某特大橋主橋主墩吊箱圍堰設(shè)計與施工技術(shù)

　　摘要：根據(jù)大橋主墩承臺尺寸和水文地質(zhì)條件設(shè)計了吊箱圍堰的結(jié)構(gòu)形式和封底混凝土厚度，并施工技術(shù)方案進(jìn)行了探討，提出了混凝土關(guān)注施工技術(shù)要點(diǎn)，成功應(yīng)用于承臺施工。

　　關(guān)鍵詞：吊箱圍堰；施工工藝；承臺

　　1 工程概況

　　某特大橋跨越河道設(shè)計為Ⅴ級航道，設(shè)計測量水位高程為1.7m，施工過程中實測1.3m（枯水期），預(yù)測8～12月水位高程在1.7m，河床底高程在-5.4m。其主墩承臺幾何尺寸為：長×寬×高=9.75m×8.4m×2.5m，每個承臺對應(yīng)4棵直徑2.0m的地下樁。根據(jù)水深及現(xiàn)場實際情況，采用鋼吊箱圍堰施工（可同時兼作承臺模板用）最經(jīng)濟(jì)。

　　2 吊箱設(shè)計

　　吊箱圍堰設(shè)計的原則是在箱內(nèi)無水的情況下修筑承臺，其幾何尺寸應(yīng)能滿足結(jié)構(gòu)的要求和施工的需要，力學(xué)性能應(yīng)滿足施工全過程的受力要求。

　　2.1 吊箱幾何尺寸

　　根據(jù)承臺的尺寸，考慮施工時水位，承臺設(shè)計標(biāo)高等因素，吊箱采用6mm鋼板作面板，設(shè)計尺寸為長9.75m×寬8.4m×高3.5m（內(nèi)尺寸）。

　　為提高鋼板的變形能力，用□50mm×50mm×2.5mm方鋼管作背肋，間距600mm。吊箱模板之間用∠50mm×50mm×5mm角鋼，采用M16螺栓連接。根據(jù)護(hù)筒的實際尺寸切割吊箱底板對應(yīng)地下樁的預(yù)留孔。為了克服浮力，用5組型鋼將吊箱固定。吊箱圍堰示意圖見圖1。

　　圖1吊箱圍堰示意圖

　　2.2 吊箱圍堰的荷載

　　根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》（TBJ2-85）荷載組合V考慮鋼吊箱圍堰設(shè)計荷載設(shè)計組合。

　　水平荷載：靜水壓力+流水壓力+風(fēng)力+其他；

　　豎直荷載：吊箱自重+封底混凝土重+浮力+其他。

　　其中：單位面積上的靜水壓力按9.8kN/m2計，水壓隨高度按線性分布。由于受反季節(jié)水位影響，水位落差較大，但鑒十變化速度緩慢，這里不考慮變化帶來的影響，施工荷載按最大水位時考慮。

　　2.3 封底混凝土厚度計算

　　封底的厚度可按下式計算：

　　T≥krhA/（RcA+nπd[t]）

　　式中：T—水下混凝土封底厚度（m）；Rc—混凝土容重（T/m3）；A—圍堰底面積（扣除樁截面積）（m2）；n—樁數(shù)；d—樁外徑（m）；[t]—樁與混凝土間的容許摩擦力（T/m2）；h—最高施工水位至箱底的高度（m）；r—水的容量（T/m3）；k—系數(shù)取1.05～1.1）

　　澆筑水下混凝土?xí)r，導(dǎo)管的作用半徑，由于樁基的影響應(yīng)適當(dāng)減小，一般用R=2.5m。

　　經(jīng)計算，底板混凝土厚度為50cm時即可滿足施工要求。

　　3 施工工藝

　　3.1 吊箱加工

　　吊箱鋼結(jié)構(gòu)在地坪上分片加工，做到模板表面平整，結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確，特別是模板拼裝連接位置。在加工過程中，需采取一定的措施減小焊接變形。

　　3.2 吊箱拼裝

　�。�1）吊箱的拼裝在原樁基施工的平臺上進(jìn)行。吊箱的部件用運(yùn)輸船運(yùn)至施工平臺上，并按定位標(biāo)記吊放就位及固定，在相鄰箱壁部件吊放時，應(yīng)事先放入止水橡膠條。

