橋梁鋼吊箱圍堰下沉安裝應(yīng)用技術(shù)研究與實踐★

何江斌 陳國升

(柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545616)

1 概述

1.1 鋼吊箱圍堰概況

黃織鐵路全線控制性工程DK25+850.8播丫河深水大橋為單線復(fù)雜大橋，具有施工難度大，施工工藝復(fù)雜，技術(shù)要求高，工期要求緊等特點。其5號墩為水中墩，位于水庫庫區(qū)內(nèi)，水深10 m，基礎(chǔ)為直徑2.5 m鉆孔樁基礎(chǔ)，共14根，樁長38 m。承臺為矩形，平面尺寸為27.2 m×17 m，承臺高5 m。鋼吊箱圍堰為雙壁、無底鋼吊箱，內(nèi)部平面尺寸為27.3 m×17.1 m，鋼吊箱壁厚1.0 m。鋼吊箱圍堰共高12 m，分四層，每層高3 m，底層重72 t，鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)與國內(nèi)外類似的鋼吊箱相比，穩(wěn)定性能滿足設(shè)計要求[1]。

1.2 千斤頂結(jié)合精軋螺紋鋼吊桿下放鋼吊箱圍堰技術(shù)概述

如圖1所示，在鉆孔平臺的支承鋼管樁和鋼護(hù)筒之間焊接支撐牛腿，在支撐牛腿上完成底層鋼吊箱的焊接拼裝。使用2根Ⅰ56工字鋼拼成一體作為承重梁，焊接固定在支承鋼管樁和鋼護(hù)筒上方。在底層鋼吊箱上設(shè)置起吊點，每個吊點采用2臺立式千斤頂作為起重提升設(shè)備，每個吊點使用一根精軋螺紋鋼作為起重提升吊桿，使用扁擔(dān)梁和螺母作為提升及受力轉(zhuǎn)換工具。下放鋼吊箱時，使用千斤頂提升鋼吊箱，拆除支撐牛腿，千斤頂、扁擔(dān)梁、螺母和精軋螺紋鋼吊桿循環(huán)作用、反復(fù)下放，直至鋼吊箱下放就位。

2 吊點設(shè)置及支承裝置加工

2.1 吊點設(shè)置

鋼吊箱圍堰平面形狀為矩形，外輪廓平面尺寸為29.3 m×19.1 m，內(nèi)輪廓平面尺寸為27.3 m×17.1 m，鋼吊箱壁厚1.0 m，底層重72 t。如圖2所示，設(shè)置6個吊點，每個吊點平均承重12 t。

2.2 精軋螺紋鋼吊桿選用

該橋上部結(jié)構(gòu)為連續(xù)剛構(gòu)，其豎向預(yù)應(yīng)力筋為直徑20 mm的精軋螺紋鋼筋。吊桿僅為在下放鋼吊箱時使用，使用中不會造成其強(qiáng)度等性能變化，為避免重復(fù)采購，利用豎向預(yù)應(yīng)力筋作為吊桿。每根直徑20 mm的精軋螺紋鋼筋可承受的重量=860×3.14×20×20/4/1 000/9.8=27.6 t大于每個吊點需要承受的重量12 t，安全系數(shù)大于2。

2.3 千斤頂選用

每個吊點需要承受的重量為12 t，每個吊點選用2臺行程30 cm、起重15 t的立式千斤頂，安全系數(shù)大于2。整個底層鋼吊箱下放需12臺千斤頂。

2.4 承重梁及扁擔(dān)梁加工

如圖3所示，承重梁采用2根Ⅰ56工字鋼拼裝，工字鋼的長度L可根據(jù)支承鋼管樁與鋼護(hù)筒之間的距離確定。工字鋼之間的凈距為40 mm，2根工字鋼的頂、底面分別用4塊6 mm厚的鋼板焊接為一個整體。

如圖4所示，扁擔(dān)梁采用2根[32槽鋼拼裝，槽鋼的長度L采用600 mm，槽鋼之間的凈距為30 mm，2根槽鋼的頂、底面分別用4塊6 mm厚的鋼板焊接為一個整體。

3 鋼吊箱圍堰下放步驟

3.1 在支撐牛腿上拼裝底層鋼吊箱圍堰

如圖1所示，在鉆孔平臺的支承鋼管樁和鋼護(hù)筒之間焊接支撐牛腿，支撐牛腿可采用工字鋼或槽鋼，每一節(jié)塊鋼吊箱應(yīng)保證有三根支撐牛腿進(jìn)行支撐。在支撐牛腿上完成底層鋼吊箱的焊接拼裝，焊接完成后，所有焊縫應(yīng)進(jìn)行滲透試驗檢測[2]，焊縫滲透檢測符合要求。

