解析水中系梁有底鋼套箱圍堰施工技術(shù)

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摘要：在水下系梁圍堰施工中，鋼套箱圍堰施工技術(shù)不僅結(jié)構(gòu)新穎、操作簡單、工藝先進(jìn)，相對其它圍堰施工技術(shù)也更加具有經(jīng)濟(jì)效益。本文將結(jié)合水中系梁圍堰多種施工技術(shù)相比較，詳細(xì)解析水中系梁有底鋼套箱圍堰施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：水中系梁；有底鋼套箱；圍堰

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速進(jìn)步，我國交通事業(yè)也得到了巨大的發(fā)展，特別是我國橋梁建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了飛速發(fā)展時(shí)期。如今在我國的各江河流域之上，不同種類不同跨度的橋梁各種各樣，表現(xiàn)出我國交通事業(yè)的輝煌成就，標(biāo)志著我國在橋梁建設(shè)的技術(shù)上已經(jīng)走進(jìn)了國際先進(jìn)水平。但也正因?yàn)槿绱?，在橋梁建設(shè)中對于其施工技術(shù)也有了更高的要求，尤其對橋梁水下部分施工項(xiàng)目的要求更為嚴(yán)格。本文將著重討論水中系梁有底鋼套箱圍堰施工技術(shù)。

一、圍堰施工方案比選

隨著我國交通建設(shè)的快速發(fā)展，需要跨越江河流域的橋梁越來越多，水中系梁圍堰的種類也更加多樣，每種圍堰都有自身的特性與適用范圍，因此需要根據(jù)不同的地域環(huán)境，材料質(zhì)量與設(shè)備情況等因素選定正確的圍堰。

例如某橋梁建設(shè)項(xiàng)目處于東南沿海內(nèi)邊沿地區(qū)，所處地勢南高北低，地殼基本穩(wěn)定，該橋梁所經(jīng)過河流為支流。該橋上部結(jié)構(gòu)采用先簡支后連續(xù)的22x25m裝配式部分預(yù)應(yīng)力混凝土組合箱梁，梁高1.4m；下部結(jié)構(gòu)采用柱式墩臺(tái)，以鉆孔灌注樁為基礎(chǔ)。

那么該項(xiàng)目水下系梁施工可以有幾種方案供以選擇：第一種是雙壁鋼圍堰方案，此種圍堰技術(shù)因鋼圍堰加工部件多，需要消耗的時(shí)間長，用鋼量大，并且對起吊設(shè)備的要求高，費(fèi)用較多，因此該方案不可行。第二種方案是土石圍堰方案，但因該橋梁所處河流為支流，其圍堰施工技術(shù)所需填筑量又非常大，并且清除起來十分困難，容易造成支流堵塞和污染，在該工程中，此方案也不可行。相比之下，有底鋼套箱圍堰方案在該項(xiàng)目中顯得更加靈活且具有操作性，施工也相對快捷，不僅能夠提高生產(chǎn)效率，減少水下的工作量，還能有效降低工作難度，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)過多重考慮，施工方最后決定采用有底鋼套箱圍堰施工。

同其它圍堰相比較，有底鋼套箱圍堰具有施工工期較短、水流阻力較小、施工難度較小、經(jīng)濟(jì)合理等特點(diǎn)，因此在各大跨深水橋梁的施工項(xiàng)目中得到廣泛的應(yīng)用。

二、有底鋼套箱圍堰施工技術(shù)

（一）施工過程

1、首先需要將河底的部分泥土挖出進(jìn)行外運(yùn)，然后將套箱放至預(yù)設(shè)高度，此時(shí)吊裝平臺(tái)底距離水下大約2.2m，因此還需要將靠近河岸一側(cè)河床底斜坡部分的泥土挖出，避免套箱下沉?xí)r發(fā)生碰撞。

