深水雙壁鋼吊箱圍堰施工關鍵技術研究

周宏偉

(中鐵七局集團第三工程有限公司，陜西 西安 710000)

隨著經濟的發展，我國越來越重視交通運輸的發展，故而我國交通發展迅速，而橋梁是交通業的重要組成部分，道路建設中橋梁占了相當大的比重。深水承臺施工多有沉井法、鋼圍堰法、鋼吊箱法，相比沉井法、鋼圍堰法，鋼吊箱具有施工工藝簡單，用料少，施工周期短等特點。深水承臺施工鋼吊箱施工問題一直是國內專家學者關注的重點問題之一，國內鋼吊箱施工工藝良莠不齊，其定位等問題依然存在，以橋梁深水雙壁鋼吊箱圍堰施工作為研究對象，結合工程實例，對深水雙壁鋼吊箱圍堰施工關鍵技術進行詳細探討[1]。

1 工程概況

江灣大橋主橋采用獨塔雙索面鋼-混凝土混合梁斜拉橋，橋跨布置為(33+102+183)m，橋面寬度44.5 m，主塔采用拱形橋塔，主塔高109.5 m。16號主塔基礎設計樁基29根，樁徑2.5 m，最長樁102.024 m。

江灣大橋16號主墩位于北江河道內，河道總寬度450 m，覆蓋層為砂卵石，溶洞發育。橋位于孟洲壩上游3.2 km，常水位53.6，流速緩慢，水位平穩，河道最大水深21 m，16號墩處水深15 m～17 m，主墩承臺為高樁承臺，底距河床高度9.2 m～11.2 m，吊箱底距河床高度7.9 m～9.9 m。16號主墩承臺為圓端啞鈴型承臺，橫橋向寬度62.8 m，順橋向20.75 m，高5 m，系梁位置寬度5 m，采用雙壁鋼吊箱施工，雙壁鋼吊箱圍堰模型見圖1。

2 施工重難點及關鍵技術

2.1 施工重難點

鋼吊箱尺寸和重量大，拼裝、下放、定位難度大。墩位區孟洲壩庫區，流速穩定底且穩定，但16號墩位水深度較深。16號墩封底混凝土和承臺混凝土方量大，施工中需要前后工序配合多，技術難度和組織難度均較大。16號鋼吊箱全部拼裝完成總重量大，需要各吊點千斤頂同步下放，控制難度大。

2.2 施工關鍵技術

1)采用BIM技術設計、模擬整個施工過程，優化設計施工方案，采用三維立體交底技術，有效保證了吊箱的設計深度及加工精度。

2)鋼吊箱壁板采用單塊四周及底板封閉，壁板中灌水抗浮，替代壁板抗浮混凝土作用，減少了混凝土使用量及鋼吊箱自重。

3)壁板間夾橡膠止水條，采用螺栓連接，壁板縫隙中灌注環氧樹脂砂漿，既保證了壁板之間不漏水，安裝更為方便，拆除減少了水下切割，經濟環保。

3 總體施工方案

雙壁鋼吊箱采用BIM技術模擬施工，提前發現施工問題。預留護筒與底板間縫隙，安裝導向護弦等工藝，減少樁基及水流對鋼吊箱位置的影響。以水代替壁板加強混凝土承受水浮力的作用。既保證鋼吊箱的阻水性能，又便于后期壁板拆除工作，減少了施工工序，降低了混凝土用量。減免了浪費，節約了成本，壁板間采用螺栓連接，代替焊接，便于壁板安拆以及后期壁板的調整[2]。

施工工藝流程：在鋼護筒上焊接牛腿→搭設主梁及分配梁→安裝懸吊系統及吊桿→分塊加工的吊箱底板在拼裝平臺上定位、焊接→拼裝加固吊箱側壁板→鋼吊箱驗收下放→安裝圍檁內支撐→潛水員下水封堵護筒與底板間縫隙、清理鋼護筒上的附著物→封底混凝土施工→等強、抽水、體系轉換→轉入承臺施工工序。

