有底鋼吊箱施工實踐

【摘 要】 介紹鋼吊箱的設計要點、結構組成及施工方法，實踐證明采用有底鋼吊箱施工深水高樁承臺，具有工效高、成本低、安全性強等優點，值得同類工程參考。

【關鍵詞】 深水承臺；鋼吊箱；拼裝平臺；封堵板

1 工程概況

某工程主橋采用50m+2×80m+50m預應力連續剛構箱梁，主墩下部結構為鋼筋砼雙柱矩形墩，采用群樁深水承臺基礎，承臺尺寸為長10.6m×寬10.6m×高3m，四周為半徑1.5m的倒圓角，承臺頂標高1.2m，底標高-1.8m，河床標高約-8m～-10m，常水位1.8m。

2 施工方案的確定

施工期間河流要求滿足日常通航要求，主橋墩位最大水深約12m，承臺底距河床面最大高差達8.3m，河床地質情況為上覆厚2～5m淤泥層，厚3m砂礫，厚0～1m亞砂土，下伏基巖為強風化至微風化泥質砂巖。施工前期，主要對承臺施工的圍堰方案進行以下比選：

方案 1：若采用鋼圍堰，圍堰高度將超過15m，使其自身重量較大，對施工平臺承重能力及起吊安裝設備的要求較高，導致施工成本較大；

方案2：若通過拋填土石提高河床標高后再進行圍堰，或全部采用填土筑島圍堰，勢必對船只航行及環保造成不利影響，且完工后河道清理工程量較大，該方案不可行；

方案3：若采用有底鋼吊箱結構，則可大大縮小圍堰高度，節省用鋼量，且安裝簡便，周轉速度快，是較為可行的方案。因此，最終選擇該方案進行深水高樁承臺施工。

3 有底鋼吊箱設計

3.1 總體設計

根據承臺結構設計和施工方案要求，封底混凝土厚度定為1.0m，則鋼吊箱底標高確定為-2.8m；又據歷年統計的平均最高水位為3.9m，考慮施工安全需要，鋼吊箱頂標高確定為4.4m，則吊箱總高度為7.2m。吊箱側板采用單壁結構，由廠家統一加工制作后運至現場安裝，底板采用20cm厚C25鋼筋砼預制板；現場墩位處利用護筒焊設牛腿，按照先底板后側板的順序將鋼吊箱拼裝成整體構造；利用“千斤頂+精軋螺紋粗鋼筋”整體下放鋼吊箱。施工示意圖如圖1所示。

3.2 結構設計

1）拼裝平臺

各墩單幅樁基施工完成后，移除鉆機平臺及相關設備，在施工階段低水位以上30cm處焊設型鋼牛腿。牛腿采用I40b工字鋼，單根長0.8m，布置在每個護筒兩側，并保持同一水平面；縱向底托梁采用2I22b工字鋼雙拼，長度均為12m，安放在牛腿上，同時在吊桿位置設5cm×10cm預留孔；最后在托梁上橫向布置4根長12m的I22b分配梁，形成鋼吊箱拼裝平臺。牛腿在鋼吊箱下沉之前由人工割除；底托梁和分配梁則在封底砼強度滿足要求后拆除，采用抽取方法，即每根梁端先用鋼絲繩掛住，待吊桿連接套筒松開后，使其自由下落，再進行逐一抽除。

2）底板

為方便現場制作、運輸和拼裝，鋼吊箱底板根據其縱橫軸線均分成4塊；每邊比承臺寬度略大30cm，以方便側板安裝；拼縫處采用50mm×50mm角鐵包邊，以保證底板安裝后焊接固定，并能有效止水；外周每隔60cm設置1個對拉螺栓孔，采用Φ18mm對拉鋼筋使底板與側板可靠連接，接縫處夾塞5mm膨脹止水條；板內設置10cm×10cm的Φ12mm鋼筋網片加強；樁位處開孔半徑比護筒大15cm，在樁基軸線處設置4個Φ80mm吊桿預留孔。示意圖如圖2所示。

3）側板及內支撐

為盡量減少拼縫，側板水平方向不分塊，豎向分12塊，其中倒圓角4塊，每直線邊長各分2塊（單塊寬3.8m），單塊最大重量3.6t。壁體結構采用[12槽鋼環向次梁與I12工字鋼豎向次梁交叉焊接于6mm厚面板上作為內模板，次梁最大間距不超過60cm；環向主梁與豎向主梁均采用I22b工字鋼，焊接于模板外側作為主要支撐梁系，環向主梁由下至上間距依次為1.2m、1.2m和1.8m（承臺頂面以上不設環向主梁），豎向主梁間距分別為1.5m、1.8m；為保證鋼吊箱的整體剛度，在4.5m高的位置設置1道內支撐，采用Φ426mm×6mm鋼管交叉焊接形成十字撐。拼裝時，豎向接縫采用5mm膨脹止水條止水，Φ20mm高強螺栓連接。

