淺談強(qiáng)涌潮河口水下承臺(tái)鋼套箱施工工法

蘇孝敏

（浙江省第一水電建設(shè)集團(tuán)有限公司 杭州 310051）

1 引言

傳統(tǒng)鋼套箱施工，一般在施工期水位以上搭設(shè)施工平臺(tái)、平臺(tái)上現(xiàn)場(chǎng)分節(jié)、分塊拼裝套箱，分節(jié)下沉，然后進(jìn)行水下混凝土封底，最后抽水作業(yè)，工序繁多，套箱安裝工期長。強(qiáng)涌潮河口水下承臺(tái)混凝土澆筑，由于水深、涌潮等因素影響，采用傳統(tǒng)鋼套箱施工方法，套箱安裝要經(jīng)歷多次涌浪的沖擊破壞，特別在8、9月的大潮汛期間，套箱極有可能被涌浪撕裂（錢塘江潮水沖擊力最大可達(dá)35kN/m2），這是施工企業(yè)經(jīng)常面臨的難題。采用整體注水式鋼套箱施工水下承臺(tái)，能有效解決強(qiáng)涌潮河道中水下承臺(tái)施工困難，并在所應(yīng)用的工程中獲得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

2 施工工藝原理

a.強(qiáng)涌潮河口，8、9月份的潮水威力驚人，采用傳統(tǒng)鋼套箱施工方法，由于工序繁多、施工時(shí)間長，在套箱安放過程中極易被涌浪破壞，采用整體注水式鋼套箱，在做好充分施工準(zhǔn)備的前提下，可迅速在兩個(gè)潮水的間隔時(shí)段內(nèi)完成安放，不設(shè)上承系統(tǒng)，無需混凝土封底，實(shí)現(xiàn)一次性止水，并在涌浪來臨前對(duì)套箱進(jìn)行臨時(shí)注水壓重，增加套箱抵御涌浪的能力，潮水過后再排水，進(jìn)行套箱內(nèi)施工作業(yè)，保證套箱在混凝土澆筑之前的安全。

b.本方法就是在承臺(tái)基礎(chǔ)灌注樁施工完成、外護(hù)筒拔除前，利用外護(hù)筒擋水，將樁頭鑿除至設(shè)計(jì)高程，在內(nèi)護(hù)筒外壁上焊接帶凹槽的下法蘭和安裝支撐抱箍，用強(qiáng)力防水膠將“O”型止水圈粘在在下法蘭的凹槽內(nèi)，最后將下法蘭的中心位置坐標(biāo)測(cè)出，見圖1。

圖1 施工工藝（一）

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙承臺(tái)尺寸，套箱整體在加工場(chǎng)制作。根據(jù)測(cè)得的法蘭中心位置，在套箱底板上割設(shè)套圈，并在套圈外側(cè)焊接上法蘭，再用駁船將套箱運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)一次性安放。安放時(shí)通過樁頂法蘭與套箱底部的法蘭對(duì)接定位，用千斤頂頂壓扁擔(dān)梁及上法蘭，壓緊“O”型止水圈止水，然后抽干套箱內(nèi)江水，并將上下法蘭焊接密封（見圖2），再在套箱內(nèi)進(jìn)行混凝土澆筑前的一系列施工作業(yè)。在大潮汛涌浪來臨前，停止一切套箱內(nèi)作業(yè)，人員撤離，對(duì)套箱進(jìn)行臨時(shí)注水壓重，以抵御涌浪的沖擊。

3 工藝流程

工藝流程見圖3。

4 施工操作步驟及操作要點(diǎn)

a.樁頭剔除。在基礎(chǔ)灌注樁施工完成后，外護(hù)筒先不拔除，利用外護(hù)筒擋水，進(jìn)行樁頭鑿除。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙灌注樁混凝土需要深入承臺(tái)底板，為了便于下道工序中上下法蘭的焊接，樁頭混凝土需鑿成“品”字形，見圖4。

