大橋深水承臺鋼吊箱設計及施工研究

張 勇

(廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001)

0 引言

鋼吊箱設計與施工的主要目的是在承臺上進行無水施工，但不同工程往往對應不同的設計與施工方法，需要根據工程實際情況來選擇。此外，在實際施工中，也會由于各方面復雜因素而出現一系列問題，若未能有效控制這些問題，則會引起質量與安全問題，造成不必要的損失，甚至是人員傷亡。因此，需要結合具體案例來分析鋼吊箱設計與施工要點，如底板安裝時的焊接施工控制，圍堰內施工中的混凝土施工控制等。通過對這些要點的分析總結，一方面能保證工程順利完工，達到預期的質量目標；另一方面對深水承臺鋼吊箱設計與施工水平提高也有重要意義。

1 工程概況

某大橋總長515.25 m，雙幅分離式，采用[2×40+(100+185+100)+40]m孔數及孔徑，共6跨，橋面全寬29.6 m。下構2#、5#過渡墩采用矩形雙柱式墩，3#、4#主墩采用雙肢薄壁實體墩，主墩采用整體式基礎，過渡墩采用分離式基礎；1#墩采用雙柱式基礎，樁基礎；0#橋臺采用樁基礎；6#橋臺左幅采用樁基礎，右幅采用U型橋臺，擴大基礎。3#墩、4#墩均位于水中，采用搭設棧橋及鋼平臺方式施工樁基，再利用鋼平臺進行鋼吊箱圍堰施工。3#、4#的主墩承臺為整體式，承臺底面標高均為150.0 m，承臺頂面標高均為155.0 m，承臺厚度為5 m，結構尺寸為(37.95×16.5×5)m。

2 大橋深水承臺鋼吊箱設計

根據水文站提供的水文資料，結合觀察記錄，鋼吊箱設計條件如表1所示。

按四邊形對鋼吊箱平面進行設計，堰體采用單壁結構。圍堰壁板平面輪廓尺寸每邊比承臺寬5 cm。沿周長可以分成共54個單元，長、寬各36個和18個，單塊最大、最小重量為3.65 t和1.44 t。圍堰設置兩道內支撐，其中心標高為155.7 m、152.7 m。

3 大橋深水承臺鋼吊箱施工

3.1 工作平臺搭設

采用鋼護筒直接搭設工作平臺，先在主墩各鋼護筒沿順橋向焊接長度為50 cm的Ⅰ28a型鋼牛腿，作為臨時支撐平臺，在完成下方以后，可作為施工操作平臺。

3.2 底板安裝

在拼裝底板之前，先在各鋼護筒沿順橋向焊接長度為50 cm的Ⅱ28a鋼牛腿，以此作為縱向和橫向的主梁、次梁與底板下放時的支撐平臺。用汽車將底板運輸到墩位，再用汽車吊進行下放安裝，然后在鋼護筒套入底板，下放至標高以后，設置吊掛系統，用螺紋鋼吊住底板上的縱向主梁，對平面位置與標高進行調整，第一塊底板在安裝完畢后，采用相同方法對與之相鄰底板進行安裝。

在吊箱放出壁板具體位置，由吊車逐塊安裝側壁，在吊裝時，需對各壁板實施精確定位，嚴格控制垂直度，各壁板調整至指定位置后，先用Ⅰ20a槽鋼對鋼護筒和壁板實施點焊固定，槽鋼和壁板形成穩定可靠的結構，初步加固壁板[1]。在拼裝時，先對相鄰的面板進行點焊，在每個壁板都調節完畢后，統一實施焊接，采用焊接的方法對壁板與底板進行連接，構成整體。

3.3 鋼圍堰拼裝

3.3.1 安裝懸吊系統

在圍堰的頂部布置吊點，由液壓千斤頂進行下放，布置如圖1所示。

圖1 圍堰吊點布設示意圖(單位：mm)

3.3.2 第一節拼裝

在底板測放輪廓線與位置線，對稱拼裝。安裝時控制好垂直度與平面位置，檢測確認合格后連接并固定。對鋼圍堰間拼裝縫進行雙面滿焊，檢測滲透狀況，采取必要的措施避免變形，比如先進行對稱跳焊，再進行補焊，直到滿焊。

