高樁承臺鋼砼組合吊箱施工技術(shù)研究與應用

田先將TIAN Xian-jiang

（中鐵十五局集團第三工程有限公司，成都 610097）

1 工程概況

馬古富力大橋位于坦桑尼亞境內(nèi)維多利亞湖上，連通姆萬扎省基貢戈-布西西地區(qū)，主橋為100+160+160+100m懸灌梁，主墩位于湖汊中央，下部結(jié)構(gòu)為群樁承臺、雙室空心墩身，主墩附近水深超過10m，淤泥深度10～40m不等，大多數(shù)時候湖面有較大風浪，本項目承臺設(shè)計為部分位于水面以下，考慮到施工環(huán)境的特殊性，通過綜合比對各方案優(yōu)劣，最終選定“高樁承臺鋼砼組合吊箱”作為承臺圍堰，本橋主墩吊箱圍堰平面布置見圖1所示。

圖1 吊箱圍堰平面布置圖

2 工藝流程

工藝流程及各工序邏輯關(guān)系見圖2所示。

圖2 吊箱法施工承臺工藝流程圖

3 各關(guān)鍵工序控制要點

3.1 樁基施工

關(guān)鍵控制點：如何將樁基施工對組合吊箱下放的負面影響降至最低。

樁基的垂直度至關(guān)重要，若控制不好，最直觀的影響是吊箱下放過程中極有可能剮蹭護筒壁，造成無法安裝氣囊，不能正常止水，甚至吊箱無法完全就位，情節(jié)嚴重的甚至造成吊箱傾覆的重大安全隱患。

護筒連接質(zhì)量要高度重視，焊縫不宜有突出或尖刺，不宜采用外側(cè)夾板焊，前者有劃傷或刺破氣囊的風險，后者除了會劃傷氣囊外還會造成氣囊無法密貼護筒周邊導致漏水。

3.2 吊箱底板現(xiàn)澆支架安裝

關(guān)鍵控制點：擱置牛腿如何才能方便安拆且合理受力。

所有護筒開窗底部標高一致，并且所有擱置牛腿均穿過護筒軸心位置，盡可能使整個現(xiàn)澆支架平衡受力，能最大限度地減小拆除時出現(xiàn)卡死或摩擦過大無法抽出的風險。

3.3 吊箱底板現(xiàn)澆

關(guān)鍵控制點：現(xiàn)澆底板施工質(zhì)量的主要控制要素。

首先，確保預埋件的數(shù)量和埋設(shè)精度。本項目主要預埋件有：剪力健、拉壓桿、下吊耳連接、止推塊、氣囊出氣口、側(cè)模安裝槽、集水井等相關(guān)聯(lián)預埋件，任何一個預埋件均應確保數(shù)量、位置埋設(shè)準確，否則找不到替代，對吊箱的下放增加不可估量的難度。

其次，加強控制混凝土的澆筑質(zhì)量。重點控制混凝土密實度，由于施工面積超1000m2相對較大，厚度僅38cm相對較小，為了確?；炷潦┕べ|(zhì)量，現(xiàn)場采取的主要措施有：分班作業(yè)防止人員疲憊控制不到位、加密夜間照明設(shè)施防止視線盲區(qū)、工班長分區(qū)管理避免管控漏洞、超量配備澆筑工具出現(xiàn)損壞能及時更換等。

3.4 吊箱鋼側(cè)模安裝

關(guān)鍵控制點一：如何實現(xiàn)超大型鋼模板無縫拼接。

本項目超大型模板處于犄角位置是設(shè)計為相互卡扣，若所有模板逐塊安裝，最后兩塊模板大概率不是間隙不足就是無法密貼，對于需下水作業(yè)的吊箱來說以上兩個問題都是致命的。有效的解決辦法是采取從某個角開始到對角結(jié)束，并且將最后犄角位置合模的兩塊模板用兩臺履帶吊同步安裝的方式。

關(guān)鍵控制點二：如何有效防止鋼側(cè)模間、側(cè)模與底板間縫隙漏水。

因吊箱需部分入水作業(yè)，若控制不好鋼模板之間以及鋼側(cè)模與吊箱底板之間縫隙則極易出現(xiàn)漏水，為此現(xiàn)場多措并舉，最終實現(xiàn)了理想的止水效果。其一是底板上留設(shè)側(cè)模卡槽，增強側(cè)模與底板之間的嵌合度；其二側(cè)模安裝前，在側(cè)模卡槽每處側(cè)模拼接部位制作30cm見方的灰餅，其間鋪設(shè)干硬性砂漿，利用側(cè)模自重將干硬性砂漿壓實，如此可以有效避免側(cè)模與底板間因操作誤差出現(xiàn)高度不一致不能密貼；其三是側(cè)模之間、側(cè)模與底板之間均墊有慢速膨脹性止水膠墊，此膠墊的承壓效果和后期止水效果上大大優(yōu)于各種快速膨脹材料；其四是吊箱整體起吊前務(wù)必先將底板與鋼側(cè)模之間加強整體受力的反拉桿全部上緊，防止吊箱起吊后因底板集中受力變形，造成底板脫離側(cè)模的問題。

