九龍江特大橋鋼吊箱設計施工

步慶革

（中鐵三局集團第六工程有限公司，山西 晉中 030600）

1 工程概況

廈漳高速公路(漳州段)擴建工程ZA4合同段為九龍江特大橋（九龍江特大橋長8.404 5 km，為福建高速公路第一長橋）的一部分，位于龍海市紫泥鎮(zhèn)、海澄鎮(zhèn)。主墩（120#、121#）水位深（水深16.0 m）、水流急、潮差大，單個承臺采用16根鉆孔灌注樁Φ2.5 m、樁長最長為92.0 m、樁基穿過嚴重液化砂層、主筋為Φ32 mm雙排鋼筋籠，單根樁基鋼筋重量為50.0 t左右。主墩（120#、121#）水中承臺左右幅為一個整體，成六棱形，砼方量大（單個承臺面積有一個半籃球場大696 m2，砼方量達4 136.2 m3）。承臺高4 m，承臺上設2 m防撞護欄，承臺底標高為-0.5 m，承臺頂標高為+3.5 m。施工水位受潮汐影響，最低潮水位為-2.6 m，最高潮水位為+4.7 m，正常水位為-0.5 m。

2 方案確定

根據(jù)主墩承臺位置水深情況及承臺標高與河床的關(guān)系確定承臺采用鋼吊箱圍堰施工，圍堰封底采用C25混凝土，厚度為2 m，封底底標高為-2.5 m，承臺混凝土分兩次澆注，每次澆注厚度均為2 m。

3 鋼吊箱設計

鋼吊箱圍堰由壁板、隔艙、內(nèi)支撐、懸吊系統(tǒng)以及底模系統(tǒng)組成。壁板由側(cè)模、橫肋和立柱組成。側(cè)模面板為6 mm鋼板，面板后焊8個槽鋼橫肋和豎肋，間距30 cm，四周由8號槽鋼框邊、每30 cm留一螺栓孔，以便側(cè)模連接。每塊側(cè)模長6 m，寬3 m，側(cè)模首先在工廠加工成型，運至工地后，將側(cè)模拼接成12 m長，寬3 m一塊，側(cè)模拼接除采用螺栓連接外，橫肋采用16號雙拼工字鋼與模板焊接，間距1.0 m；縱向采用32 b雙拼工字鋼立柱與16號工字鋼焊接，間距2.0 m，每根工字鋼將接頭錯開不少于1.0 m。隔艙分為6塊，高度為2 m，每塊面積約為100 m2，兩邊隔艙框住2根鉆孔樁，其余4個隔艙框住3根鉆孔樁，除兩側(cè)隔艙為四角形外，其余均為三角形。隔艙模板為6 mm鋼板做面板，豎向用25的槽鋼每2 m一道，底部與工字鋼焊接固定在底模上，中間和頂部分別焊接一道25號工字鋼保證模板剛度和便于支撐固定在鋼護筒上。內(nèi)支撐采用直徑不小于32.5 cm鋼管，縱向設置6道，橫向在中間設置1道，線路左右兩側(cè)分別設置垂直模板的八字撐2道，為保證內(nèi)支撐水平，在每根縱向中部與鋼管立柱焊接支撐于鉆孔樁上。鋼吊箱底模由貝雷片底承重梁、工字鋼分配梁、面板組成，底承重梁采用尺寸長為3.0 m，高為1.5 m的普通貝雷片接長，沿線路方向布置，共設置16道、2片1組共8組；中間6組間距為3.25 m，可根據(jù)鋼護筒偏位適當調(diào)整，左右兩側(cè)為2道、間距為90 cm一組的貝雷片，中間組與邊上1組的距離為1.8 m。分配梁為25 b工字鋼，垂直線路方向布置，間距40 cm，在鋼護筒位置處空開；分配梁上鋪設6 mm厚的鋼板作為面板，面板與分配梁固定采用電焊連接。懸吊系統(tǒng)由底承重梁，上承重梁、吊桿、支撐鋼管樁、橫梁和斜撐組成。上承重梁利用已成樁上預埋的鋼管樁和在承臺左右兩側(cè)設置8根鋼管樁共同承受吊箱荷載，鋼管樁直徑為53 cm，共24根，橫向3排，管頂設置65×65×1.4 cm鋼蓋板。橫向每兩根鋼管樁之間用25 b槽鋼剪刀撐連接，在大、小里程位置鋼管樁頂設置56 b雙拼工字鋼，中間一排設置雙層雙排45 b工字鋼橫梁，橫梁之間用32 b工字鋼連接牢固。橫梁設置上承重梁，上承重梁與下承重梁投影在同一平面位置，采用同樣型號的貝雷片，考慮上承重梁受力較大，貝雷梁上下加強玄桿。上下承重梁采用吊桿連接，中間每道貝雷梁上設置7個吊桿，左右兩側(cè)貝雷梁1組上設置3個吊桿，共設置90個吊桿，考慮到受力情況，四周30個吊桿為直徑15.24 mm的鋼絞線5根，其余60個吊桿為直徑32.5 mm精扎螺紋鋼；鋼絞線作吊桿的上下采用普通7孔錨環(huán)固定吊桿，精扎螺紋鋼采用特有的螺帽固定吊桿。為防止吊桿上下與貝雷片接觸處貝雷片變形，在錨具與貝雷片之間設置2 cm厚，平面尺寸為14×14 cm的鋼板。見圖1的鋼吊箱圍堰設計圖。