3.2 提升底層鋼吊箱圍堰

如圖5所示，所有吊點的12臺千斤頂同時壓油提升，將底層鋼吊箱提離支撐牛腿5 cm左右，同時將螺母B向下旋緊，此時整個底層鋼吊箱的重量均由吊桿、螺母B傳至承重梁上。千斤頂回油后，持荷30 min，檢查各部位無異常后，拆除支撐牛腿。

3.3 下放底層鋼吊箱圍堰

如圖6所示，將螺母A向上空旋約20 cm(千斤頂行程的2/3)，此時鋼吊箱的重量由吊桿、螺母B傳至承重梁上。

如圖7所示，千斤頂壓油頂升，將扁擔(dān)梁頂升至螺母A后繼續(xù)頂升，直到螺母B離開承重梁約2 mm，此時鋼吊箱的重量由吊桿、螺母A、扁擔(dān)梁、千斤頂傳至承重梁上。再將螺母B向上空旋約20 cm。

如圖8所示，千斤頂緩慢回油，整個底層鋼吊箱緩慢下降至螺母B所在位置(即向下移動了約20 cm)，此時鋼吊箱的重量由吊桿、螺母B傳至承重梁上。

3.4 底層鋼吊箱圍堰入水及拼裝上層鋼吊箱圍堰

重復(fù)圖6～圖8所示的步驟，逐步將底層鋼吊箱下放入水，并懸浮在水中后，再逐塊拼裝、焊接上層鋼吊箱，之后的鋼吊箱下放采用在吊箱隔倉內(nèi)注水下沉、同步下放，使其達(dá)到入水自浮狀態(tài)[3]。

4 幾種下放方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比較

如表1所示，幾種下放鋼吊箱方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比較如下。

表1 幾種下放方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比較表

4.1 千斤頂配合吊桿下放方案

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：加工承重梁、扁擔(dān)梁各6根，含加工費共2.7萬元(按新材料計算)，15 t千斤頂12臺共0.4萬元；吊桿、螺母均利用上部結(jié)構(gòu)用料，吊點焊接、千斤頂操作下放工費0.2萬元，共需3.3萬元。承重梁、扁擔(dān)梁、千斤頂均可日后周轉(zhuǎn)使用。下放過程中，還可以建立控制裝置警示系統(tǒng)[4]，隨時監(jiān)控下放過程，出現(xiàn)異常情況及時警報。

所用時間：2 d(含加工承重梁、扁擔(dān)梁、吊點焊接、下放鋼吊箱底層)。

安全風(fēng)險：安全系數(shù)大于2，每個循環(huán)下放20 cm，千斤頂操作人員易培訓(xùn)，低風(fēng)險。

4.2 龍門吊下放方案

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：按租用2臺50 t龍門吊10 d，包括龍門吊走行軌鋪設(shè)、進(jìn)退場運輸費、安裝拆卸費，共需20萬元。

所用時間：10 d(含走行軌鋪設(shè)、運輸進(jìn)場、安裝、下放鋼吊箱底層、拆卸)。

安全風(fēng)險：安全系數(shù)大于1.4，受風(fēng)力影響較大，可連續(xù)下放，需專業(yè)操作人員，中等風(fēng)險。

4.3 浮吊下放方案

經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：浮吊下放鋼吊箱需要一定的傾角，至少需按租用2臺150 t浮吊2 d(包括進(jìn)退場)共需20萬元(附近水域有150 t浮吊可租用的情況下)。

所用時間：2 d(含浮吊進(jìn)場、下放鋼吊箱底層)。

安全風(fēng)險：安全系數(shù)大于1.8，受水流、風(fēng)力影響較大，可連續(xù)下放，需專業(yè)操作人員，中等風(fēng)險。

5 結(jié)語

利用千斤頂結(jié)合精軋螺紋鋼吊桿下放鋼吊箱圍堰，經(jīng)濟(jì)上較為節(jié)省，加工的承重梁、扁擔(dān)梁、采購的千斤頂均可日后周轉(zhuǎn)使用，下放用時較少，安全風(fēng)險低，可廣泛應(yīng)用于深水鋼吊箱圍堰的下放。