圖2 施工工藝（二）

圖3 工藝流程

b.下法蘭及抱箍安裝。樁頭剔除后，利用外護(hù)筒擋水，在內(nèi)護(hù)筒外壁上人工焊接下法蘭和安裝抱箍，安裝完成后，必須對(duì)法蘭中心坐標(biāo)進(jìn)行重新測(cè)量，并繪制放樣圖。套箱制作時(shí)底部的套圈和上法蘭必須根據(jù)繪制的放樣圖定位，以確保上下法蘭對(duì)接準(zhǔn)確。待下下法蘭及抱箍安裝完成后，灌注樁的外護(hù)筒方可拔除。

圖4 樁頭剔除

c.架設(shè)支撐工字鋼。外護(hù)筒拔除后，在抱箍牛腿上由潛水員水下架設(shè)支撐工字鋼，工字鋼通過連接板與牛腿螺栓連接（見圖5）。工字鋼、法蘭及抱箍共同組成套箱的底承系統(tǒng)。

圖5 架設(shè)支撐工字鋼

d.套箱制作。套箱實(shí)為承臺(tái)混凝土的模板，制作必須按設(shè)計(jì)圖紙（見圖6）進(jìn)行，在岸上加工廠場(chǎng)體制作。套箱面板采用δ=6mm的鋼板；橫向側(cè)圍囹采用14號(hào)槽鋼，間距約0.6m，與面板焊接；縱向側(cè)圍囹采用14號(hào)槽鋼，間距約1.0m，與橫向圍囹焊接；底圍囹采用14號(hào)槽鋼，間距約0.5m，與面板焊接，圍囹底部采用架設(shè)的36號(hào)工字鋼做縱向支撐圍囹。

e.套眼割設(shè)及上法蘭安裝。下法蘭安裝完成后，根據(jù)測(cè)得的下法蘭放樣圖，在套箱底板上割設(shè)套圈，再在套圈底部焊接上法蘭，套眼和法蘭的尺寸應(yīng)比樁徑稍大，以方便套箱安放、定位。

f.套箱吊裝就位。套箱安放采用整體一次性吊放到位，吊放前，應(yīng)完成底承系統(tǒng)的所有安裝工序，并將“O”型止水圈先用防水膠在法蘭凹槽內(nèi)粘牢，選擇在小潮汛期間安裝。由平板駁船運(yùn)抵安裝水域，船吊吊起，人工指揮，徐徐下放，直至上下法蘭對(duì)接準(zhǔn)確。

圖6 套箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

g.“O”型橡膠圈止水、抽水。套箱吊裝就位后，由潛水員下至套箱內(nèi)將扁擔(dān)梁與樁內(nèi)主筋相連，扁擔(dān)梁兩頭用千斤頂頂升扁擔(dān)梁，通過擠壓上下法蘭間的“O”型止水圈實(shí)現(xiàn)止水（詳見圖2），然后抽干套箱內(nèi)江水。

h.法蘭間焊接密封。套箱內(nèi)江水抽干后，將上下法蘭間隙焊接緊密、牢固，然后拆除扁擔(dān)梁和千斤頂。

i.承臺(tái)施工作業(yè)。套箱法蘭焊接密封完成，即可利用套箱擋水和作為混凝土模板，實(shí)現(xiàn)承臺(tái)干地施工。但由于錢塘江涌潮威力巨大，特別在8、9月份潮水浪高和沖擊力均達(dá)到一年中的最高，為防止涌浪對(duì)箱體的破壞，必須集中力量突擊進(jìn)行承臺(tái)施工作業(yè)，以最快的速度完成承臺(tái)混凝土澆筑。同時(shí)在混凝土未澆筑前、大潮汛期間每次涌浪來臨之前，均需對(duì)套箱注水壓重，提高套箱抵御涌浪沖擊的能力。

