鰲江六橋無(wú)底鋼套箱施工技術(shù)

白 孟 剛

(中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安 710119)

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鰲江六橋無(wú)底鋼套箱施工技術(shù)

白 孟 剛

(中交第二公路工程局有限公司，陜西 西安 710119)

介紹了鰲江六橋無(wú)底鋼套箱的設(shè)計(jì)方案，從鋼套箱加工、試拼、下放、清淤、封底等方面，闡述了無(wú)底鋼套箱的施工工藝流程及操作要點(diǎn)，經(jīng)實(shí)踐證明，該工法取得了良好的施工效果，為同類(lèi)工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

承臺(tái)，鋼套箱，圍堰,施工方案

1 工程概況

過(guò)渡墩承臺(tái)為帶倒圓的六邊形承臺(tái)，頂標(biāo)高為+4.0 m，底標(biāo)高為-0.5 m，承臺(tái)平面外形尺寸為33.8 m×15.0 m，承臺(tái)厚4.5 m，封底混凝土厚1.0 m，每個(gè)承臺(tái)下16根直徑為2.2 m的鉆孔灌注樁。過(guò)渡墩單個(gè)承臺(tái)設(shè)計(jì)混凝土方量為2 221.7 m，采用C40海工混凝土，封底混凝土量為493.7 m，采用C30普通混凝土。主橋過(guò)渡墩防撞鋼套箱構(gòu)造圖見(jiàn)圖1。

地質(zhì)水文。鰲江口為潮汐和河流雙重作用堆積而成，組成位置為全新統(tǒng)粉砂和砂、淤泥互層以及淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，河床開(kāi)闊及略向海域傾斜。鰲江口橋址水域潮汐屬不正規(guī)淺海半日潮類(lèi)型，漲落潮明顯。根據(jù)歷年潮汐站的實(shí)測(cè)資料，最高潮位+3.23 m,最低潮位-2.65 m,多年平均風(fēng)速2.0 m/s，臺(tái)風(fēng)期間臺(tái)風(fēng)頻繁，風(fēng)力一般為8級(jí)～12級(jí)，最大可達(dá)12級(jí)以上。過(guò)渡墩位于淺灘區(qū)，河床以下10 m均屬于軟土層。

2 施工方案的選擇

根據(jù)原設(shè)計(jì)圖紙要求，過(guò)渡墩承臺(tái)采用防撞套箱施工。實(shí)際在樁基作業(yè)期間，對(duì)承臺(tái)范圍進(jìn)行了地質(zhì)水文探測(cè)，發(fā)現(xiàn)此范圍河床標(biāo)高為+1 m～+1.5 m左右，河床頂以下10 m均為淤泥層。設(shè)計(jì)承臺(tái)封底頂面為-0.5 m，設(shè)計(jì)封底厚1 m，經(jīng)討論，若套箱采

用有底工藝施工，開(kāi)挖方量大及受樁位影響，開(kāi)挖難度大，并且灘涂清淤開(kāi)挖過(guò)深對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境破壞較大，加之有底工藝施工材料浪費(fèi)大，工序多，周期長(zhǎng)，考慮以上幾點(diǎn)，決定采用無(wú)底工藝施工，并在原設(shè)計(jì)鋼套箱圖紙基礎(chǔ)上，經(jīng)設(shè)計(jì)院、管理處、監(jiān)理辦、項(xiàng)目部以及多位橋梁專(zhuān)家多方討論研究，決定在不改變?cè)O(shè)計(jì)意圖的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境情況，防撞鋼套箱增設(shè)1.7 m高刃角，原設(shè)計(jì)4大塊構(gòu)件改為6大塊，方便吊裝。

3 鋼套箱設(shè)計(jì)

3.1 鋼套箱防撞設(shè)計(jì)

