內(nèi)河庫區(qū)水下鋼混組合吊箱圍堰施工的應用分析

溫晞

（南平市交通運輸綜合執(zhí)法支隊，福建南平 354200）

1 工程概況

項目為內(nèi)河碼頭工程，施工地點位于閩江水口至沙溪口段庫區(qū)內(nèi)，現(xiàn)場水位與水口電站壩上水位大致相符。自2021年11月以來，因下游航道治理工程完工，水口壩上蓄水位恢復至+65m，蓄水期間（9月—來年3月）水位保持在+64～65m 之間，汛期防洪汛限水位保持在+61m 左右。該工程較多鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，因閩江水位發(fā)生巨大變化，如負三層樁帽（底標高+59.0m）等結(jié)構(gòu)將長時間位于水下，平時基本無施工窗口期進行干施工，需要采取措施創(chuàng)造干施工作業(yè)條件[1]。

2 施工方案選擇

經(jīng)交通主管部門召開協(xié)調(diào)會，綜合考慮項目造價及工期，采用造價最低的單樁帽鋼吊箱方案制造干施工作業(yè)條件，由有資質(zhì)的專業(yè)設計單位進行專項設計，并邀請專家對設計及施工方案進行專業(yè)評審，從而解決碼頭負三層結(jié)構(gòu)等現(xiàn)澆問題[2]。結(jié)合水文地質(zhì)條件，通過施工工藝調(diào)研及經(jīng)濟性比選，該工程負三層樁帽范圍內(nèi)現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)（樁帽、靠船構(gòu)件、立柱）采用水下鋼混組合吊箱圍堰施工[3]。

3 鋼吊箱設計

鋼吊箱作為負三層現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工的圍堰擋水結(jié)構(gòu)，同時也是負三層樁帽部位的施工模板。根據(jù)樁帽、靠船構(gòu)件、立柱等結(jié)構(gòu)的施工圖紙，經(jīng)設計圍堰平面尺寸為3.712m×5.412m，壁體高度為6.55m，壁體鋼面板為10mm 鋼板，圍堰底板為鋼混結(jié)合的預制底板，底板在樁基位置預留孔洞并設置環(huán)向圈梁，預留孔與鋼護筒間留置20cm 空隙，混凝土部分底板厚度為25cm，混凝土標號為C50，整拼后鋼吊箱質(zhì)量約為50t。鋼吊箱各分塊壁體使用封邊槽鋼鋼管與工字鋼組合鎖扣連接，壁體使用精軋螺紋鋼連接在底板的預埋件上。在底板預埋件上安裝止推塊，并通過止推鋼板與壁體底部封邊槽鋼焊接起來。鋼吊箱圍堰內(nèi)受力轉(zhuǎn)換體系共設置4 處拉壓桿以及6 處剪力板。設置4 臺同步連續(xù)作用千斤頂對圍堰進行整體下放[4]。

4 施工工藝流程

該項目因鋼吊箱吊裝施工需要，灌注樁施工搭建的鋼棧橋及鋼平臺需保留部分，用于吊裝及材料臨時堆放和運輸，需拆除對應樁帽上方鋼平臺，為鋼吊箱安裝下放預留空間。鋼吊箱安裝完成后，先安裝靠船構(gòu)件，再進行樁帽施工。樁帽尺寸為3m×4m，高度為1.5m，一次性澆筑成型，樁帽混凝土達到強度后進行立柱施工，最后拆除鋼吊箱[5]。

總體來說有五道主要施工工序：鋼吊箱加工與安裝、鋼吊箱整體下放、預制底板與鋼護筒間封堵混凝土澆筑、鋼吊箱抽水、干施工作業(yè)條件下施工。具體施工工藝流程如圖1所示。

圖1 施工工藝流程圖

5 施工工藝及方法

5.1 鋼吊箱加工

鋼吊箱作為樁帽施工的擋水和模板結(jié)構(gòu)，滿足施工期各工況受力要求。吊箱內(nèi)壁和鋼護筒之間設置導向裝置，確保鋼吊箱整體下放的偏位控制。

在鋼吊箱施工前，必須完成灌注樁施工，且鋼護筒要高出施工水位一定高度，鋼吊箱安裝前要在鋼護筒上進行標高定位。

鋼吊箱的鋼結(jié)構(gòu)部分在后場分塊加工制作；混凝土底板在施工現(xiàn)場預制場內(nèi)預制，采用25cm 厚C50鋼筋混凝土板，將吊環(huán)、剪力板、拉壓桿等安裝預埋件提前預埋在底板內(nèi)。需要在后場加工的構(gòu)件主要有：鋼吊箱壁體、混凝土預制底板、靠船構(gòu)件壁體及其他鋼結(jié)構(gòu)。加工時要注意以下幾點：

