(nèi)加焊臨時(shí)支撐。鋼套箱上口固定及控制采用在鋼護(hù)筒外側(cè)焊接的導(dǎo)向裝置為主，輔以四周纜風(fēng)繩固定、糾偏。導(dǎo)向裝置用工鋼制作成船底形，起到既對(duì)鋼套箱壁體拼裝時(shí)的臨時(shí)支撐作用，同時(shí)也對(duì)鋼套箱垂直度進(jìn)行控制。

吊機(jī)將鋼套箱分塊吊起至安裝位置緩慢下落就位，在下口到達(dá)定位碼子就位后，偏位控制在精度范圍內(nèi)，若未達(dá)到則用千斤頂進(jìn)行校正。達(dá)到精度要求后，將韌腳與定位角鋼焊接加以固定，上部用型鋼和護(hù)筒臨時(shí)焊接，通過測(cè)量?jī)x器校檢平面位置和垂直度，調(diào)校達(dá)到允許的精度范圍進(jìn)行對(duì)接縫焊接。

鋼套箱拼裝接縫均采用焊接，套箱的連接主要包括：面板的焊接、水平橫撐的焊接、水平環(huán)板的焊接、豎向加勁角鋼的焊接。水平縫的焊接采用在套箱內(nèi)、外壁用角鋼搭設(shè)三角支撐平臺(tái)的方法焊接[2]。

首節(jié)套箱拼裝好后質(zhì)量要求如下。頂面中心偏位：順橋向和橫橋向各20mm；套箱平面尺寸誤差：長(zhǎng)寬均為30mm；節(jié)間錯(cuò)臺(tái)：2mm；垂直度：＜1/500H[3]。

首節(jié)段吊放下落入水自浮，在其上組拼次節(jié)成環(huán)。

4.2 吊放下落

首節(jié)鋼套箱拼裝完成，采用短邊2臺(tái)60t、長(zhǎng)邊4臺(tái)60t連續(xù)千斤頂逐步下放入水，首節(jié)鋼套箱入水自浮后臨時(shí)定位，接高套箱第2層，接高后套箱高度為10.5m，套箱總重量為255t（圖5）。

圖5 吊放下落

鋼套箱設(shè)計(jì)韌腳高程為342.5m，拼裝平臺(tái)為352.5m，下落高度達(dá)到10m。鋼套箱吊放由連續(xù)千斤頂、液壓油泵、預(yù)應(yīng)力粗鋼筋作為吊桿，構(gòu)成完整的下放系統(tǒng)。該下放系統(tǒng)的特點(diǎn)在于其工作的連續(xù)性與同步性，6臺(tái)穿心千斤頂在油泵的控制下，將鋼套箱平穩(wěn)地下放到預(yù)定位置。

鋼套箱共設(shè)6個(gè)吊點(diǎn)，在千斤頂、油泵安裝到位后，將預(yù)應(yīng)力粗鋼筋用吊機(jī)自上而下穿過千斤頂、分配梁、下吊點(diǎn)后，用粗鋼筋螺母鎖定完成吊放系統(tǒng)的安裝。在鋼套箱下放前對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，以確定每臺(tái)千斤頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)處于良好狀態(tài)，并檢測(cè)各臺(tái)千斤頂伸縮行程是否一致。整個(gè)下放系統(tǒng)6臺(tái)千斤頂用一臺(tái)油泵供油，確保油壓一致，各千斤頂壓力一致。防止受力不均產(chǎn)生偏斜傾覆。

在開始下放前先試吊，檢測(cè)各千斤頂在套箱平衡下放時(shí)的荷載及吊裝下落系統(tǒng)的安全性。試吊完成后進(jìn)行正式吊放下落，千斤頂頂起鋼套箱離開拼裝平臺(tái)3～6cm，旋緊上螺母，割除拼裝牛腿，開始下落。

千斤頂行程為20cm，每一下落距離按15cm控制，每個(gè)下落循環(huán)依次進(jìn)行6步驟：①千斤頂回油下落（15cm）——②鎖緊上吊點(diǎn)千斤頂下螺母——③千斤頂活塞頂出（15cm）——④旋緊千斤頂上工具螺母——⑤活塞再頂出（3cm）——⑥退出千斤頂下口工作螺母——①千斤頂回油下落。

每下落一循環(huán)控制粗鋼筋下落距離，每3個(gè)循環(huán)用水準(zhǔn)儀測(cè)鋼套箱四角高程，確保整體水平下落，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某點(diǎn)的標(biāo)高超過最大允許偏差時(shí)即對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整以保證套箱的平衡下放[4]。

4.3 著床定位封底

河床為砂卵石層，鋼套箱著床前將著床區(qū)域河床清理至高程343m，高于套箱韌腳0.5m，使鋼套箱注水下沉達(dá)到343m。在澆筑壁艙混凝土后，韌腳在增加壓重的情況下能嵌入河床沖積層0.5m，達(dá)到342.5m，初步隔斷套箱內(nèi)外面，防止封底混凝土外流溢走。清淤時(shí)應(yīng)使著床面平整，避免鋼套箱著床時(shí)傾斜。

