鋼吊箱在大灣連江大橋承臺施工中的應(yīng)用

羅致?lián)P 中交第四航務(wù)工程局有限公司總承包分公司

1.工程概況

廣州從化至清遠(yuǎn)連州高速公路項(xiàng)目中的大灣連江大橋中心里程樁號為K123+141.7，起訖樁號為K122+669.40～K123+614.0，全橋共8聯(lián)：25+(3×25)+(64+2×118+64)+(4×25)+3×（4×25）+25m；上部結(jié)構(gòu)第三聯(lián)采用預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)梁（剛構(gòu)）箱梁，其余聯(lián)采用預(yù)應(yīng)力砼簡支小箱梁。

大灣連江大橋6#墩在連江中，為滿足6#墩下構(gòu)及連續(xù)梁施工需要，在大灣連江南岸已完成鋼棧橋及施工平臺。因6#主墩必須在水中完成施工，工期壓力較大，綜合進(jìn)度、安全、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)各方面進(jìn)行比選，最終采用了帶底板的單壁鋼吊箱圍堰進(jìn)行施工，投入2套鋼吊箱。

2.鋼吊箱設(shè)計(jì)

鋼吊箱由底板、側(cè)板、內(nèi)支撐、圍囹、連通管、懸吊系統(tǒng)等組成。鋼吊箱設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。鋼吊箱平面為圓端矩形，內(nèi)壁平面尺寸為14.85m×8.7m，吊箱高5.7m。鋼吊箱側(cè)板設(shè)置2層，分為12塊。底板平面尺寸8.7m×14.85m，分為4塊。連江正常水位為+39.6m，近幾年汛期最高達(dá)到+45m，洪水上漲及退去時(shí)間皆為1～2d，連江水流流速：3.5m/s。

（1）鋼吊箱底板。底板在工廠加工完畢后運(yùn)至現(xiàn)場進(jìn)行安裝，塊與塊之間的分配梁必須全部用栓接形式，底板面板之間用連續(xù)焊接，面板與底分配梁每10cm焊接2cm，底板與護(hù)筒間預(yù)留10cm空隙。

表1 鋼吊箱設(shè)計(jì)參數(shù)

（2）鋼吊箱側(cè)板。鋼吊箱側(cè)板高5.7m，在施工現(xiàn)場進(jìn)行組裝。側(cè)板和側(cè)板采用栓接形式，側(cè)板豎肋及外側(cè)大橫肋采用S8.8級M20高強(qiáng)螺栓分別連接。

（3）內(nèi)支撐。鋼吊箱標(biāo)高為+42.5m的地方設(shè)置1層內(nèi)支撐，內(nèi)支撐采用φ300×10mm螺旋焊管。

（4）懸吊系統(tǒng)。由橫橋向護(hù)筒上設(shè)置4組（每組2片）貝雷，4組2I36a工字鋼上承重梁，4組2I22工字鋼下承重梁，12根φ32高強(qiáng)精軋螺紋鋼筋（級別為PSB785）吊桿、千斤頂、反力架組成。鋼吊箱下放過程中設(shè)置8根吊桿，封底時(shí)共設(shè)置12根吊桿。

（5）上下通道及臨邊防護(hù)。鋼平臺與鋼吊箱上下通道采用槽鋼焊接而成的一字型爬梯，爬梯兩側(cè)設(shè)置扶手。套箱內(nèi)人員上下采用L5角鋼焊接而成的垂直掛梯，并設(shè)置防墜器作為安全防護(hù)。鋼吊箱圍堰臨邊防護(hù)采用槽鋼水平焊接于模板頂部，間距2m，上面滿鋪木板或鋼板，并于兩側(cè)用φ48mm鋼管焊接護(hù)欄，護(hù)欄高度≥1.2m。