圖1 鋼吊箱圍堰設計圖

4 鋼吊箱圍堰施工

4.1 施工順序

采用鋼吊箱時：鋼吊箱圍堰制造→鋼吊箱圍堰運至施工部位→制作工作平臺→拼裝承重梁及分布梁→拼裝底模→鋼護筒內(nèi)焊鋼管立柱及其吊裝系→拼裝底節(jié)側(cè)模→下沉→拼裝第二節(jié)側(cè)模→下沉→拼裝第三節(jié)側(cè)模→下沉到位安裝水平支撐→澆筑水下封底砼→抽水進行承臺施工→拆除部分圍堰。

4.2 具體施工方法

4.2.1 工作平臺搭設

根據(jù)承臺及鋼吊箱的特點，先利用已成鉆孔樁鋼護筒，在大小里程鋼護筒上用2.0 cm厚的鋼板縱向鋼板焊接牛腿，橫向用28號工字鋼焊接，縱向在工字鋼上鋪設貝雷梁底承重梁。貝雷梁共8組16片，中間每組間距為3.25 m，6組12片，兩側(cè)各1組，每組間距0.9 m。每兩組貝雷片用支撐架連接，確保貝雷片不移位，在貝雷梁上搭設型鋼作為工作平臺。

4.2.2 底板安裝

底模在貝雷梁上橫向鋪設25 b工字鋼作為分配梁，間距為40 cm，在遇到鋼護筒時斷開，為保證分配梁不移位，用20槽鋼扣在貝雷梁上，并用螺栓固定在貝雷片上，分配梁與固定的槽鋼連接固定。面板采用6 mm鋼板，直接鋪設在工字鋼分配梁上，在護筒位置預留孔洞，孔洞直徑大于鋼護筒直徑10 cm。面板之間連接采用焊接。

4.2.3 鋼管立柱及其吊裝系施工

在鋼護筒內(nèi)固定φ530 mm鋼管立柱，為保證吊箱受力滿足要求，承臺左右側(cè)再利用鉆孔平臺上8根φ530 mm鋼管樁與鋼護筒內(nèi)鋼管立柱及鋼護筒一起承受整個承臺吊箱施工。鋼管上焊接65×65×1 cm鋼板頂蓋，根據(jù)樁基布置，橫向三排鋼管在一條直線上，并用25 b槽鋼將鋼管連接成剪刀撐。分配梁沿橫向布置，大里程和小里程每排設置1道雙拼56 b號工字鋼橫梁，中間一排設置一道雙層雙拼45號工字，縱向用32 b工字鋼水平連接，確保工字鋼的穩(wěn)定性。貝雷片上承重梁設置在工字鋼上，與下承重貝雷梁在同一平面位置。利用φ32 mm精軋螺紋鋼和φ15.24的鋼絞線吊帶將上下貝雷梁連接起來。吊帶穿過上下貝雷承重梁，上下用錨具固定吊帶，為防止吊桿、夾片滑落并保證錨固力，下承重梁錨具底用12×12×2 cm厚鋼板將錨具焊接固定，在錨具與貝雷片接觸處采用20×20×2 cm鋼板墊片。

4.2.4 圍堰側(cè)板安裝

圍堰底模拼裝完畢后，將底模抄平，放出橋中線、墩中線、承臺邊線等的控制線或控制點。利用已成樁鋼護筒，在靠近承臺邊緣的每個鋼護筒上設置兩個三角形牛腿，在牛腿上設置1根豎向的工字鋼作為側(cè)模的導向裝置，底模利用鋼護筒作為導向裝置。側(cè)模拼裝利用底模上分配梁和導向裝置固定。側(cè)板拼裝順序宜從橋中線處一塊開始，順次向兩邊對稱拼裝，拼裝時用螺栓連接，最后在上下游墩中線附近合攏。合攏后經(jīng)檢查尺寸和豎直度符合要求后，再各塊拼接固定，模板與模板接縫采用黑色止水條填塞，確保螺栓連接后不漏水。拼裝時，各塊須加臨時斜支撐，且豎向和水平向均有3處，各節(jié)側(cè)板拼接完畢，將橋中線和墩中線翻到本節(jié)的上口，并在導向裝置上用油漆標出高度標尺，以使拼裝側(cè)板上節(jié)和圍堰下放時便于控制和觀察。在高出封底砼頂面0.5 m出預留6個直徑不小于25 cm的孔洞，保持內(nèi)外水壓力平衡。

