閩江特大橋主墩單壁鋼吊箱圍堰

吳新華

中圖分類號(hào)：U445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1673-0992(2009)10-245-01

摘要：運(yùn)根據(jù)閩江特大橋的地形、地質(zhì)及水文條件，使用單壁鋼吊箱圍堰進(jìn)行基礎(chǔ)施工。重點(diǎn)介紹主墩單壁鋼吊箱的構(gòu)造、組拼、下沉及應(yīng)用。深水基礎(chǔ)的鋼吊箱施工在國(guó)內(nèi)已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)，但千變?nèi)f化的山川河流使其只能在某些條件下適用。在福廈鐵路閩江橋施工中，考慮山區(qū)河流的特點(diǎn)，分析水文、地質(zhì)等多種因素，并為了確保工期，選用拼裝式單壁鋼套箱圍堰作為施工圍護(hù)，取得了較好效果。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)伪阡摰跸鋰?；深水基礎(chǔ)；施工

一、工程概況

閩江特大橋?yàn)樾陆ㄨF路福廈線(福建段)站前工程Ⅰ標(biāo)中一座鐵路特大橋，位于福州市馬尾區(qū)和倉(cāng)山區(qū)境內(nèi)，沿線跨越104國(guó)道、福馬鐵路、濱江大道，斜跨閩江，再跨越福廈高速公路。閩江特大橋全長(zhǎng)為2690.64m，跨閩江主跨為99+198+99m連續(xù)鋼桁拱，主墩43、44#墩樁基為15根φ2.5m的鉆孔灌注樁，承臺(tái)尺寸為27.2×14.6×4.5m，承臺(tái)底標(biāo)高為-5.65m，承臺(tái)頂為-1.15m，主墩位處位于閩江通航深水區(qū)，河床面標(biāo)高約為-10.0m，經(jīng)綜合比較水中主墩承臺(tái)施工采用單壁鋼吊箱圍堰施工。

二、單壁鋼吊箱的設(shè)計(jì)

圍堰是用于水下施工的臨時(shí)性擋水設(shè)施。鋼吊箱圍堰的作用是通過(guò)吊箱圍堰側(cè)板和底板上的封底混凝土圍水，為承臺(tái)施工提供無(wú)水的干處施工環(huán)境。根據(jù)鋼吊箱使用功能，將其分為底板、側(cè)板、內(nèi)支撐、吊掛系統(tǒng)四大部分。其中，側(cè)板、底板是鋼吊箱圍堰的主要阻水結(jié)構(gòu)并兼作承臺(tái)模板。封底混凝土作為承臺(tái)施工的底模板，吊箱側(cè)板作為承臺(tái)施工的側(cè)模板。

1.底板作為一個(gè)整體布設(shè)面板，面板被肋分成區(qū)格400×1600。底板的作用一是與側(cè)板共同組成阻水結(jié)構(gòu)，變承臺(tái)及部分墩身水上施工為陸上施工，二是作為吊箱、承臺(tái)的承重結(jié)構(gòu)。吊箱底板分成五塊，吊箱底板由底模托梁和底模組成。底板平面凈尺寸為27.2?m×14.6m，底板高0.328m，重量為59.5噸。底模托梁為井字梁結(jié)構(gòu)，縱橫邊梁各設(shè)2道，縱橫中梁各設(shè)4道?？v梁和橫梁之間分別設(shè)置∠75×50×6角鋼加勁肋。頂板為δ=8mm鋼板。橫梁與縱梁均用焊接，底板與側(cè)板之間均用Ф22螺栓連接。吊桿設(shè)在分配梁上，吊桿采用Ф32的930級(jí)高強(qiáng)度精軋螺紋鋼，共12根。

2.側(cè)板采用單壁結(jié)構(gòu)。側(cè)板高度方向分為上、下兩層，分別為3.70m、7.30m。每層分為8塊，其中長(zhǎng)邊和短邊各4塊。側(cè)板總重146噸。分塊的原則主要是為了便于加工和運(yùn)輸，避免產(chǎn)生超標(biāo)變形，所以分塊較小。吊箱下層側(cè)板與底板及上、下層側(cè)板之間的水平縫和豎縫均采用螺栓連接，縫間設(shè)置8mm(壓縮后為3～4mm)泡沫橡膠墊以防漏水。側(cè)板的作用是與底板(包括封底混凝土)共同組成阻水結(jié)構(gòu)，變承臺(tái)及部分墩身水上施工為陸上施工，另一作用是兼做承臺(tái)施工的外模板。

3.內(nèi)支撐系統(tǒng)由內(nèi)圈梁，水平支撐、內(nèi)支撐桁架和邊支架組成。總重為59.6噸。內(nèi)圈梁：內(nèi)圈梁設(shè)一層，設(shè)在吊箱側(cè)板的內(nèi)側(cè)，高程為6.80m處，焊在側(cè)板內(nèi)壁鋼板上。內(nèi)圈梁的作用主要是承受側(cè)板傳遞的荷載，并將其傳給水平斜撐桿。

水平支撐：為井架形支撐結(jié)構(gòu)，分三層。橫向每層三排，縱向每層四排。底層桿端與內(nèi)圈梁焊接連接成一體，由鋼管組成。第二、三層桿端焊在側(cè)板內(nèi)壁鋼板上。每根支撐鋼管穿過(guò)內(nèi)支撐桁架和邊支架，主要由內(nèi)支撐桁架和邊支架支撐。

