鋼吊箱圍堰在深水基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用探討

蔡玉賢

（中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司，山東 泰安 271000）

橋梁基礎(chǔ)施工中，利用圍堰結(jié)構(gòu)能夠給承臺(tái)與墩身的施工創(chuàng)設(shè)優(yōu)良條件。在常規(guī)鋼套箱的基礎(chǔ)上，衍生出了特殊的鋼吊箱，成為深水橋梁施工的重要支持[1]。文章圍繞鋼吊箱圍堰在深水基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用展開(kāi)探討。

1 工程概況

47 國(guó)道黃岡市巴河特大橋總長(zhǎng)1500m，橋?qū)?4.5m。本工程中，采取鋼吊箱施工的方法，設(shè)有普通墩（12#~19#墩為承臺(tái)結(jié)構(gòu)）、邊墩（20#、23#墩為承臺(tái)結(jié)構(gòu)），施工所用的鋼吊箱設(shè)置為矩形平面形式，此處圍堰規(guī)格為32.356m×7.7m×9.68m，邊墩圍堰規(guī)格為30.956m×8.7m×9.68m，工藝方面以Q235B 鋼為原材料經(jīng)加工而得。根據(jù)工程情況，在鋼吊箱圍堰加工環(huán)節(jié)，現(xiàn)場(chǎng)水位正逐步上漲，為創(chuàng)設(shè)安全的施工環(huán)境，對(duì)兩類鋼吊箱圍堰的高度做出了改進(jìn)，即提升至13.48m。

2 單壁鋼吊箱圍堰設(shè)計(jì)組成

圍堰建設(shè)以Q235B 鋼板為原材料，共由五部分構(gòu)成：

1） 側(cè)板：圍堰由12 節(jié)構(gòu)成，各面板均使用鋼板材料制得，水平加勁肋所用材料為∠75×50×6mm 角鋼，豎肋采用HN400×200mm H 型鋼，水平肋為 HW588×300H 型鋼。關(guān)于各個(gè)側(cè)板的連接方式，具體為M27 螺栓連接，使各側(cè)板形成穩(wěn)定的整體，并基于銷軸連接的方式處理側(cè)板與底板，使其具有穩(wěn)定性。

2） 底板：所用龍骨為I32b 工字鋼，在此基礎(chǔ)上設(shè)置有底板結(jié)構(gòu)，除了6mm 面板外，還使用到∠63×6mm 角鋼。

3） 圈梁及內(nèi)支撐：各個(gè)圍堰的設(shè)置方式相同，均為3道內(nèi)支撐+2 道圈梁的組合方式，內(nèi)支撐與側(cè)板之間均采用螺栓連接的方式。

4） 底板吊掛及下放設(shè)施：底板吊掛支撐需要與龍骨連接，此處通過(guò)精軋螺紋鋼實(shí)現(xiàn)。單獨(dú)設(shè)置下方吊掛，不可出現(xiàn)與封底吊掛共用的情況，經(jīng)下方吊掛后可使得鋼吊箱順利達(dá)到指定位置，此后即可安裝封底剛性吊桿，通過(guò)此方式使得受力結(jié)構(gòu)狀況發(fā)生改變，使其成為封底吊掛，隨后安排人員將下方吊掛拆除。

5） 導(dǎo)向：本次圍堰工程中，采用三層導(dǎo)向限位器的設(shè)置方式，各層均勻分布，總量為24 個(gè)。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的設(shè)置，以I45a 工字鋼與10mm 厚鋼板為原材料，經(jīng)特定工藝制得。12#~19# 墩：由＋16.401m 處開(kāi)始（即指的是鋼吊箱頂部區(qū)域），以此為基準(zhǔn)向下2.0m、5.8m、10.6m，分別在各處安裝導(dǎo)向限位器；20#、23#墩：由＋16.499m 處開(kāi)始，具體操作與上述一致。

3 鋼吊箱圍堰施工技術(shù)

3.1 鋼吊箱加工

1） 底板制作、拼裝，嚴(yán)格遵循如下流程展開(kāi)：

①以圖紙尺寸為基準(zhǔn)，對(duì)準(zhǔn)備好的I32b 工字鋼加工處理；

②選擇一個(gè)具有較高平整性的臺(tái)座，于該處精確畫(huà)出主梁平面位置，以此為指導(dǎo)準(zhǔn)確擺放工字鋼并實(shí)行點(diǎn)焊，再針對(duì)各個(gè)接頭做進(jìn)一步焊接，使其具有穩(wěn)定性，形成主梁梁架；