4）承重及下沉系統

承重及下沉系統由承重梁、千斤頂和吊桿組成。吊箱承重梁作為底托梁、底板、鋼吊箱及封底砼的主要承載體，考慮到施工方便，直接采用4m長3I36b工字鋼拼焊而成，布置在各個護筒頂面橫向軸線上；兩層承重梁之間對稱安放2臺50t千斤頂；每個護筒設2根吊桿，吊桿采用φ32mm精軋螺紋鋼，貫穿底托梁和承重梁，支承點以螺母、墊板固定，形成一個完整的承重下沉結構。承重及下沉系統待封底砼強度滿足要求后，抽水后拆除。

5）封堵板設計

吊箱下沉就位后、封底砼澆筑前，底板開孔口與護筒之間的縫隙采用封堵板封堵，以保證封底砼順利澆筑。封孔板斷面呈L型，采用8mm鋼板制作，為環形板單元結構，內半徑與鋼護筒相同，板寬30cm，每個護筒周圍由3片組成。

安裝時，安排潛水員潛入水中將每個孔位的封堵板逐一安放好，并用鐵絲綁扎牢固，然后檢查封堵板與護筒的貼合情況，利用麻布進行初步塞縫后，再用砂袋完全壓住，施工示意圖如圖3所示。

3.3 設計工況及驗算結果

根據施工流程及最不利原則，分以下4種工況進行驗算：

工況一：鋼吊箱拼裝完成未下沉時，鋼吊箱、底板及底托梁通過牛腿支撐，此工況控制型鋼牛腿與護筒的焊接強度；

工況二：鋼吊箱封底砼澆筑完成未產生強度時，此工況控制吊箱底板結構及吊桿的強度；

工況三：鋼吊箱抽水完成、在最不利高水位時，鋼吊箱通過封底砼與護筒間的握裹力平衡其自重和向上浮力，此工況控制吊箱側板的強度、封底砼與護筒間的握裹力（避免吊箱上浮）；

工況四：承臺砼澆筑完成未產生強度時，此工況控制吊箱側板的強度、封底砼的強度及其與護筒間的握裹力（避免吊箱及封底砼整體下沉）。

根據以上各工況分析驗算，結果表明各工況鋼吊箱的強度和穩定性均滿足要求，且具有一定的安全儲備。

4 有底鋼吊箱施工

樁基施工完成后，首先將鉆機平臺的機具設備全部撤離清空，拆除平臺的所有梁系和平聯，在護筒上標識出吊箱鋼牛腿的貼焊位置，并保證各牛腿在同一基準面；然后用吊車按底托梁→分配梁→砼底板的順序布置拼裝平臺，施工時應加強測量，保證底托梁和砼底板的吊桿預留孔在同一位置。

側板拼裝前，先在底板上將承臺的理論縱橫軸線和單塊壁體的安裝位置測放出來，并做明顯標示，再在底板外周一圈拼縫處用膠水粘貼膨脹止水條，最后按先圓角段再直線段的順序開始安裝側板。每塊側板安裝到位后，其平面位置和豎直度檢查合格后，內側采用Φ48mm鋼管與護筒臨時焊接，以避免傾覆。整個吊箱拼裝完成后，解除內側的臨時鋼管支撐，施工外側的對拉鋼筋，并采用10t葫蘆把底托梁與側板拉緊，使側板、底板與底托梁有效形成一體。

吊箱下沉前，應在各鋼護筒上焊接2根短型鋼，作為下沉的導向裝置和偏位控制。施工前，先同時啟動千斤頂，將吊箱頂升5cm左右，檢查各受力部位的焊縫及連接，合格后再繼續將吊箱頂升50cm左右，最后割除吊箱的拼裝牛腿，完成吊箱下沉準備。下沉過程應注意同步性和連貫性，確保精軋螺紋粗鋼筋受力均勻，千斤頂的單次行程應控制在25cm以內。

吊箱拆除前，先全部割除外側的對拉鋼筋，使其與底板完全脫離后，再進行逐塊拆除。施工效果圖見圖4-6。

5 結語

本工程采用有底鋼吊箱施工深水高樁承臺，除鋼筋砼底板外其它材料均被回收；由于設計合理、明確，使得施工難度小、對機械要求低，安拆簡便，砼封底后未出現漏水現象。實踐證明，該工法施工深水高樁承臺，具有工效高、成本低、安全性強等優點，值得同類工程參考。

參考文獻

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