九龙江特大桥钢吊箱设计施工

步庆革

（中铁三局集团第六工程有限公司，山西 晋中 030600）

1 工程概况

厦漳高速公路(漳州段)扩建工程ZA4合同段为九龙江特大桥（九龙江特大桥长8.404 5 km，为福建高速公路第一长桥）的一部分，位于龙海市紫泥镇、海澄镇。主墩（120#、121#）水位深（水深16.0 m）、水流急、潮差大，单个承台采用16根钻孔灌注桩Φ2.5 m、桩长最长为92.0 m、桩基穿过严重液化砂层、主筋为Φ32 mm双排钢筋笼，单根桩基钢筋重量为50.0 t左右。主墩（120#、121#）水中承台左右幅为一个整体，成六棱形，砼方量大（单个承台面积有一个半篮球场大696 m2，砼方量达4 136.2 m3）。承台高4 m，承台上设2 m防撞护栏，承台底标高为-0.5 m，承台顶标高为+3.5 m。施工水位受潮汐影响，最低潮水位为-2.6 m，最高潮水位为+4.7 m，正常水位为-0.5 m。

2 方案确定

根据主墩承台位置水深情况及承台标高与河床的关系确定承台采用钢吊箱围堰施工，围堰封底采用C25混凝土，厚度为2 m，封底底标高为-2.5 m，承台混凝土分两次浇注，每次浇注厚度均为2 m。

3 钢吊箱设计

钢吊箱围堰由壁板、隔舱、内支撑、悬吊系统以及底模系统组成。壁板由侧模、横肋和立柱组成。侧模面板为6 mm钢板，面板后焊8个槽钢横肋和竖肋，间距30 cm，四周由8号槽钢框边、每30 cm留一螺栓孔，以便侧模连接。每块侧模长6 m，宽3 m，侧模首先在工厂加工成型，运至工地后，将侧模拼接成12 m长，宽3 m一块，侧模拼接除采用螺栓连接外，横肋采用16号双拼工字钢与模板焊接，间距1.0 m；纵向采用32 b双拼工字钢立柱与16号工字钢焊接，间距2.0 m，每根工字钢将接头错开不少于1.0 m。隔舱分为6块，高度为2 m，每块面积约为100 m2，两边隔舱框住2根钻孔桩，其余4个隔舱框住3根钻孔桩，除两侧隔舱为四角形外，其余均为三角形。隔舱模板为6 mm钢板做面板，竖向用25的槽钢每2 m一道，底部与工字钢焊接固定在底模上，中间和顶部分别焊接一道25号工字钢保证模板刚度和便于支撑固定在钢护筒上。内支撑采用直径不小于32.5 cm钢管，纵向设置6道，横向在中间设置1道，线路左右两侧分别设置垂直模板的八字撑2道，为保证内支撑水平，在每根纵向中部与钢管立柱焊接支撑于钻孔桩上。钢吊箱底模由贝雷片底承重梁、工字钢分配梁、面板组成，底承重梁采用尺寸长为3.0 m，高为1.5 m的普通贝雷片接长，沿线路方向布置，共设置16道、2片1组共8组；中间6组间距为3.25 m，可根据钢护筒偏位适当调整，左右两侧为2道、间距为90 cm一组的贝雷片，中间组与边上1组的距离为1.8 m。分配梁为25 b工字钢，垂直线路方向布置，间距40 cm，在钢护筒位置处空开；分配梁上铺设6 mm厚的钢板作为面板，面板与分配梁固定采用电焊连接。悬吊系统由底承重梁，上承重梁、吊杆、支撑钢管桩、横梁和斜撑组成。上承重梁利用已成桩上预埋的钢管桩和在承台左右两侧设置8根钢管桩共同承受吊箱荷载，钢管桩直径为53 cm，共24根，横向3排，管顶设置65×65×1.4 cm钢盖板。横向每两根钢管桩之间用25 b槽钢剪刀撑连接，在大、小里程位置钢管桩顶设置56 b双拼工字钢，中间一排设置双层双排45 b工字钢横梁，横梁之间用32 b工字钢连接牢固。横梁设置上承重梁，上承重梁与下承重梁投影在同一平面位置，采用同样型号的贝雷片，考虑上承重梁受力较大，贝雷梁上下加强玄杆。上下承重梁采用吊杆连接，中间每道贝雷梁上设置7个吊杆，左右两侧贝雷梁1组上设置3个吊杆，共设置90个吊杆，考虑到受力情况，四周30个吊杆为直径15.24 mm的钢绞线5根，其余60个吊杆为直径32.5 mm精扎螺纹钢；钢绞线作吊杆的上下采用普通7孔锚环固定吊杆，精扎螺纹钢采用特有的螺帽固定吊杆。为防止吊杆上下与贝雷片接触处贝雷片变形，在锚具与贝雷片之间设置2 cm厚，平面尺寸为14×14 cm的钢板。见图1的钢吊箱围堰设计图。