工藝原理：采用雙層壁板，減小了水壓對鋼吊箱壁板造成的影響，保證了承臺結構。壁板結構分倉，相互獨立，壁板采用螺栓夾橡膠止水條連接，安裝拆除方便，板縫之間灌注環氧樹脂砂漿，亦能起到很好的止水效果。減少安裝現場焊接，安裝速度快。下放時壁板內注水抗浮，保證壁板下放穩定性，降低水流對吊箱位置的影響，降低了混凝土用量，施工工藝簡單，節約成本。樁基周圍壁板預留15 cm間隙，避免下放過程中鋼吊箱與壁板間的碰撞，保證吊箱位置準確，下放完成后，用圓弧鋼板封堵縫隙。在護筒上焊接導向護弦，護弦與護筒間留2 cm～3 cm間隙，保證鋼吊箱位置準確。BIM技術模擬施工，檢測碰撞，提前發現解決問題，鋼吊箱壁板兼做模板，減少二次立模工序，縮短工期。

3.1 雙壁鋼吊箱拼裝

1)主次梁拼裝。

對樁基鋼護筒位置及垂直度進行測量、復核，確定鋼吊箱拼裝牛腿高度。牛腿采用20b工字鋼，與鋼護筒滿焊，用于臨時支撐主次梁工字鋼。上、下游側各設置10處，系梁部位設置2處，共設置22處，牛腿焊接位置與吊點位置錯開布置。

在焊接好的牛腿上依次鋪設主、次梁，主次梁采用Ⅰ56b雙拼，底板與下放梁、分布橫梁焊接成整體。采用三角肋板將主次梁連接成整體，主次梁與護筒間預留15 cm間隙，避免下放過程中與鋼吊箱碰撞影響鋼吊箱平面位置。

2)安裝懸吊系統。

懸吊系統支撐設置在鋼護筒上，吊桿采用Φ32精軋螺紋鋼，與底板龍骨系統連接。共設置下放吊點14組，封底混凝土吊點68組。懸吊系統橫擔采用雙拼Ⅰ56b工字鋼加工而成，橫擔布置在鋼護筒上。橫擔與下放主次梁采用Φ32精軋螺紋鋼連接，精軋螺紋鋼在下放主次梁及懸吊系統橫擔上設置鋼墊板，墊板采用雙層20 mm厚鋼板加工而成。

3)拼裝底板。

底板利用樁基施工平臺材料，采用Ⅰ16b和10 mm厚鋼板組合而成，Ⅰ16b工字鋼布置間距40 cm。安裝時先從吊箱中部向兩側對稱拼裝，底板與鋼護筒間預留15 cm間隙。

4)鋼吊箱壁板安裝。

16號鋼吊箱壁板共分46塊，壁板采用雙壁結構，高度9 m，厚度1 m，橫向桁架支撐采用[14與L75×7焊接成整體，內外壁鋼板厚度8 mm。單個箱體底、側板采用12 mm鋼板封閉，豎肋采用[10,布置間距0.4 m，兩側壁板間開螺栓連接孔。

鋼吊箱作為承臺模板使用，按照承臺輪廓線外擴3 cm，保證承臺結構尺寸。壁板從中間向兩側對稱安裝，壁板安裝時保證垂直度，按照承臺模板要求安裝，相鄰模板間錯臺控制在3 mm以內，并控制好垂直度。垂直度要求為承臺高度的0.3%，本承臺要求不大于2 cm。

安裝前沿著放樣出的模板邊線焊接定位碼，輔助鋼吊箱壁板安裝，方便快捷，定位準確，壁板安裝完成后，檢驗壁板間的密封性。壁板之間內側采用螺栓連接，外側采用連接鋼板焊接。單塊壁板吊裝[3]完成后用2根[20槽鋼在吊箱頂口固定。吊箱外側與底板之間焊接三角鋼板固定。

5)鋼吊箱內支撐安裝。

吊箱下放前共安裝六道內支撐，其中系梁部位4道，承臺部位2道，順橋向布置，內支撐采用φ820 mm鋼管加工而成。在鋼吊箱側壁上焊接限位裝置，限位裝置距鋼護筒5 cm，用于限制下放過程中鋼吊箱位置移動。上、下游側各設置4處。