3.3.3 抗拉壓柱裝置安裝

由雙拼Ⅰ20槽鋼加工而成，和鋼護筒之間的連接采用雙拼Ⅰ20a，其底端和吊箱的底板直接焊接，上部在各鋼護筒布置滑槽，在吊箱下放至指定位置后，進行焊接加固，均為雙面滿焊。

3.4 鋼圍堰下沉

鋼圍堰下沉通過首節、次節拼裝下放，安裝內支撐，懸浮拼裝接高頂節，再下放到位，鋼圍堰下放需設置8個千斤頂，16個吊點，下放到位后鋼吊箱澆筑封底混凝土及澆筑承臺則需要36個吊點。

3.5 側模安裝

在底模下放至指定位置，且潮水退出以后，清理板上所有殘留物，并對側模的邊線與定位卡進行準確的測量放樣。對于側模安裝順序的確定，應充分考慮潮水漲退時機，在進行分塊安裝時，應采用纜風繩預防大幅擺動，調整好模板的具體位置與垂直度后，與內撐梁的位置和護筒進行焊接固定，外側與雙拼45a工字鋼進行連接固定。采用相同的方法安裝相鄰的側模，接縫內填充橡膠皮，在合龍之后做必要的防滲處理。進行封底施工前，需對側模進行臨時支撐，以免受施工干擾而發生移位。按照上、下兩層布置支撐，其中，上層采用內撐桁架，下層采用鋼護筒[2]。

3.6 圍堰內施工

在圍堰下沉至指定位置后，進行封底、抽水和承臺與墩身等的施工。

3.6.1 材料

混凝土應有良好流動性，坍落度在18～20 cm范圍內，砂率應保持在45%～48%范圍內，強度等級為C30。

3.6.2 導管布置

按5 m的要求控制導管有效作用半徑，導管布置完畢后其作用范圍必須覆蓋整個澆注區域。圍堰的內壁和鋼護筒之間應有一排導管，使封底厚度可以滿足要求，避免滲水。鋼護筒的外側壁應和導管保持合適的距離，促進混凝土能夠均勻擴散。

3.6.3 施工順序

施工順序為：先進行環向閉合，再進行中間補充。導管的封口按照由下游側至上游側的方向不斷推進，在一根導管完成封口后，對與其相鄰的導管進行封口時，先對待封口導管底部混凝土實際標高進行測量，以結果為依據對導管底口實際高度進行重新調整。

灌注順序為：因混凝土的實際生產量有限，每個導管無法同時進行灌注，所以應采取分項逐根灌注的方法進行施工，按照從低處到高處的順序逐個灌注，并從周邊到中間，這樣能防止基底上的浮漿在基礎邊緣大量集中。圍巖中由下游位置開始進行導管點布置，布置數量為4個，開盤后先用首批料封底，然后連續實施灌注，中途不得間斷。對于封底的混凝土，其絕大部分由前16個點負責完成，之后的點用于找平與補料，如果這16個點存在不能顧及的位置，則借助之后的澆筑點實施灌注。封底時應做好多點測量，隨時掌握混凝土實際流動方向及其高程狀態，首批料灌注開始后，必須連續進行，中途不能中斷。在導管結束封口之后，根據要求的時間實施補料，相同導管兩次灌注時間間隔不能超過0.5 h，封底混凝土施工順序如圖2所示。

圖2 封底混凝土施工順序示意圖

3.6.4 標高控制

在封底結束以后，混凝土頂部標高往往很難達到完全一致，需要將頂部實際標高嚴格控制在-20 cm～+10 cm的允許范圍之內。此外，在抽水完畢之后，還要進行二次找平，保證圍堰的密封性和承臺底部的平整性。

4 結語

本大橋深水承臺鋼吊箱圍巖設計與施工，在經濟技術方面與現場組織施工方面均取得成功，有效保證了承臺質量，尤其是鋼吊箱圍堰設計，在保證質量與安全的同時，降低了成本，可為類似承臺施工提供參考借鑒。