水中系梁有底鋼套箱圍堰施工技術(shù)

（昆山市中昆路橋建設(shè)有限公司，江蘇 昆山 215300）

水中系梁有底鋼套箱圍堰施工技術(shù)

季小軍

（昆山市中昆路橋建設(shè)有限公司，江蘇 昆山 215300）

文章介紹了224省道昆山周市至常熟任陽段養(yǎng)護(hù)改善工程七浦塘大橋主墩水中系梁施工，經(jīng)多方案比選，采用了有底鋼套箱圍堰澆注水中系梁，提出了鋼套箱的設(shè)計(jì)與施工工藝，對設(shè)計(jì)與施工中的難點(diǎn)作了分析。

圍堰；系梁施工；吊裝平臺；鋼套箱

一、工程概況

224省道昆山周市至常熟任陽段養(yǎng)護(hù)改善工程起自舊路與339省道交叉口以南200m處，路線全長約14.038Km。昆山段13.696Km，常熟段0.342Km，其中KSQ2標(biāo)為一獨(dú)立大橋—七浦塘大橋。

該橋平面位于R=9800m的左偏圓曲線上，跨越七浦塘河及窯石公路。七浦塘河為規(guī)劃Ⅵ級航道，規(guī)劃航道中心線與橋梁前進(jìn)方向夾角為78.3°。大橋上部結(jié)構(gòu)采用22×25m裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁，先簡支后結(jié)構(gòu)連續(xù)，梁高1.4m；下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺，φ1.3m柱，φ1.5m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

二、施工方案的確定

水下系梁施工可以選擇以下幾種方案。第一種方案是采用雙壁鋼圍堰及船吊機(jī)，因鋼圍堰加工件多，占用時(shí)間長，同時(shí)鋼圍堰用鋼量大，要求起吊設(shè)備的能力大、費(fèi)用高，該方案被否決。第二種方案是采用土石圍堰，但因填筑量大及清除困難、擁塞河道不符合航道、環(huán)保等部門的要求，此方案被否決。根據(jù)該工程水中樁施工條件及系梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，經(jīng)綜合考慮，采用有底鋼套箱圍堰施工。

三、有底鋼套箱圍堰施工過程

1 挖除河底部分泥土外運(yùn)，根據(jù)設(shè)計(jì)方案，套箱吊裝平臺底下方套箱至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，吊裝平臺底距離水下2.2m，因此需挖除靠近河岸一側(cè)河床底斜坡上部分泥土，確保套箱準(zhǔn)確下沉。

2 搭設(shè)支撐排架

套箱內(nèi)模尺寸與系梁一致，因設(shè)計(jì)系梁在水中0.5m～1.6m位置，故考慮模板高出水面0.5m，所以系梁側(cè)模高度采用2.1m，為確保沉箱就為正確，故將原有鉆孔樁平臺拆除部分，部分利用，重新布置沉箱排架。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況原鉆孔樁平臺還需加高0.8m，可滿足沉箱下沉，采用Φ10.8鋼管在排架上搭設(shè)支撐排架，支撐排架做好各項(xiàng)支撐確保吊裝平臺的整體穩(wěn)定性。

3 搭設(shè)吊裝平臺

在支撐排架上搭設(shè)套箱吊掛平臺及懸掛橫梁，在套箱拼裝前穿入吊桿（Φ32高強(qiáng)螺栓桿）連接底模支架，高強(qiáng)螺母下端固定，上端自由，可通過旋轉(zhuǎn)高強(qiáng)螺栓桿調(diào)節(jié)平臺底模支架高度。

4 鋼套箱制作與就位下沉

在吊裝平臺上制作、拼裝鋼套箱底模、側(cè)模。根據(jù)系梁尺寸，把套箱底模尺寸定為3×270cm×270cm+2×359.2cm× 100cm，用壁厚5mm的鋼板制作鋼套箱底模、側(cè)模，套箱四周用[6.5號和[8號槽鋼加固以抵抗抽水時(shí)外界水壓使套箱變形。安裝底模支架縱、橫梁采用[20b號和槽鋼，其相交處設(shè)套箱吊點(diǎn)24個(gè)，用于下放鋼套箱、吊掛底模以及承受套箱重力和自重。并對套箱架設(shè)反支撐，防止套箱抽干水后上浮。

5 套箱與水中樁護(hù)筒四周采用C30水下砼進(jìn)行封底，待砼達(dá)到強(qiáng)度后，進(jìn)行套箱內(nèi)排水，剩余部分積水匯流到集水孔中以便全部排出。