其一，壁體上壁體梁系、豎向背肋、封邊槽鋼、吊耳等的加工必須嚴格按施工圖紙下料，嚴格控制下料尺寸。

其二，鋼吊箱底板、壁體尺寸必須符合設計要求。

其三，鋼吊箱壁體內(nèi)壁加工應符合相關規(guī)范對模板的質(zhì)量要求。

其四，焊縫質(zhì)量必須符合設計以及相關規(guī)范要求。

5.2 鋼吊箱安裝

鋼吊箱在后場分塊制作完成后，用平板車運至樁位處拼裝，采用汽車吊進行作業(yè)。

5.2.1 搭設拼裝平臺

拼裝平臺作為鋼吊箱安裝的支撐點，承受鋼吊箱的重量。安裝前，先進行外側(cè)輔助鋼管樁施打，后將鋼管樁與平臺樁基及附近鋼護筒使用型鋼焊接連接，作為鋼吊箱前端支撐平臺。然后在施工鋼護筒上按設計圖位置開設2 對孔，鋼護筒的開孔底標高比現(xiàn)狀水位高0.5～1.0m?？卓谙路戒撟o筒外壁采用2cm 厚鋼板補強，穿入2 根工40b 工字鋼作為鋼吊箱后部支撐。支撐梁在后場加工成型，在鋼平臺拆除時開始安裝[6]。搭設拼裝平臺完成后，須對平臺各處的標高進行測量，保證在同一水平面上。

5.2.2 鋼吊箱預制底板安裝

預制底板利用汽車吊起吊至指定位置安裝。吊裝就位后，在預制底板四周與壁體連接部位上澆筑厚度約3cm 的砂漿找平層，其上再鋪設一層厚1cm 的橡膠墊層，找平層保證壁體與底板接觸良好，橡膠墊層能有效防止連接處的滲水問題[7]。

5.2.3 鋼吊箱側(cè)壁安裝

按照先后順序拼裝鋼吊箱側(cè)壁，調(diào)整壁體的位置保證精確定位，并調(diào)整垂直度滿足要求，放入止推塊鎖緊連接壁體與底板的對拉桿，在壁體與主梁之間澆筑30mm 封堵砂漿，保證壁體與底板之間連接牢靠[8]。

安裝時，使用臨時支撐將壁體臨時固定，臨時固定構(gòu)件采用型鋼焊接于鋼護筒上。按照對角對稱的原則依次安裝壁板。

5.2.4 導向架、定位裝置、扁擔梁、拉壓桿安裝

當壁體與環(huán)向主梁之間的封堵砂漿達到強度，鋼吊箱的整體穩(wěn)定性良好，在拼裝平臺上不受水位影響，可以進行其他構(gòu)件安裝。

鋼吊箱共布置6 個導向架，分2 層布置在鋼護筒的三個方向上。導向架一端固定于壁體上，與鋼護筒接觸一端安裝軸承，保證鋼吊箱在下放過程中沿鋼護筒穩(wěn)定下滑。

定位裝置保證下放到位的鋼吊箱在水流、風等外力荷載下，保持穩(wěn)定不發(fā)生晃動。鋼吊箱通過定位裝置與鄰近的鋼管樁連接，形成穩(wěn)定的整體，從而保證后續(xù)封堵混凝土的施工質(zhì)量[9]。

安裝扁擔梁及拉壓桿，將下放吊點支座及拉壓桿下支座按設計位置與混凝土底板上的預埋件進行焊接，扁擔梁與下放吊點支座鉸接，拉壓桿與拉壓桿下支座鉸接。拉壓桿在鋼吊箱下放完畢后對鋼吊箱進行固定，承受鋼吊箱的整體重量、抽水階段浮力以及后期施工中的荷載。

5.2.5 下放系統(tǒng)安裝

下放系統(tǒng)包括鋼護筒上的承重挑梁、下放千斤頂、鋼絞線及扁擔梁等。在預制底板上設置4 個下放吊點，按照設計圖將加工好的“十”字形承重挑梁焊接在鋼護筒頂部。在承重挑梁下方的護筒上提前焊接加強板和加勁板。將4 臺千斤頂安裝在承重挑梁上，穿入鋼吊箱，并將鋼絞線錨固在對應下放吊點的扁擔梁上，張緊鋼絞線，準備鋼吊箱下放。

5.3 鋼吊箱下放

下放鋼吊箱前，檢查側(cè)壁與底板、側(cè)壁中間的密封性。選擇適合的天氣、潮位情況下放鋼吊箱。鋼吊箱采用4 臺連續(xù)作用千斤頂下放，分別布置在鋼護筒四個方向。