图1 钢吊箱围堰设计图

4 钢吊箱围堰施工

4.1 施工顺序

采用钢吊箱时：钢吊箱围堰制造→钢吊箱围堰运至施工部位→制作工作平台→拼装承重梁及分布梁→拼装底模→钢护筒内焊钢管立柱及其吊装系→拼装底节侧模→下沉→拼装第二节侧模→下沉→拼装第三节侧模→下沉到位安装水平支撑→浇筑水下封底砼→抽水进行承台施工→拆除部分围堰。

4.2 具体施工方法

4.2.1 工作平台搭设

根据承台及钢吊箱的特点，先利用已成钻孔桩钢护筒，在大小里程钢护筒上用2.0 cm厚的钢板纵向钢板焊接牛腿，横向用28号工字钢焊接，纵向在工字钢上铺设贝雷梁底承重梁。贝雷梁共8组16片，中间每组间距为3.25 m，6组12片，两侧各1组，每组间距0.9 m。每两组贝雷片用支撑架连接，确保贝雷片不移位，在贝雷梁上搭设型钢作为工作平台。

4.2.2 底板安装

底模在贝雷梁上横向铺设25 b工字钢作为分配梁，间距为40 cm，在遇到钢护筒时断开，为保证分配梁不移位，用20槽钢扣在贝雷梁上，并用螺栓固定在贝雷片上，分配梁与固定的槽钢连接固定。面板采用6 mm钢板，直接铺设在工字钢分配梁上，在护筒位置预留孔洞，孔洞直径大于钢护筒直径10 cm。面板之间连接采用焊接。

4.2.3 钢管立柱及其吊装系施工

在钢护筒内固定φ530 mm钢管立柱，为保证吊箱受力满足要求，承台左右侧再利用钻孔平台上8根φ530 mm钢管桩与钢护筒内钢管立柱及钢护筒一起承受整个承台吊箱施工。钢管上焊接65×65×1 cm钢板顶盖，根据桩基布置，横向三排钢管在一条直线上，并用25 b槽钢将钢管连接成剪刀撑。分配梁沿横向布置，大里程和小里程每排设置1道双拼56 b号工字钢横梁，中间一排设置一道双层双拼45号工字，纵向用32 b工字钢水平连接，确保工字钢的稳定性。贝雷片上承重梁设置在工字钢上，与下承重贝雷梁在同一平面位置。利用φ32 mm精轧螺纹钢和φ15.24的钢绞线吊带将上下贝雷梁连接起来。吊带穿过上下贝雷承重梁，上下用锚具固定吊带，为防止吊杆、夹片滑落并保证锚固力，下承重梁锚具底用12×12×2 cm厚钢板将锚具焊接固定，在锚具与贝雷片接触处采用20×20×2 cm钢板垫片。

4.2.4 围堰侧板安装

围堰底模拼装完毕后，将底模抄平，放出桥中线、墩中线、承台边线等的控制线或控制点。利用已成桩钢护筒，在靠近承台边缘的每个钢护筒上设置两个三角形牛腿，在牛腿上设置1根竖向的工字钢作为侧模的导向装置，底模利用钢护筒作为导向装置。侧模拼装利用底模上分配梁和导向装置固定。侧板拼装顺序宜从桥中线处一块开始，顺次向两边对称拼装，拼装时用螺栓连接，最后在上下游墩中线附近合拢。合拢后经检查尺寸和竖直度符合要求后，再各块拼接固定，模板与模板接缝采用黑色止水条填塞，确保螺栓连接后不漏水。拼装时，各块须加临时斜支撑，且竖向和水平向均有3处，各节侧板拼接完毕，将桥中线和墩中线翻到本节的上口，并在导向装置上用油漆标出高度标尺，以使拼装侧板上节和围堰下放时便于控制和观察。在高出封底砼顶面0.5 m出预留6个直径不小于25 cm的孔洞，保持内外水压力平衡。