鋼套箱即作為圍堰，又作為承臺(tái)混凝土澆筑側(cè)板。為減小阻水面積，減少橋墩局部沖刷，減少坡流力，盡量減少防撞套箱尺度，減少工程造價(jià)。鋼套箱壁體構(gòu)造寬度1.5 m～1.8 m,水線長(zhǎng)40.1 m，型寬18 m，型深6.3 m；承臺(tái)套箱采用外掛方式與承臺(tái)連接；防撞套箱主體的結(jié)構(gòu)由內(nèi)、外圍壁、底板、主甲板、平臺(tái)板、縱橫艙壁等板架構(gòu)件組成；套箱外側(cè)設(shè)置1道水平鋼質(zhì)護(hù)舷；每個(gè)套箱設(shè)置12套不銹鋼扶梯；經(jīng)驗(yàn)算，鋼套箱滿足承臺(tái)抗撞力要求。

3.2 鋼套箱防腐設(shè)計(jì)

根據(jù)鰲江大橋鋼套箱的應(yīng)用環(huán)境設(shè)計(jì)了相應(yīng)的耐腐蝕和耐候性的油漆配套體系。在內(nèi)表面采用低表面處理的樹(shù)脂漆；外表面在低表面處理的樹(shù)脂漆上加聚氨酯面漆，表面處理均采用噴砂除銹，涂裝采用高壓無(wú)氣噴涂。

3.3 鋼套箱吊裝設(shè)計(jì)

鋼套箱吊裝系統(tǒng)采用吊耳形式，6塊構(gòu)件每塊設(shè)置3個(gè)吊耳，頂面2個(gè)，側(cè)面1個(gè)，吊耳均設(shè)置在鋼套箱加勁肋位置。

4 鋼套箱施工工藝

4.1 鋼套箱加工、試拼

根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，防撞鋼套箱加工采用委派有資質(zhì)的鋼構(gòu)廠分塊加工，套箱加工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，并滿足鋼結(jié)構(gòu)加工技術(shù)要求。單塊鋼套箱加工完成后單塊驗(yàn)收，各分塊驗(yàn)收完成后再進(jìn)行試拼，試拼驗(yàn)收合格后即可轉(zhuǎn)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)使用。

4.2 鋼套箱的拼裝及內(nèi)支撐、連通管布置

1)拼裝平臺(tái)搭設(shè)：鋼套箱到場(chǎng)以前，拆除原鉆孔平臺(tái)，并利用原鋼棧橋外側(cè)鋼管樁及永久鋼護(hù)筒搭設(shè)簡(jiǎn)易鋼套箱拼裝平臺(tái)，平臺(tái)高度根據(jù)潮汐情況及河床高度，應(yīng)保證在拼裝過(guò)程中潮水上漲不至于漫過(guò)拼裝平臺(tái)為宜，鰲江六橋拼裝高度+2.8 m,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足鋼套箱承重要求，并力求遵循搭拆便捷原則。2)浮吊選型：整個(gè)套箱總重約306 t，單體構(gòu)件最大約60 t，根據(jù)吊重、主橋平臺(tái)布置及起吊位置，經(jīng)綜合考慮采用350 噸級(jí)浮吊。3)安裝：安裝前應(yīng)在拼裝平臺(tái)上精確放出每塊鋼套箱拼接位置，然后根據(jù)試拼編號(hào)順序拼接。4)鋼套箱內(nèi)支撐施工：為滿足施工需要，在鋼套箱內(nèi)需設(shè)置鋼管內(nèi)支撐，內(nèi)支撐水平支撐管采用φ630×8 mm鋼管。內(nèi)支撐鋼管采用整體焊接拼裝的形式進(jìn)行安裝。具體步驟如下：鋼管下料(內(nèi)支撐按順橋向短邊設(shè)置)；在套箱側(cè)板上放出相應(yīng)鋼管位置并沿鋼管位置焊接三道 (25×25×5)mm 加勁板；用100 t履帶吊吊裝縱向鋼管，放置于相應(yīng)加勁板上；進(jìn)行縱向鋼管的焊接；用同樣的方法進(jìn)行橫向鋼管的吊裝焊接工作，其中鋼管連接均采用哈佛接頭。鋼管內(nèi)支撐的焊接必須嚴(yán)格按照相應(yīng)規(guī)范要求進(jìn)行，在每根鋼管內(nèi)支撐焊接完成后，技術(shù)人員均應(yīng)對(duì)焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢查，并做好記錄。過(guò)渡墩鋼套箱內(nèi)支撐采用φ630×8 mm 的鋼管，內(nèi)支撐的標(biāo)高設(shè)置在+2.3 m處。內(nèi)支撐在下放系統(tǒng)安裝之前進(jìn)行安裝，內(nèi)支撐安裝好后，隨著套箱一起下放。5)連通管的設(shè)置：過(guò)渡墩鋼套箱連通管設(shè)置在鋼套箱側(cè)壁上，共設(shè)置四個(gè)，其中每個(gè)長(zhǎng)邊設(shè)置兩個(gè)，設(shè)置標(biāo)高為+1.0 m。6)導(dǎo)向架安裝：鋼套箱的拼裝過(guò)程中，同步進(jìn)行導(dǎo)向架的安裝工作。導(dǎo)向架焊接在鋼護(hù)筒上。導(dǎo)向架焊接成線性，即導(dǎo)向架是一個(gè)面接觸鋼套箱，而不是點(diǎn)接觸鋼套箱。