5.3.1 拆除拼裝平臺

4 臺千斤頂為100t 的同步千斤頂，采用統(tǒng)一的液壓系統(tǒng)，最大行程為25cm。使用前，應調(diào)試千斤頂系統(tǒng)，保證同步性。同步頂升千斤頂，使鋼吊箱脫離鋼護筒上的支撐梁10～15cm，并保持12h。其間，觀察鋼吊箱壁體、預制底板和承重挑梁等的變形情況，無異常則拆除拼裝平臺[10]。

5.3.2 鋼吊箱下放

保持連通器打開，通過4 個同步千斤頂下放鋼吊箱，每次下放的行程按15cm 控制，直至鋼吊箱下放至設計標高后，鎖死千斤頂。

5.3.3 轉(zhuǎn)換拉壓桿受力

鋼吊箱下放到位后，要對其進行測量復核，并根據(jù)測量結(jié)果對鋼吊箱位置進行調(diào)整，直至鋼吊箱位置符合設計及規(guī)范要求。調(diào)整到位后，開始安裝拉壓桿。拉壓桿采用雙拼槽鋼加工而成，拉壓桿下部與鋼吊箱預制底板鉸接，上部與鋼護筒焊接。拉壓桿在封堵混凝土施工時輔助受力，在鋼吊箱抽水過程中主要承受浮力。拉壓桿安裝完畢后，移除吊桿、千斤頂及挑梁。

5.4 鋼吊箱封堵混凝土施工

采用C40 微膨脹的水下不離析混凝土進行封堵。水下不離析混凝土是在普通混凝土中添加不分散劑配置而成，拌和物在水中澆筑不離析、不分散、水泥不流失，能自流平、自密實。封堵范圍為預制底板與鋼護筒之間環(huán)向間隙范圍、封堵厚度為50mm，封堵方量約為0.13m3。

封堵混凝土施工是及時、有效形成樁帽干施工環(huán)境的關鍵工序。要根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇合理的澆筑工藝，加強配合比設計，提高混凝土的性能。對封堵設備進行合理配置，加強設備的維修保養(yǎng)、施工現(xiàn)場的組織管理，使封堵混凝土施工有序進行，確保封堵混凝土的澆筑質(zhì)量[11]。

封堵混凝土施工使用內(nèi)徑φ150mm 的軟管，插入鋼護筒與預制底板的環(huán)向間隙中進行澆筑。根據(jù)現(xiàn)場實際操作空間，在上方置小料斗，提前計算護筒間封堵混凝土的使用量，保證混凝土的供應充足。

5.5 鋼吊箱臨時固定

鋼吊箱下放至設計標高，鋼吊箱抽水前，對鋼吊箱壁體與鄰近鋼管樁及鋼護筒進行臨時加固，以平衡在抽水過程中鋼吊箱結(jié)構(gòu)偏心導致的不平衡荷載[12]。

5.6 鋼吊箱抽水

待封堵混凝土的同條件養(yǎng)護試塊強度達到設計要求后，關閉壁體上的連通器，使用水泵抽水。在抽水作業(yè)過程中，檢查拉壓桿的受力情況以及鋼吊箱側(cè)壁連接處的漏水情況，發(fā)現(xiàn)漏水應及時采取措施進行處理，保證鋼吊箱內(nèi)的干施工作業(yè)條件。待鋼吊箱內(nèi)的水抽干后，拆除底板上的扁擔梁。

5.7 鋼吊箱的體系轉(zhuǎn)換

鋼吊箱抽水完畢，沿鋼護筒四周焊接6 塊剪力板，剪力板一端與護筒焊接，另一端與預制底板上的對應預埋件焊接成整體。待剪力板焊接完成檢查無誤后，即可拆除拉壓桿，實現(xiàn)鋼吊箱的體系轉(zhuǎn)換，由剪力板受力。

5.8 干施工作業(yè)條件下施工

此時即可在干施工作業(yè)條件下，進行割除鋼護筒、樁頭處理、樁基檢測、靠船構(gòu)件安裝、鋼筋綁扎、混凝土澆筑等施工作業(yè)。

6 結(jié)語

根據(jù)工程項目特點，介紹了鋼混組合吊箱圍堰在內(nèi)河庫區(qū)碼頭低保證率水位變動區(qū)水下混凝土結(jié)構(gòu)施工中的應用，且因碼頭樁帽偏心，又有靠船構(gòu)件偏載，鋼吊箱圍堰施工技術難度大，要求高。在實際應用中，可以為其他水下混凝土結(jié)構(gòu)施工提供借鑒和參考。