4.2.5 圍堰下放設施安裝

圍堰下放設施利用上承重梁安裝的8臺5 t卷揚機和10臺5 t手拉葫蘆下沉吊箱。卷揚機用工字鋼扁擔梁固定在上承重梁上，用6道滑輪組下掛鋼絲繩將底承重梁下扁擔梁連接；手拉葫蘆用鋼絲繩將上下承重梁連接。卷揚機用電閘控制，為保證鋼吊箱下沉一致，便于控制卷揚機，設置四級開關(guān)，一級開關(guān)控制總電源，二級開關(guān)分別可以單獨控制大、小里程4臺卷揚機，三級開關(guān)分別控制大小里程2臺卷揚機，四級開關(guān)控制每臺卷揚機，下沉時根據(jù)需要現(xiàn)場指揮下沉人員要求使用不同級別的開關(guān)。手拉葫蘆由工人根據(jù)指揮人員要求進行控制。

4.2.6 圍堰下放

吊箱下沉前認真檢查各個吊點位置是否布設完成、牢固，平面位置是否正確，對卷揚機轉(zhuǎn)數(shù)進行調(diào)式，尤其是底模與側(cè)模之間的連接是否牢固、是否密封，并對吊箱進行試吊，確保安全后用氣割切除牛腿，確定鋼吊箱下沉。吊箱下沉由1人指揮進行，在下沉過程用水準儀觀察吊箱下沉高度是否一致，下沉不一致時進行適當調(diào)整。通過水準儀觀察沉到設計標高后，鎖定所有的吊桿，確保受力均應后拆除卷揚機和手拉葫蘆。

4.2.7 隔艙及剩余側(cè)模施工

根據(jù)漲退潮規(guī)律，利用低潮時進行隔艙施工，常水位時施工側(cè)模。隔艙分為6塊，高度為2 m，每塊面積約為100 m2，兩邊隔艙框住2根鉆孔樁，其余4個隔艙框住3根鉆孔樁，除兩側(cè)隔艙為四角形外，其余均為三角形。隔艙模板為6 mm鋼板做面板，豎向用25的槽鋼每2 m一道，底部用與工字鋼焊接，中間和頂部分別焊接一道25號工字鋼保證模板剛度，用20槽鋼將隔艙支撐固定在鋼護筒上。側(cè)模拼裝與底節(jié)模板拼裝順序、方法一致，剩余模板拼裝完畢后將側(cè)模用螺栓與導向架固定在封底高度范圍內(nèi)，防止砼澆筑過程中側(cè)壁脹模漏水。

4.2.8 圍堰封底

封底前，潛水工下水對套箱周邊和樁周進行檢查，重點檢查和處理鋼圍堰底模與樁周是否密貼，采用鋼板配合石棉線進行封堵。將圍堰用隔板分成6個區(qū)域分多次進行封底。每次灌注一個或2個區(qū)域混凝土。封底前對鋼護筒表面的銹渣清楚干凈，增加砼與鋼護筒的摩擦力。封底用混凝土由現(xiàn)場混凝土拌和站供應，長臂輸送泵進行砼灌注，水下灌注法進行灌注。利用50 t履帶吊布置水封導管和混凝土漏斗，為滿足初灌混凝土量的要求，每根導管在初灌時，上方設一不小于3.0 m3的混凝土料斗。砍球后，料斗移至下一個初灌導管上方。各導管的續(xù)灌混凝土由長臂輸送泵直接供料。灌注過程不間斷地測量砼面，控制封底厚度和保證砼表面平整。

灌注封底時，隨混凝土量的增加圍堰內(nèi)水由側(cè)模上預留孔洞排出，使圍堰內(nèi)外水位基本保持一致。

4.2.9 圍堰內(nèi)支撐設置及安裝

根據(jù)受力情況分析側(cè)模需要設置內(nèi)支撐，先在側(cè)模內(nèi)壁指定高度用雙拼25 b工字鋼設置圍檁，工字鋼圍檁與側(cè)模焊接，必要時焊三角牛腿固定。內(nèi)支撐利用直徑不小于32.5 cm鋼管，縱向設置6道，橫向在中間設置1道，線路左右兩側(cè)分別設置垂直模板的八字撐2道，內(nèi)支撐與工字鋼圍檁焊接固定，為保證內(nèi)支撐與工字鋼圍檁水平，在每根縱向中部利用鋼管支撐于鉆孔樁上。

4.2.10 抽水堵漏

在混凝土強度達到85%以上且不小于3天后，內(nèi)支撐及側(cè)模預留孔洞封閉后進行抽水、對混凝土的質(zhì)量及模板漏水等進行檢查，確保安全后切除樁基鋼護筒、清理基底和鑿除樁頭，符合要求后進行承臺鋼筋及砼施工。

5 結(jié)束語

鋼圍堰側(cè)模加工尺寸的好壞，不僅關(guān)系到整個圍堰施工的質(zhì)量，同時關(guān)系到整個承臺施工的進度，工廠進行圍堰模板加工是保證模板質(zhì)量行之有效的辦法。

高樁承臺采用鋼吊箱圍堰施工，必須采取措施保證砼施工及箱內(nèi)水壓力作用下鋼吊箱圍堰不變形或脹模現(xiàn)象。

模板拼接時止水條必須位置準確，厚度滿足要求是保證接縫不漏水的關(guān)鍵。