3.2 下放雙壁鋼吊箱

圓弧堵漏鋼板單個護筒設置4塊，下水前安放在護筒周圍，吊箱下水后潛水員將圓弧鋼板用螺栓連接，緊貼鋼護筒。吊箱內部安裝隔倉板，將底板分成三個區域。

鋼吊箱下放共設計14組吊點，下放過程中保證14組鋼吊箱每一流程下放高度相同，保證吊箱下放平穩吊桿受力均勻，在吊桿上制作刻度標識，每一下放流程下放高度的精確控制。入水后，考慮河水對鋼吊箱的浮力影響，每下放1.5 m，向壁板內注1.5 m，保證壁板不受浮力影響。下放到位后，用水準儀對壁板標高進行測量調整，確定鋼吊箱下放至設計高程。拆除下放千斤頂，將所有副吊桿收緊，精軋螺紋鋼螺帽擰緊，副吊桿用于承受封底混凝土重量。

3.3 封底混凝土澆筑

混凝土澆筑前潛水員水下安裝護筒四周圓弧鋼板、封堵底板與護筒之間縫隙、封堵吊桿與底板之間間隙，采用鐵鏟清除護筒上附著物保證封底混凝土與鋼護筒之間的黏結力。安裝全部內支撐，內支撐采用φ820 mm鋼管，順橋向布置12道，橫橋向布置2道[4]。

封底混凝土澆筑前，在護筒上搭設封底混凝土澆筑及測量平臺，在平臺上布置相應數量的測點和測繩，對導管的埋深，封底混凝土的澆筑高度進行準確的控制。導管逐根灌注放料，由上、下游向承臺中部推進，混凝土按擴散半徑3.0 m控制。首批混凝土利用儲料盆內混凝土與泵送混凝土同時灌注，方量不小于11.5 m3，確保導管埋深不小于0.5 m。選用直徑為φ300 mm導管，底口距底板20 cm，導管長度13 m，布置間距4 m。

1)封底混凝土灌注采用逐根筑堆、及時補料的原則，各點首灌封底采用拔塞工藝。灌注順序先周圍導管，再中部導管，采用兩臺汽車泵同對稱輸送混凝土，一次性灌注完成，泵送混凝土且緩凝時間不小于10 h，坍落度為160 mm～200 mm。

2)封底混凝土分為三區域，為保證封底混凝土質量，要求混凝土供應連續不間斷進行并且盡可能在24 h內完成。

3)封底混凝土設計總厚度2 m，封底時澆筑混凝土1.8 m，剩余0.2 m作為抽水后的承臺底面的調平層。封底面積較大，施工時在吊箱內按1.5 m×1.5 m方格布置測點，在灌注過程中隨時用測繩進行測量，掌握混凝土的流動情況便于及時調整導管的埋深。

4)當導管下口混凝土頂面接近控制標高時，加大測量頻率，特別是對相鄰導管的交界面、鋼護筒四周、吊箱轉角等位置，根據所測結果有針對性地調整各導管混凝土灌注量，力求混凝土頂面均勻平整。當測點達到規定標高后，終止該處混凝土灌注。

5)在施工過程中所有機具設備必須保證運轉正常，發現問題及時處理。混凝土封底首批料開始后要連續作業，一氣呵成，保證封底質量。

3.4 抽水、體系轉換

封底混凝土澆筑完成后，待混凝土強度達到90%后，抽出吊箱內河水，抽水過程中對吊箱側壁位移及高程進行觀測。

將各吊點精軋螺紋鋼逐根割除，在承臺底高程位置焊接牛腿，將精軋螺紋鋼錨固在牛腿上。拆除鋼護筒上懸吊梁，割除鋼護筒，破除樁頭，清除封底混凝土上浮渣，澆筑C25混凝土找平層[5]。

4 結語

雙壁鋼吊箱屬于橋梁臨時結構，起到輔助施工的作用，在深水環境下圍堰施工難度大，圍堰的每個關鍵工序直接影響后續施工的安全。深水雙壁鋼 吊箱圍堰是深水承臺施工選用最多的方案之一，現對深水雙壁鋼吊箱拼裝、下放、封底、體系轉換等施工關鍵技術進行研究，可為類似工程的施工提供借鑒。