3.5 下放系統(tǒng)安裝

本項目下放系統(tǒng)自下而上由吊耳組件、扁擔梁、鋼絞線、托梁、千斤頂組成，各組件關(guān)系見圖3所示。

圖3 下放系統(tǒng)圖

關(guān)鍵控制點：如何提高下放系統(tǒng)的安全可靠性。

吊耳組件須保證焊接質(zhì)量及安裝姿態(tài)，吊耳間距須與扁擔梁相匹配，吊耳孔須圓潤避免產(chǎn)生應力集中，吊耳厚度或前端寬度不得小于設(shè)計要求。

扁擔梁各焊縫須飽滿，錨墊板寬度、厚度須滿足設(shè)計要求。

鋼絞線孔位須上下對應，錨固端夾片務(wù)必全部全程處于夾緊狀態(tài)，務(wù)必確保每根鋼絞線均處于同步受力狀態(tài)。

托梁設(shè)計為一端張拉另一端反拉，安裝部位務(wù)必準確且整體水平，不得出現(xiàn)鋼絞線位置偏移斜拉，造成扁擔梁擠壓護筒的現(xiàn)象。

千斤頂連接管線長度足夠且進行可靠保護，液壓油及時更換，專人操作。

針對以上各種問題，最有效的解決辦法是提前核算各部位受力，確保各組成部件型號、材質(zhì)有足夠的安全儲備，確保各部件安裝狀態(tài)及工作性能滿足設(shè)計要求，任何部位出現(xiàn)問題都極有可能引起蝴蝶效應，進而造成不可估量的嚴重后果。

3.6 模板支架拆除

本項目模板支架寬28.5m，長36m，區(qū)域湖水深超過10m，模板支架到鋼棧橋間距約2m。

關(guān)鍵控制點一：方管、底模板如何實現(xiàn)安裝時穩(wěn)固而拆除時順利脫落。

在吊箱底模板安裝時，應確保各構(gòu)件安裝牢固，分配梁、方管、木模板之間均采用淬火鐵絲綁扎。在保證牢固的前提下，為了降低拆除困難，方管與分配梁之間采取滿扎，但木膠板與方管之間只對四角、周邊部位進行綁扎，且木膠板與方管之間綁扎的淬火鐵絲接頭部位不能伸入混凝土方向。

底模板拆除前，將固定分配梁、方管、木模板之間的淬火鐵絲全部剪斷，解除彼此之間的束縛，如此吊箱底板提升時，分配梁、方管因自重保持原位不動，木模板也能輕松拆除。

關(guān)鍵控制點二：如何在支棧橋與吊箱間空隙狹小的情況下安全、順利拆除縱向分配梁。

縱向分配梁長度30m，湖水深度超過10m，若直接抽出，極有可能插入淤泥內(nèi)無法抽出。在綜合考慮保證施工安全和不影響縱向分配梁后期使用的前提下，將其縱向切割成三段，切割位置分別位于第二、三根樁擱置牛腿的拼縫處，如此三段長度分別為11.25m、7.5m、11.25m。選此處的考慮主要有四點：其一，方便切割操作，人在護筒內(nèi)即可完成操作；其二，無需增加投入更多設(shè)備；其三，只需起吊端頭偏移少許，緩緩落鉤至尾端落入水中即可，拆除過程未增加任何安全隱患；其四，再次使用前對接焊部位仍位于擱置牛腿上，只需對縫焊接即可滿足要求，不存在安全、質(zhì)量隱患。

3.7 吊箱下放

關(guān)鍵控制點：如何控制吊箱底板整體同步、平穩(wěn)下放。吊箱下放分四個步驟，提離分配梁→吊箱整體提升25cm→下放至距水面10～40cm→下放到位并固定。

對下放系統(tǒng)、模板結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)間連接做全面檢查，確保下放系統(tǒng)各構(gòu)件均處于安全工況，確保提升過程無多余約束，并對關(guān)鍵部位進行加強，條件允許的情況下對最關(guān)鍵部位盡量做成超靜定結(jié)構(gòu)。

