跨海特大橋鋼吊箱圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)探析

摘要 該文結(jié)合青蘭山油庫(kù)至縣道309線道路工程實(shí)例，在跨越大海的特殊情況下，采用鋼吊箱圍堰施工樁間系梁，文章詳細(xì)介紹了圍堰設(shè)計(jì)方案，闡述了跨海特大橋鋼吊箱圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)。該工程采用了裝配式混凝土底板分塊預(yù)制與安裝，安全環(huán)保，采用連續(xù)同步千斤頂，實(shí)現(xiàn)了4個(gè)千斤頂同步頂升與下放，提高了鋼吊箱圍堰安裝精度。實(shí)踐表明：該施工技術(shù)能夠確保鋼吊箱圍堰精確施工，能夠有效降低工程造價(jià)，加快施工速度，研究成果可為類似項(xiàng)目積累一定工程經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 裝配式混凝土底板；鋼吊箱圍堰；封底混凝土

中圖分類號(hào) U445.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）23-0100-03

0 引言

跨越大海的橋梁下部結(jié)構(gòu)施工基本選用鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)底板具有安裝簡(jiǎn)便和自重較小等優(yōu)點(diǎn)，在鋼吊箱圍堰施工中得到了廣泛應(yīng)用。然而鋼結(jié)構(gòu)底板在風(fēng)浪的沖擊作用下容易出現(xiàn)變形現(xiàn)象，再加上鋼結(jié)構(gòu)底板安裝完成后拆除難度較大，一般都沒有拆除，而在海水的沖刷下底板容易出現(xiàn)生銹現(xiàn)象，隨著腐蝕不斷加重，銹跡就會(huì)污染海水，進(jìn)而導(dǎo)致環(huán)境污染。如果將底板以裝配式混凝土底板替換原先的鋼結(jié)構(gòu)底板，底板重量會(huì)顯著增加，且混凝土底板在大海中抗腐蝕能力強(qiáng)，不會(huì)污染環(huán)境，底板重量的增加也能夠提升抵御風(fēng)浪沖刷能力，從而保證圍堰的安全性與穩(wěn)定性[1]。除此之外，底板可以根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際進(jìn)行分塊預(yù)制和吊裝，因此可以有效減少不必要的大型起重機(jī)械的費(fèi)用，達(dá)到節(jié)省工程造價(jià)的目標(biāo)。

1 工程概況

青蘭山油庫(kù)至縣道309線道路工程位于泉州市惠安縣凈峰鎮(zhèn)斗尾港，全長(zhǎng)2.23 km，起點(diǎn)位于福建港豐能源有限公司西南側(cè)，起點(diǎn)樁號(hào)K0+000，途經(jīng)杜厝村和城前村，終點(diǎn)位于現(xiàn)狀縣道309與城前村南側(cè)相交處，終點(diǎn)樁號(hào)K2+230.161。該工程設(shè)計(jì)速為60 km/h，雙向四車道，道路等級(jí)為二級(jí)公路，道路寬度為18 m。

跨海特大橋的起訖樁號(hào)為K0+020～K1+175，總長(zhǎng)度為1 155 m，全橋分10聯(lián)布置，具體跨徑為1×65 m +（3×40 m）+2×（4×30 m）+6×（3×40 m），橋梁橫斷面布置為兩側(cè)0.5 m（防撞護(hù)欄）+中間17 m（機(jī)動(dòng)車道），合計(jì)18 m。上部結(jié)構(gòu)為PC預(yù)應(yīng)力T梁+鋼箱梁，下部結(jié)構(gòu)橋墩選用柱式墩，樁基選用鉆孔灌注樁，該工程樁基礎(chǔ)和樁間系梁等結(jié)構(gòu)均屬于水中作業(yè)，需要采用鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。

2 圍堰設(shè)計(jì)方案

該工程樁間系梁的頂標(biāo)高為2.5～4.8 m，以頂標(biāo)高最低值即2.5 m為例進(jìn)行鋼吊箱圍堰方案設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙可知，樁間系梁高度為2.1 m，那么樁間系梁梁底標(biāo)高為2.5-2.1=0.4 m，圍堰平面尺寸為1 226.2 cm ×521.2 cm，

高度為795 cm，護(hù)筒直徑為2 800 mm，護(hù)筒壁厚為14 mm。底板選用裝配式混凝土底板，混凝土強(qiáng)度為C30，分為3塊，底板厚度25 cm，在底板上設(shè)置圈梁，規(guī)格為30 cm×40 cm和50 cm×40 cm。壁板選用鋼板，板厚為6 mm，在側(cè)壁上設(shè)置環(huán)向主梁，規(guī)格為HN450 mm×200 mm，設(shè)置2道，次梁的安裝間距為55 cm，規(guī)格為HN150 mm×75 mm，豎向分配梁的安裝間距為90 cm，規(guī)格為HN350 mm×175 mm，在圍堰內(nèi)部安裝4根鋼支撐。每個(gè)護(hù)筒設(shè)置3道拉壓桿，長(zhǎng)度為5 m，2根槽鋼雙拼而成，槽鋼規(guī)格為[18b，護(hù)筒上挑梁采用2根工字鋼雙拼而成，工字鋼規(guī)格為I56a。

