廣珠鐵路西江特大橋拼裝式單壁鋼吊箱施工設(shè)計(jì)

宋來(lái)存

(中鐵二十二局哈鐵建設(shè)集團(tuán)公司，黑龍江哈爾濱150006)

1 工程概況

廣珠鐵路西江特大橋水中橋墩(138～140號(hào)、144號(hào))為高樁承臺(tái)。140號(hào)、144號(hào)為主跨連續(xù)剛構(gòu)拱橋邊墩，以144號(hào)橋墩高樁承臺(tái)為例進(jìn)行鋼吊箱設(shè)計(jì)與施工方法介紹。

144號(hào)承臺(tái)尺寸為20.7 m×15 m×4 m，設(shè)3×4根樁徑φ2.2 m間距5.7 m群樁。樁基采用沖擊鉆成孔，鋼護(hù)筒內(nèi)徑φ2.5 m壁厚12 mm，護(hù)筒與承臺(tái)邊凈距0.55 m。承臺(tái)底面標(biāo)高－0.285 m，施工水位+4.00 m。根據(jù)承臺(tái)入水深度采用單壁鋼吊箱圍堰施工。

該吊箱利用20塊標(biāo)準(zhǔn)平板、4塊轉(zhuǎn)角板和上下兩道外置圍檁和上口一道內(nèi)支撐進(jìn)行四個(gè)承臺(tái)的周轉(zhuǎn)使用，僅損耗部分下圍檁固結(jié)拉桿，周轉(zhuǎn)利用率較高。

2 鋼吊箱方案設(shè)計(jì)

鋼吊箱圍堰是為承臺(tái)施工而設(shè)計(jì)的臨時(shí)阻水結(jié)構(gòu)，為承臺(tái)施工提供無(wú)水的施工環(huán)境，并作為承臺(tái)施工的模板。該鋼吊箱的結(jié)構(gòu)構(gòu)造由底板、側(cè)壁板、上下兩道外掛圍檁及支撐錨固體系、拉壓柱、封底混凝土等幾部分組成。

吊箱底板采用型鋼和鋼板焊接成整體形式一次攤銷，吊箱側(cè)壁采用分塊栓接形成幾個(gè)承臺(tái)周轉(zhuǎn)使用。

該吊箱設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思路，基本做到大料少切割、小件規(guī)格少、方便組合、周轉(zhuǎn)率高、安拆方便、不同平面尺寸承臺(tái)適用性強(qiáng)、使用材料規(guī)格類型少等優(yōu)點(diǎn)，適合現(xiàn)場(chǎng)快速設(shè)計(jì)和使用。除底板有待進(jìn)一步優(yōu)化提高周轉(zhuǎn)率外，側(cè)壁板基本適應(yīng)類似水深范圍內(nèi)任意尺寸矩形承臺(tái)的施工。

單壁鋼吊箱施工大致經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟:利用護(hù)筒搭設(shè)底板拼裝平臺(tái)→分塊加工的吊箱底板在拼裝平臺(tái)上定位、焊接→拼裝吊箱側(cè)壁板→側(cè)壁板外側(cè)掛上下兩道圍檁→安裝上層內(nèi)支撐→手拉葫蘆整體下放吊箱→吊掛體系轉(zhuǎn)換→封底混凝土施工→抽水、拉壓柱錨固→設(shè)置砂礫隔離層→轉(zhuǎn)入承臺(tái)工序施工。

2.1 吊箱底板體系

縱橫肋為焊接寬翼緣H型鋼和T型鋼，熱軋鋼板面板包在縱橫肋下采用角鋼加勁形成吊箱底板體系。吊箱底板四周設(shè)臺(tái)階用于放置側(cè)壁板，壁板與底板采用承插式連接，便于側(cè)壁板拆除。

底板焊連接牛腿在內(nèi)側(cè)與吊箱側(cè)壁板采用精軋螺紋鋼筋固結(jié)，精軋螺紋鋼穿過(guò)側(cè)壁板與外側(cè)環(huán)形圍檁錨固。拆除時(shí)由潛水員水下切割精軋螺紋鋼。側(cè)壁板開孔處設(shè)止水油封。

