淺談海上大體積防撞套箱制作下放工藝

姜 朋 鞠一帆

（1、山東省煙臺市公路勘察設(shè)計院，山東 煙臺 264003 2、山東省煙臺市萊山區(qū)公路局，山東 煙臺 264003）

1 概述

鋼套箱加鉆孔灌注樁基礎(chǔ)是一種深水橋梁的基礎(chǔ)形式。同無底圍堰相比，鋼套箱具有施工工期短、水流阻力小、不需沉入河床、材料用量少、經(jīng)濟合理等諸多優(yōu)點，但作為一懸掛系統(tǒng)其可靠度明顯低于無底鋼圍堰。如何揚長避短，保證鋼套箱的結(jié)構(gòu)可靠性，一直是承臺鋼套箱施工中需要解決的問題。

筆者曾參與承建的青島海灣大橋滄口航道橋工程主墩（63號墩和64號墩）鋼套箱平面尺寸67.5m×20.4m，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，工程難度較大。為保證主墩承臺基礎(chǔ)施工的順利，我單位在鋼套箱設(shè)計及施工方法上進行了改進和創(chuàng)新，解決了一系列工程難題，取得了較好效果。

2 施工工藝和操作要點

鋼套箱是深水高樁承臺施工的先行結(jié)構(gòu)，其功能是用于完成承臺施工，為承臺施工提供模板和工作平臺，竣工后鋼套箱成為承臺的永久防撞設(shè)施。

2.1 鋼套箱結(jié)構(gòu)簡介

鋼套箱結(jié)構(gòu)共分四大部分：底板及懸掛系統(tǒng)、側(cè)壁系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、下放系統(tǒng)。其中底板及懸掛系統(tǒng)用于給鋼套箱提供支撐，并作為鋼套箱的二次拼裝操作平臺；側(cè)壁系統(tǒng)為以后承臺施工提供模板并作為永久防撞設(shè)施；輔助系統(tǒng)為套箱順利下放提供各種必須的內(nèi)支撐、限位等；下放系統(tǒng)確保鋼套箱安全、精確的下放到指定位置。

2.1.1底板及懸掛系統(tǒng)

底板及懸掛系統(tǒng)由底縱梁、底橫梁、底面板、內(nèi)吊桿、外吊桿、扁擔(dān)梁組成。

1）底縱梁由18根雙肢588型鋼組成。其主要作用是為上部結(jié)構(gòu)提供基礎(chǔ)支撐。

2）底橫梁為12.6工字鋼。其主要作用是將封底混凝土的重量均勻的分布到底縱梁上。

3）內(nèi)吊桿采用屈服極限為880Mpa的精軋螺紋。其主要作用是將套箱自重以及封底混凝土的重量傳遞到扁擔(dān)梁上。

4）外吊桿采用屈服極限為880Mpa的精軋螺紋。其主要作用為在下放的時候?qū)⒌装迮c套箱連成一個整體。

5）扁擔(dān)梁使用32a工字鋼。其主要作用是通過內(nèi)吊桿把套箱以及封底混凝土的重量傳到護筒上去。

6）底面板采用厚度為4mm的鋼板。其主要作用是傳遞封底混凝土重量。

2.1.2側(cè)壁

側(cè)壁采用Q235B鋼板按設(shè)計院要求加工，分標準倉、A倉、B倉、C倉、D倉、E倉六種類型。

2.1.3輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)由內(nèi)支撐、導(dǎo)向限位、臨時固結(jié)等組成。

1）內(nèi)支撐由36a工字鋼加工而成，上下兩層共十道。主要是防止套箱下放過程中及澆注封底及承臺混凝土后產(chǎn)生變形。

2）導(dǎo)向共分三層。第一層由鋼板加工而成，焊于護筒上，前頭置一橡膠板防止破壞套箱上防腐層。第二層第三層都導(dǎo)向都是由25a工字鋼制作而成，三層導(dǎo)向的作用都是防止套箱在下放過程中偏位。

2）臨時固結(jié)采用12.6工字鋼。套箱沒下放到位前為一懸掛結(jié)構(gòu)，很容易受到風(fēng)浪的影響，為防止發(fā)生意外，在底縱梁與護筒之間采用12.6工字鋼臨時固結(jié)。

2.1.4下放系統(tǒng)

下放系統(tǒng)主要由千斤頂、油泵、反力架、工具錨、鋼絞線、扁擔(dān)梁、下放縱梁組成。

1）千斤頂采用400T油壓千斤頂。

2）鋼絞線公稱直徑為15.24mm，標準強度為1860Mpa。

3）扁擔(dān)梁采用雙肢588型鋼并加勁板。

2.2 施工工藝流程

套箱施工過程主要分為底板加工、底板系統(tǒng)安裝、套箱三米段加工、套箱九米段加工、套箱現(xiàn)場拼裝、輔助系統(tǒng)安裝、下放到位七個施工工藝流程。