3 施工難點(diǎn)分析

跨海特大橋位于斗尾港東南側(cè)，受到潮汐與地形的影響，大橋所在海域的漲潮和落潮流向分別為西北向和東南向，潮流屬正規(guī)半日潮，并形成穩(wěn)定的往復(fù)流，潮位高低差6.7 m，最大浪高達(dá)4.5 m，大橋建設(shè)環(huán)境較為特殊和復(fù)雜。而跨海特大橋樁間系梁采用鋼吊箱圍堰方案，鋼吊箱圍堰施工存在如下難點(diǎn)：

（1）鋼吊箱圍堰施工區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，受潮汐和風(fēng)浪的影響較大，應(yīng)制定妥當(dāng)?shù)氖┕し桨负蛻?yīng)急措施。

（2）鋼吊箱壁板和支撐構(gòu)件的制作精度要求相對(duì)較高，所有構(gòu)件均由廠家進(jìn)行定制，其規(guī)格與尺寸的誤差應(yīng)符合規(guī)范要求。鋼吊箱在安裝過(guò)程中受風(fēng)浪影響導(dǎo)致定位難度較大。

（3）鋼吊箱兩個(gè)壁板結(jié)構(gòu)連接形式為螺栓連接，在連接處容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象[2]。底板與壁板交接位置防滲漏如果處理不當(dāng)，將導(dǎo)致鋼吊箱出現(xiàn)滲漏情況。

（4）鋼吊箱在下放過(guò)程中利用千斤頂對(duì)安裝精度進(jìn)行控制，同步下放的難度較大，在下放過(guò)程中，鋼吊箱的垂直度控制難度較大。

（5）由于潮位高低差較大，封底混凝土施工難度較大，施工時(shí)間較短，封底混凝土質(zhì)量控制難度較大。

4 鋼吊箱圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備—搭設(shè)施工平臺(tái)（將工字鋼焊接在鋼護(hù)筒上）—裝配式混凝土底板分塊安裝到位—下放體系安裝—鋼吊箱壁板結(jié)構(gòu)和支撐系統(tǒng)安裝—鋼吊箱下放到位—封底混凝土澆筑—吊箱內(nèi)抽水—樁間系梁鋼筋綁扎和模板安裝—樁間系梁混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)—鋼吊箱拆除回收。

4.2 搭設(shè)施工平臺(tái)

施工平臺(tái)搭設(shè)應(yīng)選擇在低水位時(shí)候，在鋼護(hù)筒上設(shè)置尺寸為18 cm×58 cm的洞眼，設(shè)置高程為6.98 m，洞眼設(shè)置應(yīng)對(duì)稱，一共設(shè)置4個(gè)，將規(guī)格為I56a的工字鋼穿過(guò)洞眼架設(shè)在護(hù)筒上，工字鋼長(zhǎng)度為6.9 m，工字鋼與鋼護(hù)筒焊接牢固，工字鋼頂高程為7.54 m，工字鋼主要起支撐梁作用。再將規(guī)格為I56a的工字鋼放置在支撐梁上，一共放置4根，每根工字鋼長(zhǎng)度為6.8 m，工字鋼之間連接形式為焊接，此時(shí)工字鋼頂高程為8.1 m。在搭設(shè)好的施工平臺(tái)上搭設(shè)防護(hù)鋼欄桿，并在可能墜落位置安裝防墜網(wǎng)，保證后續(xù)施工的安全性。

4.3 鋼吊箱底板安裝

裝配式混凝土底板嚴(yán)格按照施工方案在加工廠里分塊預(yù)制，為了確保拼裝的準(zhǔn)確性，每塊底板應(yīng)編號(hào)準(zhǔn)確和清晰，在板塊連接處應(yīng)預(yù)留鋼筋，混凝土底板混凝土澆搗應(yīng)密實(shí)，養(yǎng)護(hù)應(yīng)到位，待混凝土底板強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求時(shí)即可搬運(yùn)到操作現(xiàn)場(chǎng)。鋼吊箱底板安裝同樣應(yīng)選擇低水位時(shí)候，根據(jù)事先安排的好的編號(hào)順序進(jìn)行分塊吊裝，底梁高程應(yīng)保持一致，混凝土底板按照安裝順序和安裝區(qū)域進(jìn)行安裝，要求安裝位置準(zhǔn)確[3]，安裝精度滿足設(shè)計(jì)要求，按照設(shè)計(jì)要求留置接縫?；炷恋装灏惭b完成后應(yīng)及時(shí)對(duì)安裝質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格即可將角鋼和預(yù)留鋼筋焊接牢固，采用滿焊形式將各個(gè)混凝土板塊連成一起，澆筑底板分塊之間濕接縫混凝土，振搗密實(shí)。在底板的環(huán)向主梁上按照設(shè)計(jì)要求粉刷水泥砂漿，厚度為3 cm，接著在砂漿層上布置橡膠墊層，厚度為1 cm，從而有效防止底板滲漏。