4.2.5 围堰下放设施安装

围堰下放设施利用上承重梁安装的8台5 t卷扬机和10台5 t手拉葫芦下沉吊箱。卷扬机用工字钢扁担梁固定在上承重梁上，用6道滑轮组下挂钢丝绳将底承重梁下扁担梁连接；手拉葫芦用钢丝绳将上下承重梁连接。卷扬机用电闸控制，为保证钢吊箱下沉一致，便于控制卷扬机，设置四级开关，一级开关控制总电源，二级开关分别可以单独控制大、小里程4台卷扬机，三级开关分别控制大小里程2台卷扬机，四级开关控制每台卷扬机，下沉时根据需要现场指挥下沉人员要求使用不同级别的开关。手拉葫芦由工人根据指挥人员要求进行控制。

4.2.6 围堰下放

吊箱下沉前认真检查各个吊点位置是否布设完成、牢固，平面位置是否正确，对卷扬机转数进行调式，尤其是底模与侧模之间的连接是否牢固、是否密封，并对吊箱进行试吊，确保安全后用气割切除牛腿，确定钢吊箱下沉。吊箱下沉由1人指挥进行，在下沉过程用水准仪观察吊箱下沉高度是否一致，下沉不一致时进行适当调整。通过水准仪观察沉到设计标高后，锁定所有的吊杆，确保受力均应后拆除卷扬机和手拉葫芦。

4.2.7 隔舱及剩余侧模施工

根据涨退潮规律，利用低潮时进行隔舱施工，常水位时施工侧模。隔舱分为6块，高度为2 m，每块面积约为100 m2，两边隔舱框住2根钻孔桩，其余4个隔舱框住3根钻孔桩，除两侧隔舱为四角形外，其余均为三角形。隔舱模板为6 mm钢板做面板，竖向用25的槽钢每2 m一道，底部用与工字钢焊接，中间和顶部分别焊接一道25号工字钢保证模板刚度，用20槽钢将隔舱支撑固定在钢护筒上。侧模拼装与底节模板拼装顺序、方法一致，剩余模板拼装完毕后将侧模用螺栓与导向架固定在封底高度范围内，防止砼浇筑过程中侧壁胀模漏水。

4.2.8 围堰封底

封底前，潜水工下水对套箱周边和桩周进行检查，重点检查和处理钢围堰底模与桩周是否密贴，采用钢板配合石棉线进行封堵。将围堰用隔板分成6个区域分多次进行封底。每次灌注一个或2个区域混凝土。封底前对钢护筒表面的锈渣清楚干净，增加砼与钢护筒的摩擦力。封底用混凝土由现场混凝土拌和站供应，长臂输送泵进行砼灌注，水下灌注法进行灌注。利用50 t履带吊布置水封导管和混凝土漏斗，为满足初灌混凝土量的要求，每根导管在初灌时，上方设一不小于3.0 m3的混凝土料斗。砍球后，料斗移至下一个初灌导管上方。各导管的续灌混凝土由长臂输送泵直接供料。灌注过程不间断地测量砼面，控制封底厚度和保证砼表面平整。

灌注封底时，随混凝土量的增加围堰内水由侧模上预留孔洞排出，使围堰内外水位基本保持一致。

4.2.9 围堰内支撑设置及安装

根据受力情况分析侧模需要设置内支撑，先在侧模内壁指定高度用双拼25 b工字钢设置围檩，工字钢围檩与侧模焊接，必要时焊三角牛腿固定。内支撑利用直径不小于32.5 cm钢管，纵向设置6道，横向在中间设置1道，线路左右两侧分别设置垂直模板的八字撑2道，内支撑与工字钢围檩焊接固定，为保证内支撑与工字钢围檩水平，在每根纵向中部利用钢管支撑于钻孔桩上。

4.2.10 抽水堵漏

在混凝土强度达到85%以上且不小于3天后，内支撑及侧模预留孔洞封闭后进行抽水、对混凝土的质量及模板漏水等进行检查，确保安全后切除桩基钢护筒、清理基底和凿除桩头，符合要求后进行承台钢筋及砼施工。

5 结束语

钢围堰侧模加工尺寸的好坏，不仅关系到整个围堰施工的质量，同时关系到整个承台施工的进度，工厂进行围堰模板加工是保证模板质量行之有效的办法。

高桩承台采用钢吊箱围堰施工，必须采取措施保证砼施工及箱内水压力作用下钢吊箱围堰不变形或胀模现象。

模板拼接时止水条必须位置准确，厚度满足要求是保证接缝不漏水的关键。