閩江特大橋主墩單壁鋼吊箱圍堰

吳新華

中圖分類號：U445文獻標識碼：A文章編號：1673-0992(2009)10-245-01

摘要：運根據閩江特大橋的地形、地質及水文條件，使用單壁鋼吊箱圍堰進行基礎施工。重點介紹主墩單壁鋼吊箱的構造、組拼、下沉及應用。深水基礎的鋼吊箱施工在國內已有較成熟的經驗，但千變萬化的山川河流使其只能在某些條件下適用。在福廈鐵路閩江橋施工中，考慮山區河流的特點，分析水文、地質等多種因素，并為了確保工期，選用拼裝式單壁鋼套箱圍堰作為施工圍護，取得了較好效果。

關鍵詞：單壁鋼吊箱圍堰；深水基礎；施工

一、工程概況

閩江特大橋為新建鐵路福廈線(福建段)站前工程Ⅰ標中一座鐵路特大橋，位于福州市馬尾區和倉山區境內，沿線跨越104國道、福馬鐵路、濱江大道，斜跨閩江，再跨越福廈高速公路。閩江特大橋全長為2690.64m，跨閩江主跨為99+198+99m連續鋼桁拱，主墩43、44#墩樁基為15根φ2.5m的鉆孔灌注樁，承臺尺寸為27.2×14.6×4.5m，承臺底標高為-5.65m，承臺頂為-1.15m，主墩位處位于閩江通航深水區，河床面標高約為-10.0m，經綜合比較水中主墩承臺施工采用單壁鋼吊箱圍堰施工。

二、單壁鋼吊箱的設計

圍堰是用于水下施工的臨時性擋水設施。鋼吊箱圍堰的作用是通過吊箱圍堰側板和底板上的封底混凝土圍水，為承臺施工提供無水的干處施工環境。根據鋼吊箱使用功能，將其分為底板、側板、內支撐、吊掛系統四大部分。其中，側板、底板是鋼吊箱圍堰的主要阻水結構并兼作承臺模板。封底混凝土作為承臺施工的底模板，吊箱側板作為承臺施工的側模板。

1.底板作為一個整體布設面板，面板被肋分成區格400×1600。底板的作用一是與側板共同組成阻水結構，變承臺及部分墩身水上施工為陸上施工，二是作為吊箱、承臺的承重結構。吊箱底板分成五塊，吊箱底板由底模托梁和底模組成。底板平面凈尺寸為27.2?m×14.6m，底板高0.328m，重量為59.5噸。底模托梁為井字梁結構，縱橫邊梁各設2道，縱橫中梁各設4道。縱梁和橫梁之間分別設置∠75×50×6角鋼加勁肋。頂板為δ=8mm鋼板。橫梁與縱梁均用焊接，底板與側板之間均用Ф22螺栓連接。吊桿設在分配梁上，吊桿采用Ф32的930級高強度精軋螺紋鋼，共12根。

2.側板采用單壁結構。側板高度方向分為上、下兩層，分別為3.70m、7.30m。每層分為8塊，其中長邊和短邊各4塊。側板總重146噸。分塊的原則主要是為了便于加工和運輸，避免產生超標變形，所以分塊較小。吊箱下層側板與底板及上、下層側板之間的水平縫和豎縫均采用螺栓連接，縫間設置8mm(壓縮后為3～4mm)泡沫橡膠墊以防漏水。側板的作用是與底板(包括封底混凝土)共同組成阻水結構，變承臺及部分墩身水上施工為陸上施工，另一作用是兼做承臺施工的外模板。

3.內支撐系統由內圈梁，水平支撐、內支撐桁架和邊支架組成。總重為59.6噸。內圈梁：內圈梁設一層，設在吊箱側板的內側，高程為6.80m處，焊在側板內壁鋼板上。內圈梁的作用主要是承受側板傳遞的荷載，并將其傳給水平斜撐桿。

水平支撐：為井架形支撐結構，分三層。橫向每層三排，縱向每層四排。底層桿端與內圈梁焊接連接成一體，由鋼管組成。第二、三層桿端焊在側板內壁鋼板上。每根支撐鋼管穿過內支撐桁架和邊支架，主要由內支撐桁架和邊支架支撐。