4.4 下放體系安裝

在鋼護(hù)筒設(shè)置好的每個(gè)挑梁上安裝千斤頂，安裝數(shù)量為2個(gè)，千斤頂型號(hào)為TS200-250，該千斤頂為連續(xù)同步千斤頂，采用1臺(tái)油泵即可同時(shí)控制全部的千斤頂，從而實(shí)現(xiàn)同步下放或者頂升，確保其安裝精度。接著安裝吊點(diǎn)支座與拉壓桿支座，拉壓桿為槽鋼雙拼而成，每個(gè)護(hù)筒設(shè)置3道，拉壓桿預(yù)埋件平面布置圖如圖1所示，拉壓桿與其支座之間的連接為貝雷梁插銷[4]，千斤頂與支座之間連接為鋼絞線，數(shù)量為5根，直徑為15.2 mm。按照設(shè)計(jì)圖紙?jiān)阡撟o(hù)筒三個(gè)側(cè)面安裝導(dǎo)向架，導(dǎo)向架分為上下兩層，采用型鋼焊接在鋼護(hù)筒上，導(dǎo)向架能夠有效地克服水流影響，保證鋼吊箱能夠垂直下放。

4.5 壁板體系安裝

壁板體系由壁板結(jié)構(gòu)與支撐系統(tǒng)共同組成，所有鋼板和型鋼均統(tǒng)一在加工廠里進(jìn)行加工與制作，壁板的剛度與強(qiáng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，壁板結(jié)構(gòu)在加工廠應(yīng)事先進(jìn)行試拼裝，確保拼裝的準(zhǔn)確性。壁板安裝之前應(yīng)在底板主梁上進(jìn)行測(cè)量定位，將壁板的安裝軸線全部測(cè)放出來(lái)，一般從長(zhǎng)邊開始吊裝，嚴(yán)格按照吊裝方案進(jìn)行分塊吊裝，壁板定位應(yīng)準(zhǔn)確無(wú)誤，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行安裝，壁板安裝質(zhì)量控制如表1所示。相鄰壁板采用螺栓連接，螺栓規(guī)格為直徑22 mm，采用止推塊對(duì)壁板下部進(jìn)行固定，止推塊由2塊型鋼和鋼板組成，型鋼規(guī)格為HN100 mm×50 mm，將鋼板焊接在型鋼上形成止推塊，鋼板規(guī)格為100 mm×190 mm×10 mm，止推塊構(gòu)造圖如圖2所示。底板與壁板交界位置應(yīng)粉刷止水砂漿，壁板間接縫采用膠墊密封帶進(jìn)行封堵，連接處則加設(shè)膨脹型止水條，從而保證底板與壁板之間連接緊密性[5]。第1塊壁板的安裝位置準(zhǔn)確性十分關(guān)鍵，安裝后應(yīng)及時(shí)復(fù)核其軸線位置偏差，復(fù)核合格即可臨時(shí)固定，采用2根型鋼臨時(shí)焊接在護(hù)筒上，型鋼規(guī)格為HN150 mm×75 mm。壁板安裝后應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求上下層各設(shè)置1根鋼管臨時(shí)支撐，鋼管尺寸為426 mm×8 mm，確保鋼吊箱不因受到水壓作用產(chǎn)生一定程度的變形。

4.6 鋼吊箱下放

待一切準(zhǔn)備工作檢查合格后，打開油壓泵，頂升鋼吊箱10 cm，將前面安裝底板用的施工平臺(tái)拆除，為后續(xù)鋼吊箱下放提供工作條件。由于鋼吊箱下放精度要求極高，稍有不慎將可能出現(xiàn)安全事故，因此，安排專人緊盯著鋼吊箱下放工作不放，嚴(yán)格按照操作流程指揮下放，鋼吊箱下放前應(yīng)檢查其上下口高程、垂直線和下放空間有無(wú)障礙物等情況，檢查合格方可開始下放，4個(gè)千斤頂同步下放，下放過(guò)程時(shí)刻檢查高程和姿態(tài)，檢查頻率每下降5 cm檢查1次，從而保證鋼吊箱下放過(guò)程受力均勻，避免出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象[6]。當(dāng)鋼吊箱下放進(jìn)入水中時(shí)，應(yīng)檢查導(dǎo)向架工作性能、鋼吊箱扭轉(zhuǎn)性能、偏轉(zhuǎn)率和壁板的垂直度等情況，如發(fā)現(xiàn)有傾斜現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行糾偏。鋼吊箱緩慢地下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)檢查壁板結(jié)構(gòu)的軸線與高程的偏差，檢查結(jié)果滿足規(guī)范要求及時(shí)進(jìn)行固定。拉壓桿支座采用焊接方式與鋼護(hù)筒緊密連接在一起，焊接工藝為滿焊，從而保證拉壓桿受力穩(wěn)定性。鑒于拉壓桿插銷和插銷孔之間存在一定的空隙，為了保證拉壓桿受力均勻，采用鋼片填充空隙，從而讓拉壓桿能夠拉住底板，接著將千斤頂與支座之間的鋼絞線全部拆除。

