涪江特大橋無(wú)底鋼套箱設(shè)計(jì)及施工技術(shù)總結(jié)

周 密（中鐵隆工程集團(tuán)有限公司，四川 成都 610046）

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涪江特大橋無(wú)底鋼套箱設(shè)計(jì)及施工技術(shù)總結(jié)

周 密
（中鐵隆工程集團(tuán)有限公司，四川 成都 610046）

摘 要：本文詳細(xì)介紹了橋梁水中墩承臺(tái)施工中的無(wú)底鋼套箱設(shè)計(jì)、檢算及施工方案，實(shí)際情況證明本無(wú)底鋼套箱設(shè)計(jì)及施工方案是科學(xué)合理、安全穩(wěn)定的。

關(guān)鍵詞：橋梁水中墩；承臺(tái)；無(wú)底鋼套箱；設(shè)計(jì)；檢算；施工方案

1 水中墩承臺(tái)工程概況

過軍渡涪江特大橋位于四川省綿陽(yáng)至遂寧高速公路遂寧境內(nèi)，橋址位于遂寧市南郊龍鳳電站處，過軍渡水電站樞紐下游3km，三星電廠上游約20km處，東岸屬蓬溪縣金橋鄉(xiāng)，西岸屬船山區(qū)南強(qiáng)鎮(zhèn)。該橋設(shè)計(jì)為分幅式墩，主跨為73+130+73m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，32#墩位于遂寧市涪江中部，承臺(tái)設(shè)計(jì)尺寸26m×12.8×4m，基礎(chǔ)采用三排樁基礎(chǔ)，每幅橋主墩下各設(shè)8根樁，樁徑2m。

2 承臺(tái)施工方案

橋墩位置水深5m～7m，而承臺(tái)底部高于河床不足3m。綜合上述兩點(diǎn)情況，擬采用無(wú)底單壁鋼套箱圍堰施工。施工前，采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)將河床標(biāo)高控制在承臺(tái)底下1.7m位置，鋼套箱在工廠分塊加工制作，汽車運(yùn)到鋼管樁施工平臺(tái)。在水面上50cm位置護(hù)筒和鋼管樁上焊接I20a工字鋼橫梁，鋪裝［40槽鋼縱梁作為套箱拼裝平臺(tái)，用60t履帶吊機(jī)在平臺(tái)上將鋼套箱拼裝成型。在鋼護(hù)筒上安裝鏈條葫蘆，吊架提升整體吊放沉入水中，坐落在河床上，隨后灌注封底混凝土后抽干水施工承臺(tái)。

3 無(wú)底鋼套箱設(shè)計(jì)

單壁無(wú)底鋼套箱結(jié)構(gòu)尺寸（如圖1所示）為26.2m（長(zhǎng)）×13.0m（寬）×7.76m（高），鋼套箱設(shè)計(jì)為1節(jié)，節(jié)高7.76m，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)寬度3m。鋼套箱采用δ=4mm鋼板作面板，外橫肋板采用6×70mm扁鋼，和豎向大肋采用［28a槽鋼和Ⅰ28、Ⅰ30工字鋼，背肋采用［18a槽鋼布置3根，鋼套箱內(nèi)部采用I32a工字鋼作為圍囹，在套箱長(zhǎng)邊中部設(shè)置I32a工字鋼過荷支撐。在每塊模板豎向大肋兩邊鉆Φ20螺栓孔，孔距20cm。在板與板接縫之間設(shè)置橡膠止水帶。

4 無(wú)底鋼套箱設(shè)計(jì)檢算

4.1 鋼套箱設(shè)計(jì)概況

套箱高度7.76m，套箱平面結(jié)構(gòu)尺寸按承臺(tái)平面尺寸，每邊加大0.2m，其內(nèi)壁平面結(jié)構(gòu)尺寸為26.20m×13.00m。封底砼采用C30砼，抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1.43MPa。套箱立面位置如圖2所示。