5 鋼套箱下放

5.1 鋼套箱下吊系統(tǒng)主吊點(diǎn)布置及提升

過(guò)渡墩下放采用6套185 t連續(xù)千斤頂，主吊點(diǎn)鋼護(hù)筒接高后，在接高鋼護(hù)筒上設(shè)置雙拼HN500型鋼吊點(diǎn)F架承重梁，在鋼管樁上焊接牛腿及用前支撐墊梁進(jìn)行結(jié)構(gòu)的加固，并在鋼管樁壁上焊接反拉型鋼，確保吊點(diǎn)F架承重梁受力滿足要求。將185 t連續(xù)千斤頂配合7束鋼絞線布置在上吊點(diǎn)承重梁上，鋼絞線下穿吊點(diǎn)承重牛腿，錨環(huán)固定在與吊點(diǎn)承重牛腿錨固的扁擔(dān)梁上，形成下放主吊體系，主吊點(diǎn)體系范圍內(nèi)的套箱與F架承重梁進(jìn)行加勁處理。待各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成后，檢驗(yàn)液壓千斤頂頂升系統(tǒng)，確認(rèn)無(wú)誤后，6個(gè)千斤頂同步頂升，預(yù)抬高度在50 cm。預(yù)抬過(guò)程中時(shí)刻檢查液壓千斤頂?shù)母黜?xiàng)性能情況，頂升需同步進(jìn)行，以防套箱傾覆變形。

5.2 割除承重牛腿、拆除承重托架

套箱抬升50 cm后，將拼裝用的承重牛腿及承重托架利用吊車(chē)拆除進(jìn)行下一步的套箱下放。拆除時(shí)需注意將鋼套箱壁周?chē)蓴_物全部清理，防止后續(xù)阻礙鋼套箱下放。

5.3 套箱下放

完成以上步驟后，即可進(jìn)行鋼套箱下放施工，此時(shí)鋼套箱處于懸空狀態(tài)。千斤頂同步下放施工，下放時(shí)注意控制下放的速度，保證下放平穩(wěn)。待下放一定位置，在邊側(cè)護(hù)筒上焊接導(dǎo)向裝置。若在下放過(guò)程中，出現(xiàn)下放困難，則利用套箱內(nèi)四個(gè)泥漿泵同時(shí)對(duì)稱(chēng)往外吸泥，吸泥時(shí)注意禁止將刃腳掏空，以防止?jié)q潮時(shí)出現(xiàn)刃腳處泥土內(nèi)翻。