2、套箱內(nèi)模尺寸應(yīng)與系梁尺寸一致，但是考慮到模板厚度會(huì)高出水面0.5m，因此假定系梁在水中1.6m位置時(shí)，系梁側(cè)模的高度應(yīng)是2.1m。為了保證沉箱能夠精準(zhǔn)就位，同時(shí)需要將原有鉆孔樁平臺(tái)拆除一部分，重新布置沉箱排架位置，并且根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況將原鉆孔平臺(tái)加高0.8m左右，滿足沉箱的下沉條件。搭設(shè)支撐排架時(shí)要注意牢固度，確保各項(xiàng)條件滿足吊裝平臺(tái)的穩(wěn)定性。

3、支撐排架上要安裝套箱吊掛平臺(tái)與懸掛式橫梁，在套箱拼裝之前將吊桿穿入其中連接底模支架，用高強(qiáng)螺母將下端固定，通過旋轉(zhuǎn)高強(qiáng)螺母調(diào)節(jié)底模的支架高度。

4、在吊裝平臺(tái)上拼裝鋼套箱底模與側(cè)模時(shí)，要根據(jù)系梁尺寸，把套箱底模尺寸設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，用壁厚適當(dāng)?shù)匿摪逯谱麂撎紫涞牡啄Ｅc側(cè)模。并且在套箱四周用槽鋼加固，以抵抗外界抽水時(shí)產(chǎn)生的壓力，避免套箱變形。同時(shí)在底模支架縱橫梁上要加裝槽鋼，用于承受套箱下放時(shí)產(chǎn)生的壓力。在套箱架上設(shè)置反支撐裝置，防止套箱內(nèi)水抽干后出現(xiàn)套箱上浮現(xiàn)象。

5、在套箱與水中樁護(hù)筒四周進(jìn)行封底時(shí)，要采用C30水下砼，待砼達(dá)到一定強(qiáng)度之后進(jìn)行套箱內(nèi)排水工作，剩余無法抽出的部分積水可匯流到積水孔中全部排出。套箱內(nèi)需要安裝系梁圓頭模板，將模板與固定好的側(cè)模焊接牢固。然后現(xiàn)場綁扎鋼筋，用砼澆筑。

（二）主要施工技術(shù)

1、鋼套箱施工技術(shù)

系梁澆筑好之后，鋼套箱內(nèi)模尺寸必須與系梁保持一致。在最低水位時(shí)，系梁會(huì)依然在水下0.5m-1.6m處，因此鋼套箱底盤與水下部分側(cè)模不用拆除。在利用水中樁施工平臺(tái)將鋼套箱拼裝完成之后，選擇高強(qiáng)螺栓桿將套箱下放，因鋼套箱要整體下放，所以不論是對于下放的時(shí)間還是精度的要求都十分高，在這個(gè)過程中不不允許任何的失誤與偏差。

2、砼封底技術(shù)

將套箱底部用砼完全封閉，其作用不僅僅在于堵水，而且還能對套箱抽完水之后的浮力起到平衡作用。封底時(shí)采用水下砼施工澆筑技術(shù)，需要等到砼達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)才能再進(jìn)行抽水工作。

（三）套箱受力分析

假設(shè)：底模與側(cè)模使用5mm鋼板，普通Q235-A的鋼材比重系數(shù)是1：7.85，按照這個(gè)系數(shù)測算，5mm厚鋼板理論重量是5×7.85=39.25kg/㎡；槽鋼使用6.5號與8號槽鋼，6.5號槽鋼尺寸規(guī)格為高度65mm，腿寬40mm，腰厚4.8mm；每米重量為6.7kg；8號槽鋼尺寸規(guī)格為高度80mm，腿寬43mm，腰厚5mm，每米重量為8.045kg。