4.吊掛系統(tǒng)由分配梁、吊桿1、吊桿2，及鋼護(hù)筒組成，吊掛系統(tǒng)的作用是承擔(dān)吊箱自重及封底混凝土的重量。分配梁：分配梁共計(jì)6根，均設(shè)在鋼護(hù)筒頂，每根由2I45b組成。分配梁支點(diǎn)焊接于護(hù)筒上，并在兩端加斜支撐于護(hù)筒上。分配梁的作用是將精軋螺紋鋼傳遞的荷載(通過(guò)護(hù)筒)傳遞至基樁。

吊桿1：吊桿1是由?φ32?mm精扎螺紋粗鋼筋及與之配吊的連接器、螺帽組成，共12根吊桿，重2.9噸，吊桿下端固定到底板的托梁上，上端固定到吊掛系統(tǒng)的分配梁上。吊桿2：吊桿2由I22a作吊桿，長(zhǎng)8.50m。?∠100×100×10作輔桿，于之構(gòu)成斜三角形，焊接在底板龍骨上，每個(gè)鋼護(hù)筒周圍焊接4根吊桿共計(jì)60根，三面圍焊。吊桿2在吊箱下放到位后于護(hù)筒焊接進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，為重要受力結(jié)構(gòu)。水下封底后將吊桿與護(hù)筒焊點(diǎn)引到封底砼面，割除以上部分進(jìn)行承臺(tái)鋼筋施工。吊桿的作用是將吊箱自重及封底混凝土的重量逐級(jí)傳遞給護(hù)筒。在使用前做試驗(yàn)，滿足施工要求方能施工；在施工過(guò)程中，對(duì)吊桿要充分保護(hù)好，禁止碰撞，以免影響施工的安全。

5.吊箱定位系統(tǒng)鋼吊箱下沉入水后受流水壓力的作用，吊箱圍堰會(huì)向下游漂移，為便于調(diào)整吊箱位置，確保順利下沉，在吊箱側(cè)板內(nèi)壁與鋼護(hù)筒之間設(shè)上下兩層導(dǎo)向系統(tǒng)，第一層設(shè)在距圍堰底板2.00?m處，第二層設(shè)在距圍堰底板6.00?m處，每層8個(gè)導(dǎo)向。定位系統(tǒng)由導(dǎo)向鋼板、定位孔、定位器(短型鋼)及調(diào)位千斤頂組成。導(dǎo)向板為厚度δ＝16mm鋼板，端部制成圓弧，分別焊于吊箱4個(gè)角部位的縱、橫內(nèi)圈梁上，導(dǎo)向板端部至鋼護(hù)筒外壁之間留一定的空隙；定位孔是利用吊箱底板上靠上游的前排3個(gè)護(hù)筒孔洞作為定位孔，其位置必須和護(hù)筒-2.50m處位置保持一致；導(dǎo)向鋼板及定位孔的作用是控制下沉吊箱的平面位置。調(diào)位時(shí)用調(diào)位千斤頂進(jìn)行。定位是在吊箱下沉到位后，封底混凝土凝固前，為防止水流壓力、波浪力及靠船力等動(dòng)荷載對(duì)自由懸掛的鋼吊箱發(fā)生撓動(dòng)，影響封底混凝土質(zhì)量而設(shè)置固定裝置。定位主要利用鋼護(hù)筒的穩(wěn)定性將下沉到位的鋼吊箱通過(guò)定位器與4個(gè)角的鋼護(hù)筒連成整體達(dá)到鋼吊箱的定位。

三、水下混凝土封底

當(dāng)套箱下沉到位后，進(jìn)行底板與鋼護(hù)筒之間的縫隙堵漏，堵漏采用10cm直徑的布袋填裝1:1的砂漿砼填塞縫隙。然后進(jìn)行水下混凝土封底。封底時(shí)設(shè)5個(gè)導(dǎo)管插點(diǎn)，從上游側(cè)向下游側(cè)推進(jìn)灌注。為了保證封底效果，在C20混凝土中摻入速凝劑，保證混凝土在深水下不離散。

四、結(jié)束語(yǔ)

單壁、拼裝式鋼吊箱作為一種深水基礎(chǔ)施工的圍堰形式，從施工過(guò)程、使用情況和實(shí)用結(jié)果來(lái)看，具有許多優(yōu)點(diǎn):(1)不受河床地形、地質(zhì)的限制。(2)單壁拼裝板塊的重量小，施工中不需要大型的水上浮運(yùn)和起吊設(shè)備。(3)充分利用鉆孔平臺(tái)就可完成套箱施工的全過(guò)程，直至墩身施工完畢。(4)可實(shí)行工廠化加工，多點(diǎn)平行作業(yè)。(5)使用效果好。封底抽水設(shè)置井s架形內(nèi)支撐后，鋼套箱無(wú)變形，滲水量少。(6)與設(shè)計(jì)雙壁鋼堰相比，可節(jié)約大量鋼材，節(jié)省水上浮運(yùn)、起吊作業(yè)施工費(fèi)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。采用螺栓組拼，承臺(tái)以上的拼裝板塊均可回收重復(fù)使用。

參考文獻(xiàn)：

閩江橋施工組織設(shè)計(jì)方案