5.4 套箱鎖定

下放到位后，對(duì)套箱平面位置及高程進(jìn)行檢查，檢查符合要求后，進(jìn)行反壓梁焊接，反壓梁由雙拼HN500型鋼焊接而成，共設(shè)計(jì)8道，反壓梁焊接在套箱周?chē)撟o(hù)筒外壁上，反壓梁型鋼對(duì)套箱頂起反壓限位作用，防止套箱整體上浮。

6 清淤及拋石

為保證封底混凝土厚度及質(zhì)量，達(dá)到止水目的，套箱封底前應(yīng)在鋼套箱內(nèi)承臺(tái)范圍鋪設(shè)50 cm厚卵石墊層，鋪設(shè)方式采用裝載機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)，吊車(chē)加料斗鋪設(shè)方式。鋪設(shè)高度不應(yīng)高于設(shè)計(jì)封底底面。封底前應(yīng)對(duì)套箱內(nèi)墊石上淤泥覆蓋層清除干凈。

7 封底

鋼套箱封底是無(wú)底鋼套箱施工的最后一道工序，也是最關(guān)鍵的一道工序，封底成功才標(biāo)志著整個(gè)套箱施工成功。

封底混凝土按水下混凝土灌注執(zhí)行，封底過(guò)程中必須連續(xù)不能中斷，保證混凝土的連續(xù)性，鰲江六橋項(xiàng)目采用2臺(tái)60 m汽車(chē)泵，加7輛運(yùn)輸罐車(chē)，從西向東同步推進(jìn)，直至套箱封底完成。封底混凝土設(shè)計(jì)厚度為1.0 m。封底采用C30混凝土，分兩次完成，第一次澆筑0.9 m，第二次澆筑0.1 m。套箱封底過(guò)程與封底后抽水前，套箱內(nèi)外水位均保持一致，使套箱內(nèi)外側(cè)壓力平衡，避免因壓力導(dǎo)致封底混凝土產(chǎn)生附加壓力。待第一次封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后，抽出鋼套箱圍堰內(nèi)的水，并焊接錨固鋼筋和剪力件，利用高壓水槍對(duì)底板進(jìn)行淤泥清除。隨后進(jìn)行第二次封底混凝土澆筑。

8 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)過(guò)渡墩承臺(tái)鋼套箱圍堰的實(shí)際施工，鋼套箱在下放到位后封底一次成功，抽水后未出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，施工質(zhì)量全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且采用此工法現(xiàn)在已陸續(xù)完成剩余3個(gè)墩位的鋼套箱施工，目前均已進(jìn)入墩身施工階段。實(shí)踐證明此無(wú)底鋼套箱圍堰工法在潮汐地區(qū)是切實(shí)可行的，為同類(lèi)施工提供了一定的參考價(jià)值。

[1] 周水興.路橋施工計(jì)算手冊(cè)[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2] GB 50205—2001，鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] 浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.甬臺(tái)溫高速公路復(fù)線溫州瑞安至蒼南段工程施工設(shè)計(jì)圖[Z].

Construction technologies of bottomless steel casing box of Aojiang Liu bridge

Bai Menggang

(ChinaCommunication2ndHighwayEngineeringBureauCo.,Ltd,Xi’an710119,China)

The thesis introduces the design scheme of bottomless steel casing box of Aojiang Liu bridge, and describes construction technology procedures and operation points of bottomless steel casing box from aspects of steel casing box fabrication, testing spelling, transfer, cleaning slurry and sealing bottom. Practice proves that: the above-mentioned construction method achieves great construction effect, which has accumulated experience for similar engineering construction.

cushion cap, steel casing box, cofferdam, construction scheme

1009-6825(2017)07-0167-02

2016-12-22

白孟剛(1983- )，男，工程師

U445

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