3.鋼吊箱承臺施工

3.1 施工工藝流程

承臺鋼吊箱施工工藝流程為鉆孔平臺拆除→安裝牛腿和底承重梁、拼裝底板→安裝貝雷、上承重梁、吊桿、千斤頂→安裝側(cè)板→鋼吊箱下放及導(dǎo)向架安裝→安裝圍囹及內(nèi)支撐→封底混凝土→承臺鋼筋綁扎、澆筑混凝土→拆除鋼吊箱側(cè)板。

3.2 施工方法

（1）鋼吊箱加工制作與運(yùn)輸。鋼吊箱在廠家加工完成，運(yùn)送現(xiàn)場后進(jìn)行拼裝下放。

（2）鉆孔平臺拆除。①從上向下依次拆除拆除平臺上部結(jié)構(gòu)，割除上下平聯(lián)和斜撐后拔出鋼管樁，完成平臺拆除；②對河床底標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，必要時(shí)用長臂挖機(jī)或抽砂泵對河床進(jìn)行清理，保證鋼吊箱順利下放。

（3）安裝牛腿和底承重梁、拼裝底板。①牛腿焊接采用吊籃作為平臺進(jìn)行作業(yè)，吊籃固定于鋼護(hù)筒上；②底承重梁為2I22a工字鋼，使用履帶吊吊放至鋼護(hù)筒牛腿上，須確保各排承重梁順橋向相互平行；③底承重梁完成安裝后，利用鋼護(hù)筒搭建臨時(shí)操作平臺，再用履帶吊分塊吊裝鋼吊箱底板，進(jìn)行底板拼裝施工。底板就位后，進(jìn)行底板分配梁焊接，最后將面板滿焊連接。

（4）安裝貝雷、上承重梁、吊桿、千斤頂。①由橫橋向護(hù)筒上設(shè)置4組貝雷梁，每組2排貝雷；每組上承重梁設(shè)置3個(gè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)間距3.7m，共設(shè)12個(gè)吊點(diǎn)；吊桿采用φ32mm高強(qiáng)精扎螺紋鋼筋，長度9m；所有吊桿須在鋼吊箱下放前安裝就位；②用吊車掛住吊桿頂端豎直下放，固定吊桿后，將吊桿反力架安裝在承重梁上，將吊桿擰上錨具至反力架處；將千斤頂安裝在反力架并固定，每個(gè)吊點(diǎn)安裝1臺千斤頂(25t)后，完成懸吊系統(tǒng)安裝工作。

（5）安裝側(cè)板。①底板和側(cè)板、下層側(cè)板與上側(cè)板板、側(cè)板與側(cè)板間均采用栓接方式；②底板安裝完畢后，測量放樣出承臺四個(gè)角點(diǎn)，定出承臺的輪廓線。側(cè)板安裝從邊角處開始，依次向另一端安裝，在安裝過程中，從側(cè)板頂口臨時(shí)用槽鋼焊接在鋼護(hù)筒或者平臺上，以固定側(cè)板，防止歪斜。下層側(cè)板安裝后，待側(cè)板垂直度和頂口尺寸檢驗(yàn)合格后，方可繼續(xù)下步施工。

（6）鋼吊箱下放及導(dǎo)向架安裝。①鋼吊箱下放施工時(shí)，必須確保所有上下螺母擰起高度一致，在螺母開始受力前，先全面檢查每個(gè)固定墊板是否均頂緊螺母，在確定所有錨具共同受力后，再繼續(xù)頂升或回落千斤頂，以保證所有吊點(diǎn)同時(shí)、共同受力。②導(dǎo)向架共設(shè)置10個(gè)，采用I22a工字鋼一端焊接在鋼護(hù)筒上，另一端距鋼吊箱側(cè)壁1cm。當(dāng)鋼吊箱下放超過2m時(shí)，暫停下放，待第二層導(dǎo)向架焊接完畢后，再繼續(xù)鋼吊箱下放。