③吊起梁架，要求面板在該結(jié)構(gòu)的下方，處理面板與主梁梁架，即通過(guò)焊接的方式形成穩(wěn)定的整體，并設(shè)置L75mm×8mm 角鋼；

④設(shè)置的吊掛系統(tǒng)中，較為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)為2I45a 工字鋼吊掛梁，通過(guò)焊接的方式將其與鋼護(hù)筒形成穩(wěn)定的連接體，并采取加強(qiáng)措施；

⑤要求各吊掛梁均有2 個(gè)吊掛點(diǎn)，以便牢牢掛住底板，從整個(gè)鋼吊箱結(jié)構(gòu)來(lái)看，由于設(shè)置了8 個(gè)吊掛梁，因此形成的吊掛點(diǎn)總量為16 個(gè)；

⑥各吊掛點(diǎn)需與10t 手拉葫蘆達(dá)到穩(wěn)定連接狀態(tài)，具體連接材料為φ32 精軋螺紋鋼，通過(guò)手拉葫蘆能鉤住底板，且實(shí)現(xiàn)對(duì)圍堰底板高度的調(diào)節(jié)，使得鋼吊箱位置與設(shè)計(jì)要求相符。

以設(shè)計(jì)尺寸為準(zhǔn)，合理加工底板結(jié)構(gòu)，在運(yùn)輸車作用下將其轉(zhuǎn)移到各墩位，基于75t 履帶吊抬升并順利套入指定的鋼護(hù)筒內(nèi)，經(jīng)下放后使其位于標(biāo)高14.5m 的拼裝平臺(tái)，對(duì)各底板精確調(diào)平，無(wú)誤后焊接接頭。結(jié)束底板拼裝作業(yè)后，在其四周設(shè)置側(cè)板固定器，彼此間距均控制為30cm。

2） 鋼吊箱側(cè)板的加工與拼裝，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，選擇合適的 δ6mm 鋼板與 L75mm×50mm×6mm 角鋼和 δ10mm 鋼板背肋，為之展開(kāi)分塊加工處理。關(guān)于面板與槽鋼之間的連接，采取雙面對(duì)稱焊接的方式，要求各焊點(diǎn)間距均控制在10cm內(nèi)，形成的焊縫長(zhǎng)度至少4cm。在吊箱底板上放樣，以得到鋼吊箱壁的具體位置，以此為基準(zhǔn)焊接限位鋼板，確保穩(wěn)定性。圍堰拼裝均在特定的平臺(tái)上操作，通過(guò)可行的方式將圍堰與鋼護(hù)筒形成整體，抵御大風(fēng)天氣的干擾，避免圍堰側(cè)板傾覆現(xiàn)象。側(cè)板安裝工藝流程見(jiàn)圖1。

3.2 內(nèi)部支撐的設(shè)置

結(jié)束鋼吊箱拼裝作業(yè)后，需在其內(nèi)部設(shè)置頂撐裝置，此處使用規(guī)格為Φ630mm、壁厚8mm 的鋼管。在設(shè)置頂撐工字鋼時(shí)，需使其與吊箱頂保持緊密貼合的狀態(tài)，同時(shí)采取可靠的焊接措施，在滿足此條件后方可發(fā)揮出支撐鋼管的作用，使其具有優(yōu)良的抗壓與抗拉支撐能力。

在指定的加工場(chǎng)統(tǒng)一做好內(nèi)支撐安裝作業(yè)，通過(guò)汽車運(yùn)輸?shù)姆绞睫D(zhuǎn)移到現(xiàn)場(chǎng)。首先在＋11.101 處設(shè)置法蘭接頭，一端利用連續(xù)角鋼焊接的方式使其與側(cè)板穩(wěn)定連接，余下一端則與內(nèi)支撐鋼管連接。

3.3 封底吊掛系統(tǒng)