　　（2）吊箱箱壁組裝完成后，進(jìn)行安裝下端限位。由于下端限位不設(shè)圍檁，因此，下端限位與箱壁的連接點(diǎn)應(yīng)設(shè)在有箱壁的縱橫梁處，并用鋼板作襯墊。下端限位與樁基的鋼護(hù)筒應(yīng)保持留有2cm的間隙。

　　(3)安裝支撐處鋼圍檁前，應(yīng)在箱壁上有縱橫梁處焊上牛腿，牛腿焊接時應(yīng)保持標(biāo)高位置不變，平面內(nèi)可作適當(dāng)移動，牛腿焊接結(jié)束后，進(jìn)行鋼圍檁的安裝。吊箱周邊鋼圍檁連接時，應(yīng)保證鋼圍檁與箱壁密貼，鋼圍檁連成矩形后，再進(jìn)行角撐的焊接。

　�。�4）鋼圍檁安裝完成后，安裝2根鋼支撐，鋼支撐采用I40號工字鋼，安裝鋼支撐時應(yīng)將鋼支撐與鋼圍檁，用鋼楔形塊頂緊，并牢固固定，防止吊箱在起吊、下沉過程中鋼支撐脫落。

　　3.3 吊箱就位

　　吊箱拼裝完成后，吊箱的下放就位采用手搖千斤頂同時下放24根螺紋鋼來完成。首先采用千斤頂將吊箱整體吊空，拆除平臺上的型鋼，然后徐徐將吊箱下放至設(shè)計標(biāo)高，吊箱的軸線、標(biāo)高檢查合格后，將吊箱用型鋼與支撐架上橫梁焊接起來。

　　3.4 吊箱封底

　　封底混凝土的灌注是吊箱圍堰施工成敗的關(guān)鍵之一。為防形成夾層與冷縫，確保封底的成功，一般都采用泵送混凝土多根導(dǎo)管多點(diǎn)快速灌注。

　　3.5 水下封底混凝土灌注施工要點(diǎn)

　　（1）套箱封底混凝土的面積較大，同時受拌和設(shè)備生產(chǎn)能力與導(dǎo)管灌注間隔時間的限制，為了確保封底混凝土的施工質(zhì)量與安全，封底混凝土宜采取單向在斜面逐漸推進(jìn)的灌注方法。

　�。�2）混凝土開始灌注時，要嚴(yán)格控制每一根導(dǎo)管位置的灌注量。一般灌注過程中，每根導(dǎo)管灌注量應(yīng)認(rèn)真記錄，同時用測錘密點(diǎn)檢測，及時掌握每根導(dǎo)管灌注處中心混凝土面高度和混凝土的擴(kuò)散部位及其標(biāo)高，以便及時調(diào)整各個導(dǎo)管混凝土的灌注量，控制導(dǎo)管埋深。

　�。�3）導(dǎo)管最小埋入深度不得小于0.6m。

　　（4）封底混凝土達(dá)到設(shè)計標(biāo)高時，必須認(rèn)真進(jìn)行加密復(fù)測，并對標(biāo)高偏低的部分進(jìn)行補(bǔ)澆，但應(yīng)考慮導(dǎo)管內(nèi)存料數(shù)量，以免造成混凝土面超高。導(dǎo)管應(yīng)在復(fù)測、補(bǔ)澆后拆除�！�

　　4 結(jié)論

　�。�1）在詳細(xì)分析工程難點(diǎn)，詳盡了解水文地質(zhì)變化情況的基礎(chǔ)上，對主墩吊箱圍堰進(jìn)行了設(shè)計，并計算了封底混凝土的厚度，為承臺施工提供了良好的操作空間。

　�。�2）介紹了圍堰施工工藝，總結(jié)明了水下封底混凝土施工要點(diǎn)，為類似工程施工提供借鑒。

　　該大橋主墩采用吊箱圍堰施工方案，縮短了施工工期，保證了工程質(zhì)量。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]JTJ041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

　　[2]JTJ025-86，公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

　　[3]GB50010-2002,混凝上結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S]

　　[4]劉自明.橋梁深水基礎(chǔ)[M].北京：人民交通出版社，2003.