4.7 鋼吊箱封底

為了防止底板與鋼護(hù)筒之間的縫隙出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，在兩者之間填塞環(huán)形水泥腸。封底混凝土采用泵送形式輸送到鋼吊箱底板，厚度為40 cm，混凝土具有水下不分析特性[7]，根據(jù)潮汐時(shí)間合理安排封底混凝土施工時(shí)間，確?；炷琳駬v密實(shí)與平整。鋼吊箱抽水時(shí)間為封底混凝土強(qiáng)度達(dá)70%設(shè)計(jì)值，按照施工方案做好鋼吊箱箱體和支撐的監(jiān)測(cè)工作，如發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)結(jié)果超標(biāo)應(yīng)馬上停止抽水，分析其發(fā)生原因采取解決對(duì)策后方可恢復(fù)抽水。剪力板焊接施工時(shí)間為封底混凝土強(qiáng)度達(dá)100%設(shè)計(jì)值，厚度為1 cm，焊接于底板預(yù)埋件與鋼護(hù)筒之間，鋼護(hù)筒一周焊接6個(gè)，從而由剪力板代替拉壓桿將底板與鋼護(hù)筒連接一起。

4.8 鋼吊箱拆除回收

先拆除挑梁上的千斤頂，再拆除鋼護(hù)筒上的挑梁和導(dǎo)向架，在0.4 m位置將鋼護(hù)筒割除，接著安裝系梁的鋼筋與模板，澆筑系梁混凝土并養(yǎng)護(hù)7 d，接著將底板上的連通器全部打開，讓江水涌入鋼吊箱內(nèi)，待鋼吊箱內(nèi)外壓力差為0時(shí)，先拆除鋼管支撐，再拆除壁板結(jié)構(gòu)，所有構(gòu)件應(yīng)做好保護(hù)工作，以備下個(gè)工作面使用。

5 結(jié)語(yǔ)

該工程不管是裝配式混凝土底板還是壁板都是采用分塊制作與安裝，待相關(guān)構(gòu)件運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，再采用常規(guī)的吊裝設(shè)備進(jìn)行拼裝，由此減少了大型起重機(jī)械的投入費(fèi)用，加快了安裝進(jìn)度。采用連續(xù)同步千斤頂、壁板連接處設(shè)置止水條和安裝下放導(dǎo)向架等措施來(lái)確保鋼吊箱下放的穩(wěn)定性與精準(zhǔn)性，無(wú)形中提高施工效率。在鋼吊箱施工過(guò)程中，壁板和底板均未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，鋼吊箱垂直度偏差和整體軸線位置偏差均符合規(guī)范要求，無(wú)明顯變形跡象，確保樁間系梁施工質(zhì)量與安全，取得良好施工效果。

參考文獻(xiàn)

[1]李招明.鋼混組合無(wú)封底鋼吊箱設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[J]．鐵道建筑技術(shù)， 2021（7）：84-88.

[2]梁世剛.橋梁工程水中承臺(tái)鋼吊箱施工技術(shù)及質(zhì)量控制[J]．西部交通科技， 2019（3）：78-80.

[3]梁新禮.廣州明珠灣大橋主墩吊箱圍堰定位施工技術(shù)[J]．橋梁建設(shè)， 2021（6）：139-144.

[4]黃宇.復(fù)雜海況下啞鈴型承臺(tái)鋼吊箱圍堰設(shè)計(jì)與施工[J]．公路， 2020（1）：128-134.

[5]翁方文.潮汐地區(qū)單壁鋼吊箱圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)[J]．世界橋梁， 2019（6）：21-25.

[6]費(fèi)志高.庫(kù)區(qū)高水頭單壁鋼吊箱圍堰設(shè)計(jì)與施工[J]．公路， 2022（3）：193-198.

[7]鐘瑞慶，鐘志欽.倒水桂江公路大橋主橋鋼吊箱專項(xiàng)施工方案研究[J]．西部交通科技， 2021（5）：121-124+139.