j.施工完成后，套箱采用水下焊槍割除。

5 施工方法特點(diǎn)

a.本施工方法改變了傳統(tǒng)鋼套箱：水上拼裝→分節(jié)下沉→混凝土封底→抽水的工藝流程，采用整體式加工成型，不封底，一次性安放、止水，并考慮涌浪沖擊因素，涌潮來臨前，對(duì)套箱注水壓重，有效抵御涌浪沖擊，潮水過后將箱體中江水抽干，進(jìn)行套箱內(nèi)施工作業(yè)，按漲、退潮時(shí)間，循環(huán)進(jìn)行注水、抽水作業(yè)，直至承臺(tái)混凝土施工完成。

b.方法特點(diǎn)：?采用岸上整體制作，在小潮汛退潮期間，一次性安放，套箱與基礎(chǔ)灌注樁采用法蘭連接、“O”橡膠圈止水，無需混凝土封底，不設(shè)上承系統(tǒng)，大大縮短了套箱的安放工期；?套箱在制作、安放過程中不承受涌浪的直接沖擊；?承臺(tái)施工中，套箱由于通過法蘭鋼性連接，并可往套箱中注水壓重，大大增強(qiáng)了套箱的抗涌潮的沖擊能力，從而大大降低套箱被強(qiáng)涌浪破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

6 施工質(zhì)量控制

6.1 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

本施工方法必須符合《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ 94—94）、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017—2003）、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50205—2002）、《水利水電工程模板施工規(guī)范》（DL/T 5110—2000）有關(guān)規(guī)定；必須符合《企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定。

6.2 施工操作中的質(zhì)量控制

a.嚴(yán)格控制套箱鋼材質(zhì)量及加工質(zhì)量，鋼材的品種、規(guī)格、性能等應(yīng)符合現(xiàn)行國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，采用的原材料及成品實(shí)行進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收制度，各工序按施工規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量控制，每道工序完成后，進(jìn)行檢查，相關(guān)各專業(yè)工種之間，進(jìn)行交接檢驗(yàn)。

b.套箱加工采用電焊成型，焊接材料的品種、規(guī)格、性能等均符合現(xiàn)行國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求，鋼材切割面、剪切面無裂紋、夾渣式、分層和大于1mm的缺棱，構(gòu)件連接處的截面幾何尺寸允許偏差為±3.0mm。

c.套箱加工制作的允許偏差應(yīng)符合表1的規(guī)定。

d.套箱安裝的允許偏差應(yīng)符合表2的規(guī)定。

表1 套箱加工制作的允許偏差

表2 套箱安裝的允許偏差

e.套箱安裝完畢后，應(yīng)及時(shí)組織力量進(jìn)行套箱內(nèi)施工作業(yè)，并在潮水來臨前注水壓重，增加套箱的整體穩(wěn)定性。

7 結(jié)語

本方法在錢塘江等涌潮河段趕工作業(yè)的水下承臺(tái)施工，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

a.本方法較傳統(tǒng)套箱施工，減少了工作平臺(tái)安裝、分塊拼裝、上承系統(tǒng)安裝、混凝土封底等工序，簡化了工藝流程，加快了施工進(jìn)度，節(jié)省了套箱的制作和安裝費(fèi)用。

b.通過工藝的簡化，縮短了套箱安裝時(shí)間，套箱加工和安裝準(zhǔn)備工作完成后，一般在一個(gè)潮水間隔時(shí)間內(nèi)即可完成套箱的初步安裝，避免了安裝過程中套箱經(jīng)歷涌潮沖擊的風(fēng)險(xiǎn)。

c.在涌潮來臨前，通過對(duì)套箱進(jìn)行注水壓重，增加了套箱的整體穩(wěn)定性和抗涌潮沖擊能力，同時(shí)由于套箱內(nèi)靜水壓力的作用，抵消了套箱外的部分水壓力和水流力，節(jié)約了套箱內(nèi)支撐費(fèi)用。