吊箱與封底砼的穩(wěn)定性必須得到吊掛系統(tǒng)的支持，在該系統(tǒng)的作用下可以將吊箱自重傳導(dǎo)至鋼護(hù)筒，從這一角度來(lái)看，吊箱安裝前需做好全面的檢查，確保各節(jié)鋼護(hù)筒接縫符合質(zhì)量要求[2]。單獨(dú)設(shè)置封底吊掛系統(tǒng)，不可出現(xiàn)與下方吊掛系統(tǒng)共用的現(xiàn)象，將鋼吊箱轉(zhuǎn)移下放到指定位置后，首先設(shè)置剛性吊掛系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上方可將下放吊掛系統(tǒng)拆除。封底吊掛系統(tǒng)的設(shè)置，以10mm 厚鋼板與鋼護(hù)筒為主要材料，形成吊耳，控制好此結(jié)構(gòu)的高程，具體以＋13.0 為宜。形成吊耳結(jié)構(gòu)后，使用I25a 工字鋼做進(jìn)一步的連接，使其與鋼套箱底部龍骨達(dá)到穩(wěn)定連接的狀態(tài)，以便承受結(jié)構(gòu)重量。關(guān)于底部的加強(qiáng)措施，采取增設(shè)10mm 加勁板的方式。

3.4 澆注封底混凝土

1） 封底混凝土的澆注工藝，完成上述工作后搭設(shè)作業(yè)平臺(tái)，具體位于吊箱頂部與鋼護(hù)筒之間，材料均為 [20b 槽鋼，所得平臺(tái)寬度1.5m。為確保封底砼澆注質(zhì)量，在施工之前全面檢查底板與鋼護(hù)筒形成的縫隙，在做好堵漏處理后方可澆筑封底砼。鋼箱梁頂部與鋼護(hù)筒間需安裝卡架，在其作用下牢牢卡住導(dǎo)管。料斗裝料后，通過(guò)75t 履帶吊提升一段距離，使其到達(dá)漏斗處并澆注，施工中密切分析封底砼的標(biāo)高。吊箱壁上水面需采取開(kāi)孔處理，形成規(guī)格均為30cm×40cm 的孔，總量為4 個(gè)，從而控制吊箱內(nèi)外水位偏差，緩解水壓擾動(dòng)產(chǎn)生的不良影響。澆注應(yīng)從上游開(kāi)始，逐步轉(zhuǎn)移至下游，封底施工時(shí)需得到2 套導(dǎo)管的支持，要求各自長(zhǎng)度均為11m。

2） 水下砼灌注施工注意事項(xiàng)，砼表面標(biāo)高的檢測(cè)需使用深錘裝置，將所得數(shù)據(jù)記錄好，并及時(shí)告知技術(shù)員，分析所得數(shù)，在此基礎(chǔ)上合理提升導(dǎo)管并下料，砼高度的上升應(yīng)遵循均勻性原則，否則會(huì)出現(xiàn)砼面高低不同的現(xiàn)象。此外，不可出現(xiàn)導(dǎo)管埋深過(guò)淺的現(xiàn)象，否則會(huì)使得導(dǎo)管處于懸空狀態(tài)，因此施工人員要注重砼澆注的質(zhì)量控制，確保砼平面平整度。

3.5 圍堰抽水及封底混凝土調(diào)平層澆注

圍堰抽水對(duì)封底混泥土強(qiáng)度提出較高要求，必須滿足7d強(qiáng)度，伴隨抽水作業(yè)的持續(xù)推進(jìn)，需密切分析吊箱壁與鋼板樁狀態(tài)，不可出現(xiàn)變形現(xiàn)象，一旦發(fā)生異常需隨即暫停，并向圍堰內(nèi)再次注水，確保內(nèi)外水壓處于平衡狀態(tài)。結(jié)束圍堰抽水作業(yè)后，部分混凝土?xí)龀信_(tái)底標(biāo)高，因此需對(duì)其采取鑿除措施，隨后澆注調(diào)平層，要求此層結(jié)構(gòu)的厚度為20cm。

3.6 內(nèi)支撐體系轉(zhuǎn)換及拆除

結(jié)束承臺(tái)施工作業(yè)后，便進(jìn)入到內(nèi)支撐體系轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)需要拆除B、C、D 三個(gè)支撐。當(dāng)墩身出水后，圍堰拆除作業(yè)的場(chǎng)所應(yīng)在低水位處，有序完成各結(jié)構(gòu)的拆除作業(yè)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鋼吊箱圍堰是現(xiàn)階段橋梁工程的重要應(yīng)用形式，其具備施工便捷、質(zhì)量好、成本低等多重優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際施工中需采取合適的技術(shù)方案，確保滲水基礎(chǔ)施工質(zhì)量。