第一步，將吊箱整體提離分配梁2～5cm，檢查各千斤頂及各組件受力情況，對受力不合理的千斤頂及周邊千斤頂進行系統(tǒng)調(diào)整，確保每個千斤頂受力情況與理論應力相對應。

第二步，吊箱整體提升至25cm，方便模板支架拆除，考慮吊箱提升完成后需要留足一個禮拜時間拆除吊箱底部模板支架，拆除人員需要進入吊箱下面施工，為了確保施工人員的安全，需在吊箱提升25cm后進行臨時固定，固定措施主要有：護筒周邊插入木楔，臨時焊接拉壓桿，有效抵消水平風荷載對吊箱造成的不均勻受力。

第三步，吊箱平穩(wěn)下放至距水面10～40cm，再次核實每臺千斤頂?shù)氖芰η闆r，排除異常后進行下放最后一步的準備工作。主要有：氣囊姿態(tài)梳理，防止扭曲或被擠壓；導向桿單端焊接，降低入水后水浪、大風等外部荷載對吊箱的干擾；排查吊箱底板與鋼側(cè)模之間和剛側(cè)模彼此間縫隙是否變寬，若有提前處理，或記錄部位方便入水后找準位置對癥下藥。

第四步，下放至設(shè)計位置，確定標高無誤后迅速對吊箱進行固定，主要固定部位為拉壓桿和導向桿。本項目為了便于拉壓桿水下安裝，特意設(shè)計成下部為插銷、上部為電弧焊的方式，下放之前將下部安裝上，就位后迅速焊接。

3.8 止水施工

關(guān)鍵控制點：入水1.1m施工吊箱如何實現(xiàn)無水施工環(huán)境。

護筒周邊采用氣囊作為主要密封材料，局部關(guān)系見圖4所示。氣囊安裝在現(xiàn)澆底板與護筒之間縫隙處，待氣囊充氣完成后在其上澆筑環(huán)形封堵混凝土，旨在保護氣囊不受電焊破壞。為了防止氣囊漏氣或壓力不足產(chǎn)生松動，所有氣囊自充氣完成開始直至澆筑混凝土全過程需保持氣壓不低于0.8MPa。

圖4 護筒周邊與現(xiàn)澆底板間隙防水示意圖

鋼側(cè)模間以及鋼側(cè)模與吊箱底板間采用止水膠墊作為主要密封材料，輔以硬防水，并對外側(cè)模進行兩道硬加固。第一個加固措施是每處拉壓桿預埋鋼板處，下放前焊一根10號工字鋼，外端頂住鋼側(cè)模，見圖5所示；第二個硬加固是無拉壓桿部位的加密內(nèi)撐，見圖6所示，當?shù)谝粋€措施不能確保每1.5m間距有一處內(nèi)撐時增設(shè)，提前預埋鋼筋頭，輔以三角鋼楔子進行加固，可有效減小模板側(cè)向彎曲，進而引發(fā)漏水問題。

圖5 有拉壓桿處底板與鋼側(cè)模間防水示意圖

圖6 無拉壓桿處底板與鋼側(cè)模間防水示意圖

3.9 體系轉(zhuǎn)換

關(guān)鍵控制點：何時拆除千斤頂最合適。

吊箱下放就位后，按工序前后次序應是：焊導向桿，焊拉壓桿，安裝氣囊并充氣，澆筑水下封堵混凝土，抽水及止水，清理吊箱，焊接剪力健，切割鋼護筒，鑿樁頭。按受力最合理狀態(tài)考慮，在剪力健均勻焊接了超過三分之一的數(shù)量時拆除千斤頂最為合適。

焊導向桿和拉壓桿的主要目的是抵消側(cè)向水壓力、波浪、水平風力對吊箱的擾動，拉壓桿靠近現(xiàn)澆底板端是插銷連接，對吊箱的固定效果有限，結(jié)構(gòu)抵抗力不足以代替千斤頂。只有在焊接了一定程度的剪力健后，使剪力健與護筒有效連接，并使連接抵抗力遠超千斤頂全程最大受力狀態(tài)，此時拆除千斤頂才能在給吊箱提供合理的安全保障。

4 結(jié)語

實踐證明，本項目采用“高樁承臺鋼砼組合吊箱”圍堰施工承臺收效理想，此方法操作簡便，省工省時，并且足夠安全可靠?？梢灶A見，即便環(huán)境再惡劣數(shù)倍依然可以毫無顧慮地采用此方法，并能起到事半功倍的效果，避免了投入大量的大型設(shè)備。