北口大橋南塔超大永臨結(jié)合鋼吊箱施工工藝

林月妙 黃勇 夏崟濠

溫州甌江口大橋有限公司 浙江溫州 325000

1 工程概況

甌江北口大橋位于溫州甌江口，是甬臺(tái)溫高速?gòu)?fù)線和溫州市南金公路兩大項(xiàng)目跨越甌江口的控制性工程，橋跨布置為230+2800+358m，主橋橋?qū)?3m。是國(guó)內(nèi)首座三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋。

南塔承臺(tái)采用啞鈴型結(jié)構(gòu)，總體平面尺寸88.0×36.8m，承臺(tái)與系梁等厚，厚度為8.0m，封底混凝土厚度2.5m，頂面高程+3.5m。鋼吊箱采用永臨結(jié)合形式，外輪廓平面尺寸為96m×40.8m，高 13.3m，壁厚 4.0～2.0m。頂標(biāo)高為 +6.3m，底標(biāo)高為-7.0m，鋼吊箱總重2235.4t，結(jié)構(gòu)示意見圖1。

橋址處最高潮位為+4.68m，最低潮位-3.51m，設(shè)計(jì)水流流速 2.36m/s，波浪 H=0.55，T=4.7s，主墩位置水深約 16m。

2 鋼吊箱方案比選

鋼吊箱在設(shè)計(jì)階段考慮為承臺(tái)施工階段為臨時(shí)鋼吊箱，主體結(jié)構(gòu)施工完成后再安裝永久防撞鋼吊箱，在施工前對(duì)設(shè)計(jì)階段考慮的臨時(shí)和永久鋼吊箱分開施工和永臨結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比選，見表1。

南塔承臺(tái)采用永臨結(jié)合的鋼吊箱施工方案，在安全上減小臨時(shí)套箱拆除以及永久防撞套箱安裝風(fēng)險(xiǎn)；進(jìn)度上可減少臨時(shí)套箱拆除時(shí)間；在成本上可減少臨時(shí)鋼吊箱的投入。采用采用永臨結(jié)合的鋼吊箱施工方案從安全、進(jìn)度、成本等方面都更具有優(yōu)勢(shì)[1]。

3 工況分析

鋼吊箱計(jì)算工況共5個(gè)，包括拼裝工況、下放工況、封底工況、抽水工況、澆筑第一層混凝土工況。

3.1 工況一：拼裝過程

荷載組合=自重

3.2 工況二：下放過程

荷載組合=風(fēng)荷載+水流荷載+波浪荷載+水頭荷載+自重

3.3 工況三：封底混凝土澆筑完成

荷載組合=風(fēng)荷載+水流荷載+波浪荷載+水頭荷載+自重+封底混凝土荷載（按照流體考慮）

3.4 工況四：完成封底抽水

荷載組合=風(fēng)荷載+水流荷載+波浪荷載+水頭荷載+浮力荷載+自重+封底混凝土荷載

3.5 工況五：澆筑第一層混凝土

荷載組合=風(fēng)荷載+水流荷載+波浪荷載+水頭荷載+自重+第一層混凝土荷載（按照流體考慮）

采用Midas/Civil及Midas/Fea進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，鋼吊箱軸對(duì)稱，取1/4鋼吊箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算即可，整體結(jié)構(gòu)模板如圖2。

表1 永臨結(jié)合鋼吊箱和分開施工鋼吊箱的優(yōu)缺點(diǎn)比選

4 鋼吊箱施工

4.1 吊箱拼裝

（1）鉆孔平臺(tái)搭設(shè)及拼裝平臺(tái)搭設(shè).拼裝平臺(tái)包含底板拼裝平臺(tái)與壁板拼裝平臺(tái)兩部分，其中底板單元塊拼裝平臺(tái)采用I25a型鋼，頂標(biāo)高為+6.3m；壁板單元塊拼裝平臺(tái)采用2HM588主梁+2I40a斜撐，標(biāo)高為+5.5m，并在壁板單元塊外側(cè)設(shè)置80cm的人行通道。

（2）底板拼裝。底板拼裝順序?yàn)槌信_(tái)中間位置向上下游方向?qū)ΨQ拼裝。分塊接縫預(yù)留1.2m面板，待型鋼梁對(duì)接完成后，面板與主梁采用塞焊的形式焊接。