2.2.1套箱在加工場制作成3米長的節(jié)段

吊箱在加工廠的加工長度為3米/節(jié)，采用“2+1”的方法匹配加工。所有鋼構(gòu)件按《青島海灣大橋橋梁結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計方案》進行防腐處理。每節(jié)均應(yīng)進行板材質(zhì)量、焊縫質(zhì)量、涂裝質(zhì)量的檢驗與驗收。同時在后方加工廠加工底板系統(tǒng)及下放系統(tǒng)。

2.2.2樁基完成，對護筒口進行處理，并焊接導(dǎo)向系統(tǒng)，平臺拆除

樁基完成后，將護筒口切割平。進行護筒口處理。注意焊接位置應(yīng)以護筒理論中心線為準。在護筒及管樁上安裝吊箱下放用導(dǎo)向系統(tǒng)。拆除平臺并割除護筒上原有牛腿。

2.2.3現(xiàn)場拼裝底板系統(tǒng)

將兩組縱梁及相關(guān)底板拼接在一起，穿入內(nèi)側(cè)吊桿及扁擔(dān)梁，用龍門吊整體吊起放置在護筒上。注意將扁擔(dān)梁與護筒口滿焊連接,但在內(nèi)支撐位置先不焊接，待內(nèi)支撐安裝完成并下放后再焊接牢固。部分堵板需要隨底板及縱梁一同安裝。吊桿外需套φ48鋼管，便于將來吊桿拆除。焊接縱梁與護筒之間的臨時固結(jié)。安裝剩余底板，為便于拆除各片底板留有2cm間隙，底板安裝完成并按承臺邊線調(diào)整位置后，在間隙上方加貼鋼板壓條并與一側(cè)模板固定。吊箱圓弧段部分底板一端直接焊接在吊箱內(nèi)壁上。

2.2.4逐段對稱安裝鋼吊箱

1)3米吊箱節(jié)段運至現(xiàn)場后在3拼裝1平臺上拼裝成9米的大節(jié)段，以減少立焊和仰焊。

2）吊箱在輔助平臺上拼成9米后，通過龍門吊吊運至設(shè)計位置。

3）依次安裝側(cè)壁直至全部合龍。

2.2.6下放鋼吊箱

主墩鋼套箱采用整體下放方案。鋼套箱整體重量為800t，采用四個吊點，設(shè)置4臺千斤頂，4臺油泵。

選擇無風(fēng)無海流的合適天氣并處于落潮過程中下放，四臺千斤頂同時頂起3厘米，把下工具錨上的卡片緊住，松動所有精軋螺紋帽，打開上工具錨。頂起千斤頂后，砸緊上工具錨，松開下工具錨。將相應(yīng)豎隔板上的人孔用鋼板封死，約8米一道，周圈共設(shè)10個倉。吊箱兩端圓弧段的底板上應(yīng)設(shè)進排水孔，確保吊箱下放過程中內(nèi)外側(cè)水位相平。

下放過程中應(yīng)及時觀測吊箱垂直度及平面位置，發(fā)現(xiàn)異常立即上報并處理。內(nèi)側(cè)導(dǎo)向系統(tǒng)為固定端，護筒頂可設(shè)置活動倒連隨時調(diào)整吊箱平面位置。在吊箱內(nèi)各吊點處應(yīng)畫出刻度，便于控制吊箱4點同步下放。隨時觀測油泵讀數(shù)，讀數(shù)上升，說明該點下放速度偏慢，讀數(shù)降低說明該點下放速度偏快。各點應(yīng)及時溝通，統(tǒng)一指揮，確保4點同步下放。吊箱下放到指定標高后馬上將螺紋帽上緊，并及時將吊箱臨時固結(jié)在護筒上，上下各設(shè)一道連接。

結(jié)語

青島海灣大橋第二合同段主墩防撞套箱制作采用上述工藝施工，施工后效果非常好，充分兼顧了施工質(zhì)量、施工進度、施工安全，為今后承臺索塔部分施工奠定了堅實的基礎(chǔ)。

[1]交通部第一公路工程總公司.橋涵（上冊）.人民交通出版社，2000.

[2]楊文淵.實用土木工程手冊（第三版）[M].人民交通出版社，2000.

[3]周水興，何兆益，鄒毅松等.路橋施工計算手冊[M].人民交通出版社，2004.