4.2 封底砼厚度計(jì)算

4.3 套箱設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）套箱高度

H=2.26+3.7+1.3+0.5=7.76m。

（2）壁板計(jì)算

水深h=5m，下端以封底砼為支撐，上端設(shè)內(nèi)撐；

靜水壓：P1=50kN/m2；

動(dòng)水壓（按流速V=2m/s）；

動(dòng)水壓為倒三角形，兩者疊加為梯形荷載，按靜水壓P1=50kN/m2取值，線荷載q=0.05N/mm2，按四邊形簡(jiǎn)支板計(jì)算。

l1=l2=500mm，板厚=4mm；

彎矩系數(shù)Mx=My=0.0368；

撓度系數(shù)f=0.00406；

彎矩系數(shù)M=Mxql2=460N·mm；

滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）圍堰計(jì)算

按均布荷載三跨不等跨計(jì)算：

q=68497/1000=68.5N/mm

斜撐傳來(lái)軸向力RA、RB和本身承擔(dān)彎矩則為壓彎構(gòu)件，其應(yīng)力為：

4.4 施工控制計(jì)算

（1）封底砼計(jì)算得1.74m，按1.5m計(jì)。

其重量G1=26.2×13×1.5×（2.3-1.0）=664t。

（2）套箱及圍堰G2

（3）封底砼與樁身握裹力

G3=2.2×π×1.5×16×10=1658t

（4）套箱抽水浮力

F=26.2×13×5.5×1.0=1873.3N

滿足要求。

（6）抽水施作承臺(tái)，承臺(tái)自重

G4=（26.2×13×4-16×π×1.12） ×2.4=3123.8t

（7）常水位的浮力

F′=26.2×13×3.7×1.0=1260t

（8）抗滑安全系數(shù)K2

不滿足要求，封底砼以下至河床面回填砂卵石，需提供承載力。

才能滿足要求。

5 無(wú)底鋼套箱施工

5.1 鋼套箱拼裝

（1）套箱拼裝平臺(tái)橫梁采用I20a工字鋼，焊接在鋼管樁和鋼護(hù)筒上，然后在橫梁上鋪裝［40槽鋼縱梁，作為套箱拼裝平臺(tái)。

（2）鉆孔樁施工完畢后，采用焊接方式將φ220鋼護(hù)筒接長(zhǎng)，高出鉆孔樁平臺(tái)3m，作為拼裝及下放套箱的主要受力體。在鋼護(hù)筒上安裝12副10t、8副20t鏈條葫蘆及套箱下放吊耳。在鋼護(hù)筒靠近套箱側(cè)焊2層型鋼套箱定位架，防止下放時(shí)套箱偏位。

（3）每節(jié)接縫處安裝橡膠止水帶，最后進(jìn)行螺栓連接。側(cè)板之間橡膠止水帶必須嚴(yán)格安裝，確保后續(xù)施工中不滲水和漏水。

5.2 鋼套箱吊放就位

下放到位前，潛水員對(duì)套箱位置河床基底進(jìn)行檢查清理、墊平，保證套箱底部盡量平整。下放過程中，用全站儀、水準(zhǔn)儀檢查套箱四角高差和軸線偏位情況，出現(xiàn)偏差時(shí)采用鏈條葫蘆反復(fù)調(diào)整、糾偏，直至滿足要求。套箱下放到位后，對(duì)其水平位置和豎直度再次進(jìn)行檢查，合格后立即焊接定位型鋼和內(nèi)撐，將其位置固定。

5.3 無(wú)底鋼套箱內(nèi)封底混凝土施工

鋼套箱下到位后，潛水員在套箱外側(cè)采用堆碼沙袋進(jìn)行封堵，然后在套箱頂平臺(tái)上布置10根Φ250導(dǎo)管灌注C30封底混凝土，厚度1.5m。封底混凝土采用從四周向中央的順序進(jìn)行施工澆注，直到澆注厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，上表面平整后，停止?jié)沧?。?dāng)封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度90%以上時(shí)，采用抽水機(jī)排出套箱圍堰中水，如發(fā)現(xiàn)有少量滲水，采用堵漏王進(jìn)行封堵，清理箱底淤泥等清理，鑿除樁頭，檢測(cè)合格后進(jìn)行承臺(tái)施工。

圖1單壁無(wú)底鋼套箱圍堰立面、平面圖

圖2鋼套箱位置示意圖

結(jié)語(yǔ)

本工程證明，無(wú)底鋼套箱在水深5m ～7m，水中承臺(tái)底與河床高差＜3m的情況下非常適應(yīng)于橋梁水中墩承臺(tái)施工，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)、檢算的無(wú)底鋼套箱能夠做到成本可控、安全穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

［1］ JTJ041-2004，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

中圖分類號(hào)：TU753

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract:This paper introduces the design， calculation and construction scheme of the steel box box in the construction of pier pile caps in the bridge water， and proves that the design and the construction scheme of the steel box is scientific and reasonable， safe and stable.

Keywords:bridge pier； pile cap； bottomless steel boxed cofferdam； design； inspection； construction scheme