次節(jié)拼裝完成焊連成整體后，向套箱腔壁內(nèi)注水使套箱下沉到河床，對(duì)鋼套箱平面位置調(diào)校滿足設(shè)計(jì)要求，安裝平面限位卡使鋼套箱平面固定。

在鋼套箱定位后，澆筑壁艙混凝土，增大壓重，使鋼套箱韌腳嵌入河床沖積卵石層，達(dá)到初步封閉套箱內(nèi)腔。

封底混凝土采用水下混凝土埋管方式，導(dǎo)管布設(shè)于鋼套箱一角，首罐混凝土達(dá)到埋置導(dǎo)管1m的數(shù)量，導(dǎo)管與鋼護(hù)筒外側(cè)壁盡量保持一定距離，利于混凝土的均勻擴(kuò)散。封底混凝土澆筑前對(duì)鋼套箱內(nèi)壁及護(hù)筒壁進(jìn)行清理，使封底混凝土與鋼套箱、護(hù)筒嚴(yán)密貼合，無滲水[5]。

混凝土高度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，導(dǎo)管開始沿鋼套箱短邊緩慢移動(dòng)，保證導(dǎo)管一直埋于混凝土內(nèi)，在下一個(gè)布料點(diǎn)混凝土澆筑至設(shè)計(jì)高度時(shí)，繼續(xù)向后一個(gè)布料點(diǎn)移動(dòng)。直至將整個(gè)鋼套箱封底混凝土澆筑完成。

5 結(jié)束語(yǔ)

閬中市嘉陵江四橋鋼套箱于2014年1月完成鋼套箱的拼裝、下落、定位，并接著進(jìn)行了封底混凝土澆筑。封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度后將套箱內(nèi)水抽出，同時(shí)安裝內(nèi)撐鋼管。測(cè)量復(fù)核鋼套箱的平面位置、頂面高程、垂直度，在允許誤差范圍內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，水下承臺(tái)施工得以順利進(jìn)行。

在鋼套箱現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中，分節(jié)拼裝、安裝定位、整體下落等重要環(huán)節(jié)，周密計(jì)劃、嚴(yán)密組織，精心施工。達(dá)到分節(jié)拼裝對(duì)位準(zhǔn)確、節(jié)間錯(cuò)臺(tái)符合要求，連接焊接飽滿，無裂紋、夾渣、漏焊等缺陷；安裝定位用定位卡與定位導(dǎo)向控制，在下落過程中監(jiān)測(cè)及時(shí)糾偏，最終定位達(dá)到允許偏差；整體下落緩慢、平衡，防止偏斜移位。

閬中市嘉陵江四橋地處嘉陵江上游，環(huán)境條件受到限制，大型機(jī)械設(shè)備不能到場(chǎng)，不能采取鋼套箱整體制作安裝的方式。承臺(tái)鋼套箱采用分段制作、現(xiàn)場(chǎng)拼接安裝，實(shí)施效果良好，克服了大型機(jī)械不能到場(chǎng)的限制。而分節(jié)制作、現(xiàn)場(chǎng)拼接安裝成功關(guān)鍵是達(dá)到準(zhǔn)確就位、精準(zhǔn)對(duì)接、嚴(yán)密連接、安全下落、平面定位。

[1]周水興，何兆益，鄒毅松，等.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]邱鶴年，李承漢，馬天鵬，等.新編鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[3]JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[4]孔迎軍，傅慶川，劉馳宇，等.某特大橋主墩鋼圍堰施工技術(shù)[J].中外建筑，2011（8）.

[5]駱宏勛.水下系梁施工技術(shù)[J].湖南交通科技，2011（2）.

Cushion Cap Steel Cover Box Installation of Cable Pylon ofthe Four Bridges of Jialingjiang Riverin Langzhong

River-spanning bridge because ofthe riveris wide,pier to be located on the water,for aesthetic needs,the main pierare below the water,so that the cap to steel cofferdam,steel box can water isolation measures.Langzhong Jialing River and four bridges pylon pier also have this characteristic,the upper reach of Jialing River is shallow,geology for alluvial,alluvialsand pebble pile cap,and before the implementation of this situation,using steelbox as the cap waterbarriermeasures.Piers ofriver-spanning bridge are usually established in water because of greatwidth.The main pier is usually setlower than water levelfor artistic sight,and cushion cap can only be established with waterproof measures like steelcofferdam and steelcover box.Butbecause of large size and heavy weightas wellas the pier in river water,steelcover box can only be installed section by section.Ways ofsafe installation,accurate localization and accurate jointare key to success.The cushion cap steel cover box installation of cable pylon of the four bridges of Jialingjiang River in Langzhong can meetthe requirementand getgood results forreferences.

underwaterbasis;steelcoverbox;sling assembling;greataccuracy;joint;accurate location

A

1671-9107（2014）09-0041-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2014.09.041

2014-05-06

張濤（1978-），男，重慶人，本科，高級(jí)工程師，主要從事道路工程、橋涵工程及建筑施工。