6 箱內(nèi)安裝系梁圓頭模板，模板與固定側(cè)模焊接牢固。

7 現(xiàn)場綁扎鋼筋，砼澆筑具體施工工藝與陸上系梁施工相同

四、主要施工技術(shù)

1 鋼套箱施工設(shè)計(jì)

鋼套箱內(nèi)內(nèi)模尺寸與系梁一致。系梁澆筑好后，因最低水位時(shí)，系梁依然在水下0.5-1.6米，底盤、水下部分側(cè)模不拆除，共需底盤、側(cè)模四套。鋼套箱利用水中樁施工平臺拼裝完成后，旋轉(zhuǎn)高強(qiáng)螺栓桿下放就位。對于鋼套箱的定位，采用Φ10.8鋼管在制作排架上搭設(shè)支撐排架，Φ32高強(qiáng)螺栓桿直接將套箱吊在排架頂梁上。

2 砼封底

封底砼的作用不僅在于堵水，而且還能平衡套箱抽水后受到的浮力。封底砼采用水下砼施工澆筑工藝，待砼達(dá)到強(qiáng)度后再抽水施工。

3 套箱受力分析

底模（5mm鋼板）：

（2.7×2.7×3+3.529×1×2-∏×1.152×3）m2×39.25kg/ m2×9.8N/ kg =6.3KN

[6.5號槽鋼：（3.8×5×2+2.9×2×2）m×6.7 kg/ m×9.8N/ kg=3.3KN

側(cè) 模（5mm鋼 板 ）：（2.7×2. 1×8+0.85×2.1×8+0.791×2.1×8）m2×39.25kg/ m2×9.8N/ kg=28KN

[8號槽鋼：

（2.7×7×2+16×7×2+0.85×7×8） m×8.045kg/ m×9.8N/ kg=24.4KN

浮力F∶

（2.7×2.7×3+3.529×1×2-∏ ×1.152×3）m2×1.61m×9.8KN/ m3=259KN

系 梁 自 重 ∶ 11.64 m3×25 KN/ m3+2443.8kg×9.8N/kg=315KN

根據(jù)有關(guān)資料，護(hù)筒與砼的容許摩阻力為120kPa，砼與護(hù)筒的粘接長度保守計(jì)為0.3m，則護(hù)筒的容許摩阻力：τ=∏×2×3×0.3×120=678KN

當(dāng)模內(nèi)抽水時(shí)套箱承受向上的浮力，套箱自重，封底砼與護(hù)筒之間的摩阻 力 τ=315KN-（6.3+3.3+28+24.4）KN=253KN<[τ]=678KN,因此，鋼套箱圍堰在抽干水時(shí)不會(huì)上浮。

澆筑系梁砼時(shí)，砼與護(hù)筒之間向下的摩阻力τ=315+（6.3+3.3+28+24.4）-259=108KN<[τ]=67 8KN故系梁澆筑時(shí)，套箱不會(huì)下沉。

4 鋼套箱安裝受力分析

套箱自重W=62KN

[10號槽鋼：（3.1×2×2+1.4×2×6）m×10.007kg/m×9.8N/ kg =2.9KN

[20b號 槽 鋼：（17×2+4.2×8×4+3.1×2×3+3.7×2× 2）m×25.777kg/m×9.8N/ kg =51KN

Φ32高強(qiáng)螺栓桿： 60 m×6.32 kg/ m×9.8N/ kg =3.7KN

因此，套箱安裝時(shí)總重為116.7KN，平均分不到24個(gè)吊點(diǎn)上，每個(gè)吊桿只承受5KN，根據(jù)有關(guān)資料，每個(gè)吊點(diǎn)可承受196KN>5KN，可滿足要求。

結(jié)語

七浦塘大橋主墩基礎(chǔ)系梁為水下系梁，施工難度較大，結(jié)合實(shí)際情況，采用單壁鋼套箱進(jìn)行施工，取得了顯著效果。由于方案選擇的對，平行作業(yè)工序多，已按預(yù)期目標(biāo)完成兩個(gè)系梁。通過使用有底鋼吊箱圍堰工藝進(jìn)行深水墩高承臺施工，給整個(gè)橋施工帶來深遠(yuǎn)的影響，相比傳統(tǒng)的無底鋼圍堰施工更顯靈活、操作簡單和施工快捷。提高了生產(chǎn)效率，減少水下工作量，降低了水下施工難度，在施工中可節(jié)約大量人工費(fèi)等，獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S]．

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