底板龍骨上焊接16根拉壓柱(兩根對(duì)焊［25a型鋼)，用于吊箱就位后和鋼護(hù)筒焊接。

底板布置示意圖見(jiàn)圖1，側(cè)板底板固定示意圖見(jiàn)圖2。

2.2 吊箱側(cè)壁板

為適應(yīng)不同平面尺寸承臺(tái)，吊箱側(cè)壁板分平板(又分為標(biāo)準(zhǔn)塊和調(diào)整塊兩種，標(biāo)準(zhǔn)塊平面尺寸為6 m×3 m)和轉(zhuǎn)角板。根據(jù)144號(hào)承臺(tái)尺寸，短邊設(shè)5塊標(biāo)準(zhǔn)平板，長(zhǎng)邊設(shè)5塊標(biāo)準(zhǔn)板和端部2塊轉(zhuǎn)角板，將長(zhǎng)邊零尺放在了轉(zhuǎn)角板上，其他尺寸承臺(tái)另配調(diào)整塊平板。

壁板豎肋采用工字鋼和槽鋼，間距500 mm。中豎肋采用熱軋I 25a型鋼，邊豎肋采用熱軋［25a型鋼開拼裝螺栓孔(豎向兩列φ21.5 mm螺栓孔，栓孔梅花形布置單排孔間距300 mm，兩列孔間距90 mm)。面板采用δ 6 mm熱軋鋼板，橫向采用間距350 mm∟63×40×6角鋼加勁。壁板上下兩端采用δ 12 mm鋼板封端。

壁板上其他構(gòu)造措施:(1)頂部封端板開吊裝孔;(2)面板距下端1 125 mm和距上端153 mm處各開兩個(gè)φ30 mm拉筋孔，背面焊φ50×3.5鋼管(吊箱入水范圍內(nèi)拉筋孔防水油封)。

密水焊縫為連續(xù)焊、其它焊縫為間隔焊，型鋼與面板角焊縫高5 mm，型鋼與上下堵頭鋼板角焊縫高10 mm。壁板間豎向接縫填10 mm厚遇水膨脹橡膠板。吊箱標(biāo)準(zhǔn)壁板和轉(zhuǎn)角壁板見(jiàn)圖3、圖4。

2.3 上下圍檁及支撐錨固體系

吊箱外側(cè)上下各設(shè)置一道2I 25a型鋼圍檁，上層圍檁通過(guò)壁板拉筋孔穿對(duì)向通長(zhǎng)φ25 mm精軋螺紋鋼筋，圍檁轉(zhuǎn)角用精軋螺紋鋼固結(jié)。為圍檁轉(zhuǎn)角鎖定方式見(jiàn)圖5。

下層圍檁通過(guò)壁板拉筋孔用短精軋螺紋鋼筋與焊接在底板上的錨固牛腿固結(jié)。下圍檁與底板鎖定穿過(guò)側(cè)壁板的方式見(jiàn)圖6。

下層圍檁與承臺(tái)底部500 mm厚砂礫隔離層等高，上層圍檁與吊箱上口平齊。

圖1 底板布置示意

圖2 側(cè)板底板固定示意

圖3 標(biāo)準(zhǔn)壁板

圖4 轉(zhuǎn)角壁板

圖5 圍檁轉(zhuǎn)角鎖定方式

圖6 下圍檁與底板鎖定方式

吊箱上口設(shè)螺旋焊縫鋼管八字內(nèi)撐，并設(shè)對(duì)拉桿將對(duì)側(cè)圍檁緊固。

3 吊箱拼裝、下放及定位施工

3.1 吊箱拼裝

利用既有鋼護(hù)筒搭設(shè)吊箱拼裝平臺(tái)，高潮水位上0.5 m高度處設(shè)置底板拼裝平臺(tái)，先在岸邊分塊加工底板，然后運(yùn)輸至拼裝平臺(tái)上焊接成整體吊箱底板。

底板拼裝完成后，將側(cè)壁板在底板上依次拼接固定，側(cè)板拼接采用φ20 mm粗制螺栓，10 mm厚遇水膨脹橡膠板填縫，以保證接縫嚴(yán)密不漏水。設(shè)置上下兩道圍檁及內(nèi)支撐(圖7)。