若把套箱底模尺寸定于3×270cm×270cm+2×259.2cm×100cm，通過計(jì)算公式可得出，底模重力為6.3KN，側(cè)模重力為28KN，6.5號鋼槽重力為3.3KN，8號鋼槽重力為24.4KN，浮力為259KN，系梁自重315KN。根據(jù)有關(guān)資料得出，護(hù)筒與水下砼的摩擦阻力為120kpa，假設(shè)護(hù)筒與砼的粘接長度為0.3m，那么護(hù)筒的摩擦阻力為678KN。當(dāng)模內(nèi)進(jìn)行抽水工作時(shí)，套箱承受向上的浮力，浮力小于套箱自重、封底砼與護(hù)筒之間的摩阻力，因此套箱圍堰在抽干水時(shí)不會(huì)上浮。并且，在澆筑系梁水下砼時(shí)，護(hù)筒與砼向下的摩阻力小于浮力，此時(shí)套箱也不會(huì)下沉。

三、施工注意事項(xiàng)

在橋梁建設(shè)的過程當(dāng)中，水下系梁項(xiàng)目較為復(fù)雜，施工人員必須具備專業(yè)性施工技術(shù)，施工材料的質(zhì)量要嚴(yán)格監(jiān)督，同時(shí)施工設(shè)備也要進(jìn)行精確調(diào)整，全面提高施工的機(jī)械化程度。

（一）確保鋼筋不受水流腐蝕

在綁扎鋼筋前，測量人員要先在墊層上放樣，施工人員再根據(jù)承臺(tái)輪廓進(jìn)行安裝定位，控制保護(hù)層的厚度。先安裝底層鋼筋，再安裝架立鋼筋，最后安裝水平鋼筋及網(wǎng)片。鋼筋安裝基本完成之后要進(jìn)行冷卻水管與傳感器的安裝。為避免鋼筋被水銹蝕，需要采用直螺紋連接鋼筋，用塑料保護(hù)帽與套筒斷頭的塑料密封蓋完全封閉。

例如某橋梁建設(shè)工程水下混凝土封底時(shí)采用了兩次封底技術(shù)，第一次封底120cm，為水下封底，第二次封底時(shí)30cm，為干封。鋼套箱下放以后，在封底之前先清理鋼套箱內(nèi)雜物，再由潛水員在水下安裝鋼護(hù)筒環(huán)形蓋板堵縫，最后進(jìn)行混凝土封底。所用混凝土為C25#水下混凝土，總封底厚度150cm。此種封底方式能夠確保套箱被抽完水后呈完全封閉空間，避免鋼筋受到河水腐蝕。

（二）準(zhǔn)確定位各物件的下沉

1、必須使用導(dǎo)向架和全站儀控制鋼護(hù)筒的下沉，使鋼護(hù)筒能準(zhǔn)確下沉到目標(biāo)位置。

2、在搭設(shè)樁基施工平臺(tái)時(shí)要考慮鋼套箱下沉?xí)r所需空間。

3、樁柱鋼套箱與系梁鋼套箱進(jìn)行拼裝時(shí)，要保證兩箱拼裝完全契合，采用電焊連接，并利用玻璃膠在焊縫處加強(qiáng)連接，確保其下沉?xí)r不會(huì)受到兩箱軸線不一致的影響。

4、在套箱下沉之前，利用高壓水槍對墩位處進(jìn)行清理，在清理完畢后進(jìn)行人工檢查，確認(rèn)目標(biāo)位置無雜物。

5、在兩箱焊接之后整體下沉?xí)r，要注意保持各吊點(diǎn)下放速度完全一致，讓箱體水平下沉，并在下沉以后檢測其是否有偏位情況，箱體必須與目標(biāo)位置完全吻合。

結(jié)束語

水下系梁的施工難度較大，需要結(jié)合實(shí)際情況采取適當(dāng)?shù)膰叻桨高M(jìn)行施工。有底鋼套箱圍堰施工技術(shù)相比傳統(tǒng)的無底鋼圍堰施工技術(shù)顯得更加靈活且具有操作性，施工也相對快捷，不僅能夠提高生產(chǎn)效率，減少水下的工作量，還能有效降低工作難度，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]季小軍.水中系梁有底鋼套箱圍堰施工技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，08：88.

[2]許炳剛.淺析水中墩系梁鋼套箱圍堰施工技術(shù)[J].門窗，2013，05：152-153