4.吊掛系統由分配梁、吊桿1、吊桿2，及鋼護筒組成，吊掛系統的作用是承擔吊箱自重及封底混凝土的重量。分配梁：分配梁共計6根，均設在鋼護筒頂，每根由2I45b組成。分配梁支點焊接于護筒上，并在兩端加斜支撐于護筒上。分配梁的作用是將精軋螺紋鋼傳遞的荷載(通過護筒)傳遞至基樁。

吊桿1：吊桿1是由?φ32?mm精扎螺紋粗鋼筋及與之配吊的連接器、螺帽組成，共12根吊桿，重2.9噸，吊桿下端固定到底板的托梁上，上端固定到吊掛系統的分配梁上。吊桿2：吊桿2由I22a作吊桿，長8.50m。?∠100×100×10作輔桿，于之構成斜三角形，焊接在底板龍骨上，每個鋼護筒周圍焊接4根吊桿共計60根，三面圍焊。吊桿2在吊箱下放到位后于護筒焊接進行體系轉換，為重要受力結構。水下封底后將吊桿與護筒焊點引到封底砼面，割除以上部分進行承臺鋼筋施工。吊桿的作用是將吊箱自重及封底混凝土的重量逐級傳遞給護筒。在使用前做試驗，滿足施工要求方能施工；在施工過程中，對吊桿要充分保護好，禁止碰撞，以免影響施工的安全。

5.吊箱定位系統鋼吊箱下沉入水后受流水壓力的作用，吊箱圍堰會向下游漂移，為便于調整吊箱位置，確保順利下沉，在吊箱側板內壁與鋼護筒之間設上下兩層導向系統，第一層設在距圍堰底板2.00?m處，第二層設在距圍堰底板6.00?m處，每層8個導向。定位系統由導向鋼板、定位孔、定位器(短型鋼)及調位千斤頂組成。導向板為厚度δ＝16mm鋼板，端部制成圓弧，分別焊于吊箱4個角部位的縱、橫內圈梁上，導向板端部至鋼護筒外壁之間留一定的空隙；定位孔是利用吊箱底板上靠上游的前排3個護筒孔洞作為定位孔，其位置必須和護筒-2.50m處位置保持一致；導向鋼板及定位孔的作用是控制下沉吊箱的平面位置。調位時用調位千斤頂進行。定位是在吊箱下沉到位后，封底混凝土凝固前，為防止水流壓力、波浪力及靠船力等動荷載對自由懸掛的鋼吊箱發生撓動，影響封底混凝土質量而設置固定裝置。定位主要利用鋼護筒的穩定性將下沉到位的鋼吊箱通過定位器與4個角的鋼護筒連成整體達到鋼吊箱的定位。

三、水下混凝土封底

當套箱下沉到位后，進行底板與鋼護筒之間的縫隙堵漏，堵漏采用10cm直徑的布袋填裝1:1的砂漿砼填塞縫隙。然后進行水下混凝土封底。封底時設5個導管插點，從上游側向下游側推進灌注。為了保證封底效果，在C20混凝土中摻入速凝劑，保證混凝土在深水下不離散。

四、結束語

單壁、拼裝式鋼吊箱作為一種深水基礎施工的圍堰形式，從施工過程、使用情況和實用結果來看，具有許多優點:(1)不受河床地形、地質的限制。(2)單壁拼裝板塊的重量小，施工中不需要大型的水上浮運和起吊設備。(3)充分利用鉆孔平臺就可完成套箱施工的全過程，直至墩身施工完畢。(4)可實行工廠化加工，多點平行作業。(5)使用效果好。封底抽水設置井s架形內支撐后，鋼套箱無變形，滲水量少。(6)與設計雙壁鋼堰相比，可節約大量鋼材，節省水上浮運、起吊作業施工費用，具有顯著的經濟效益。采用螺栓組拼，承臺以上的拼裝板塊均可回收重復使用。

參考文獻：

閩江橋施工組織設計方案