3.2 吊箱下放及定位導(dǎo)向

吊箱拼裝完畢，每根護(hù)筒掛4個(gè)10 t手拉葫蘆與底板相連，同時(shí)提升手拉葫蘆離開拼裝支架50 mm，經(jīng)檢查一切正常后割除拼裝支架，同步松開手拉葫蘆開始逐級(jí)下放吊箱，在下放的過(guò)程中由一人統(tǒng)一指揮，同時(shí)放松手拉葫蘆鏈條，每條鏈條放松長(zhǎng)度相同，保證吊箱在下沉過(guò)程中各個(gè)吊點(diǎn)同時(shí)、統(tǒng)一讓鋼吊箱均勻緩慢的下沉。

圖7 吊箱拼裝

在下沉?xí)r，由于水流的作用，吊箱會(huì)向下游漂移，為保證吊箱位置的準(zhǔn)確性，在鋼護(hù)筒軸線相應(yīng)位置焊接吊箱下沉過(guò)程中的導(dǎo)向裝置。

3.3 吊掛系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換

吊箱下放到位，固定鋼吊箱的平面位置后，開始轉(zhuǎn)換吊掛系統(tǒng)，即將槽鋼拉壓柱與護(hù)筒焊接固定后，放松手拉葫蘆，完成由葫蘆組成的臨時(shí)吊掛系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成由16根2［28a拉壓柱組成的吊掛系統(tǒng)，與鋼護(hù)筒一起承受在承臺(tái)施工過(guò)程中的所有荷載。

3.4 鋼吊箱封底

吊箱就位并鎖定位置后，用麻包裝混凝土干拌料將吊箱底板與鋼護(hù)筒間空隙封堵嚴(yán)，開始采用提升導(dǎo)管法灌輸封底混凝土。因橋位受半日潮漲落影響，故吊箱通過(guò)底板上的連通器鋼管與河道相通，保證封底混凝土凝固期間不受漲落潮水頭差的擾動(dòng)。

封底混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后，封閉底板鋼管連通器，啟動(dòng)抽水設(shè)備將吊箱內(nèi)的水排出。吊箱內(nèi)經(jīng)排水并堵漏后，將封底混凝土表面浮漿和超高部分鑿除，在承臺(tái)與封底混凝土間砂礫隔離層內(nèi)將拉壓柱與鋼護(hù)筒固結(jié)，割除多余鋼護(hù)筒和拉壓柱，鋪設(shè)砂礫隔離層并做水泥砂漿硬化面，清理樁頭后即可轉(zhuǎn)入承臺(tái)工序施工。

4 結(jié)束語(yǔ)

該橋采用的栓接組裝式單壁鋼吊箱，壁板設(shè)計(jì)具有安拆速度快、材料損耗少的優(yōu)點(diǎn)，圍檁外置便于安裝拆除、不占用吊箱內(nèi)有限的空間、吊箱整體剛度大的優(yōu)點(diǎn)，重要承力部位錨固均采用精軋螺紋鋼筋具有安全儲(chǔ)備高、拆裝速度快的優(yōu)點(diǎn)。整體上看，該吊箱周轉(zhuǎn)率高、安拆方便、不同平面尺寸承臺(tái)適用性強(qiáng)、使用材料規(guī)格類型少等優(yōu)點(diǎn)，適合現(xiàn)場(chǎng)快速設(shè)計(jì)和使用，模塊化設(shè)計(jì)思路對(duì)類似工程具有一定的參考價(jià)值。

［1］范恒秀，李宏濤，郝良秋.南昌生米大橋主墩單壁鋼吊箱施工［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2005(6):58－60

［2］劉琰君.淺談單壁鋼吊箱的設(shè)計(jì)與施工［J］.山西建筑，2009(15):35－336

［3］池雁彬.沙灣特大橋鋼吊箱圍堰的設(shè)計(jì)與施工［J］.山西建筑，2008(19):304－305

［4］趙紅專，楊利全，張健.單壁鋼吊箱圍堰的設(shè)計(jì)與施工［J］.鐵道建筑技術(shù)，2007(5):62－66

［5］丁輝.深水承臺(tái)單壁鋼吊箱圍堰的設(shè)計(jì)與施工［J］.科技創(chuàng)業(yè)月刊，2007(3):194－196