（3）壁體拼裝。利用龍門吊將壁體單元起點(diǎn)至安裝位置下口通過定位碼子就位后，與定位碼子臨時(shí)焊接加以固定，上部利用手拉葫蘆與平臺(tái)固定另一端與底板或鋼護(hù)筒固定，測(cè)量觀測(cè)垂直度，若垂直度無法滿足要求，則利用手10t手拉葫蘆協(xié)助起吊設(shè)備調(diào)節(jié)壁體垂直度[2]。待垂直度滿足要求后，焊接I25a型鋼作為壁體拼裝過程中的臨時(shí)支撐。

（4）內(nèi)支撐及導(dǎo)向系統(tǒng)安裝。吊箱壁體安裝完成后，及時(shí)安裝內(nèi)支撐及導(dǎo)向系統(tǒng)

4.2 吊箱下放

（1）下放結(jié)構(gòu)安裝。鋼吊箱下放結(jié)構(gòu)由主承重梁及下放設(shè)備組成。

主承重梁在后場(chǎng)加工成整體后，再運(yùn)輸至前場(chǎng)進(jìn)行與下放吊點(diǎn)位置護(hù)筒的焊接。

根據(jù)吊箱的結(jié)構(gòu)形式及平面尺寸，鋼吊箱下放共設(shè)置下放點(diǎn)24個(gè)。

（2）下放設(shè)備安裝。鋼吊箱整體下放設(shè)備主要包括千斤頂、液壓控制泵站、下放吊桿組成，根據(jù)鋼吊箱吊點(diǎn)布置及自重按2300t考慮，采用250t千斤頂，千斤頂安裝在鋼護(hù)筒頂端平臺(tái)上，利用吊錘對(duì)千斤頂穿心孔和承重架開孔對(duì)中；采用柔性吊桿13-Ф15.2 鋼絞線。

（3）正式下放。下方前吊箱上提約20cm。割除拼裝平臺(tái)進(jìn)行下放，下放時(shí)盡量千斤頂行程同步，以保證各吊桿持力大致均衡。吊箱選擇在高平潮時(shí)入水，入水后通過千斤頂同步，保證鋼吊箱呈水平狀態(tài)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

4.3 吊箱懸掛系統(tǒng)

吊箱下放到位后下放系統(tǒng)作為懸掛系統(tǒng)，即千斤頂保持荷載，為防止吊箱偏位，及時(shí)將吊箱與鋼護(hù)筒連接固定。

4.4 封底混凝土施工

鋼吊箱整體下放完成后，將預(yù)留的鋼環(huán)板（內(nèi)徑比護(hù)筒外徑略大的圓環(huán)板）連接緊固，進(jìn)而形成鋼護(hù)筒的抱箍，并及時(shí)在鋼護(hù)筒周圍鋪設(shè)2層袋裝砼，袋裝砼采用麻袋裝干拌砼（干拌砼與水反應(yīng)后固結(jié)），對(duì)預(yù)留孔洞進(jìn)行封堵。

封底采用多套導(dǎo)管分點(diǎn)布料、逐點(diǎn)封底的方式澆筑。封底砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行拉壓桿體系轉(zhuǎn)換，并拆除吊桿，割除鋼護(hù)筒，轉(zhuǎn)入承臺(tái)干施工。

4.5 拉壓桿設(shè)置

拉壓桿設(shè)計(jì)需考慮結(jié)構(gòu)的抗浮及抗滑穩(wěn)定性?？垢∽畈焕r為抽水工況，抗滑最不利工況為澆筑第1層承臺(tái)混凝土工況，經(jīng)計(jì)算，抗浮、抗滑穩(wěn)定性均滿足要求。

拉壓桿采用雙拼[16型，每個(gè)鋼護(hù)筒設(shè)置8個(gè)，中間系梁位置鋼管樁設(shè)置4個(gè)。拉鋼吊箱下放就位后，將所有拉壓桿頂部鉸接支座與護(hù)筒焊接牢固，封底砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后割除拉壓桿，并與底部鋼護(hù)筒焊接，作為鋼吊箱承重及抗浮的安全儲(chǔ)備[3]。

5 結(jié)語

本文主要介紹了一種利用防撞套箱作為鋼吊箱的施工工藝，對(duì)于這種超大尺寸、超重的鋼吊箱的施工，在施工過程中應(yīng)仔細(xì)考慮各個(gè)施工環(huán)節(jié)，尤其是下放系統(tǒng)以及懸掛系統(tǒng)的設(shè)置。在施工過程中應(yīng)分析封底混凝土的握裹力是否足夠？在分析握裹力時(shí)，應(yīng)考慮鋼護(hù)筒上的海蠣子以及銹蝕等對(duì)握裹力的影響。在具體施工過程中，還需加強(qiáng)對(duì)施工質(zhì)量的控制，確保鋼吊箱施工順利完成。