（7）安裝圍囹及內(nèi)支撐。按照短邊、長邊依次完成側(cè)板圍囹安裝，最后安裝四角斜撐，圍囹之間采用滿焊連接，圍囹連接處設(shè)置加勁板。支撐之間、支撐與圍囹之間連接采用滿焊，支撐與圍囹連接處加焊加勁板。鋼吊箱下放到位后，安放所有千斤頂和錨具，使所有吊桿共同參與受力，同時(shí)設(shè)置水平限位裝置，固定鋼吊箱位置。

（8）封底混凝土施工。①在鋼吊箱下放就位后，潛水員潛入水中，用兩個(gè)半圓弧形夾板進(jìn)行堵漏，封堵夾板安裝就位后，為防止漏漿，用細(xì)袋裝砂堵住封堵板和鋼護(hù)筒之間的縫隙。刷除鋼護(hù)筒上的聚集物和銹斑，用水槍沖散并徹底清理底板上的沉積物；②封底混凝土強(qiáng)度為C20，高1.2m，單個(gè)鋼鋼吊箱封底混凝土144.74m3。封底混凝土澆注采用剛性導(dǎo)管、泵送混凝土法施工；③封底后處理。封堵吊桿孔隙及連通孔：由潛水員潛入水中，用棉絨塞堵吊桿孔，將橡膠墊塊塞放在連通孔上，安裝好蓋板，最后擰緊螺栓；采用水泵將水抽出，封底混凝土表面起伏情況按設(shè)計(jì)標(biāo)高人工找平；鋼護(hù)筒割除，樁頭鑿除，采用風(fēng)鎬或人工破除樁頭達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，同時(shí)要求達(dá)到混凝土新鮮面。

（9）承臺鋼筋綁扎、澆筑承臺混凝土。按圖紙和規(guī)范要求完成承臺鋼筋綁扎，安裝布置好承臺冷卻管后，承臺混凝土分兩層澆筑完成。

（10）拆除鋼吊箱側(cè)板。①因底板拆除須水下作業(yè)時(shí)間較長及作業(yè)空間不足，底板廢棄不拆除；②承臺混凝土澆筑完成后，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上時(shí)，可拆除鋼吊箱側(cè)板，鋼吊箱承臺施工結(jié)束。

3.3 施工要點(diǎn)

（1）吊箱下放時(shí)，時(shí)刻注意吊箱各個(gè)吊點(diǎn)的下沉速度，確保所有吊點(diǎn)同時(shí)、共同受力，避免因單個(gè)吊點(diǎn)受力過大破壞，導(dǎo)致安全事故。（2）為確保封底混凝土施工后的防水效果，在澆注混凝土?xí)r應(yīng)設(shè)置抽水泵抽水或在澆筑前于側(cè)板處開設(shè)洞口，保證鋼吊箱內(nèi)外的水位一致，減少鋼吊箱內(nèi)的水壓力，確保混凝土質(zhì)量。（3）做好極端情況下的技術(shù)儲(chǔ)備方案，確保施工本質(zhì)安全。汛期連江水位上漲，極端情況下可能淹沒鋼吊箱，如水位上漲至警戒位置（+42.5m）須及時(shí)撤離施工人員和機(jī)具，待水位退下再繼續(xù)施工。因此，鋼吊箱強(qiáng)度按照水位淹沒鋼吊箱時(shí)進(jìn)行計(jì)算，保證強(qiáng)度剛度滿足要求。（4）做好圍堰監(jiān)測，南北河岸上各設(shè)置1個(gè)觀測基點(diǎn)，采取人工巡視檢查可能的裂縫變形和全站儀監(jiān)測水平位移的手段，確保施工安全。

4.結(jié)束語

水中承臺施工位于連江主航道上（規(guī)劃III級航道），不確定因素多、水頭高、風(fēng)險(xiǎn)大，如何克服汛期施工可能的洪水影響是本工程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，通過對鋼吊箱承臺施工方案的嚴(yán)密科學(xué)編制和實(shí)施的嚴(yán)格控制，確保了施工安全，加快了施工進(jìn)度，本工程兩個(gè)水中承臺一個(gè)月完成了施工，實(shí)踐證明鋼吊箱方案是科學(xué)、合理的。