單壁鋼吊箱圍堰設計與施工

摘要：針對某大橋主墩承臺施工，解決施工時間較短，高樁承臺施工的問題。介紹單壁鋼吊箱圍堰的組成、特點及各構件的構造，通過MIDAS Civil 2010建模整體計算各個構件。介紹了單壁吊箱圍堰整體吊裝及下放的施工方法。

關鍵詞：高樁承臺;單壁鋼吊箱圍堰;設計;施工

1工程概況

某大橋主橋跨徑布置為（60+110+60）m連續剛構，全長230.0m，主梁截面采用單箱雙室斷面。主墩承臺平面輪廓尺寸為 18.4×8.5m，為八邊形，厚度為 3.5m，為高樁承臺。基礎采用 6 根直徑φ2.0m 鉆孔灌注摩擦樁。采用單壁鋼吊箱圍堰的施工方法進行承臺施工，封底混凝土厚度0.5m。

2 單壁鋼吊箱圍堰設計條件

單壁鋼吊箱圍堰的主要特點如下：

（1）圍堰側壁采用單壁結構，側板剛度小，內支撐材料用量大;

（2）圍堰底板采用底龍骨+面板的結構形式，底板承受承臺施工封底混凝土浮重，并通過撐桿傳遞至鋼護筒，鋼護筒傳遞豎向力至地基持力層;

（3）圍堰利用吊梁整體吊裝并下放到位;

（4）圍堰用于承臺施工，圍堰與鋼護筒形成整體框架結構，抵抗水流橫向沖擊力。

（5）圍堰側板與底板及內支撐連接采用螺栓連接，施工方便。

3.1、工況條件

根據單壁鋼吊箱圍堰施工階段及受力狀態，可按以下幾種工況進行分析：

（1）整體吊裝，下放階段;

（2）封底混凝土澆筑階段;

（3）抽水后，承臺施工階段。

3.2、水文、結構設計條件

根據《福州市某大橋及南北立交拓寬改造工程施工圖設計文件》及現場資料提供水文數據，設計高水位+7.25m，低水位+1.0m，水流速度3m/s。

圍堰采用八邊形，外輪廓尺寸9.212m（寬）×19.112m（長）×7.75m（高），考慮圍堰內壁兼做承臺模板。圍堰頂高程+7.75m，圍堰底高程+0.0m，內支撐高程+5.0m和+2.5m，承臺頂高程+4.0m，承臺底高程+0.5m，承臺高3.5m，封底混凝土厚度0.5m。

3 單壁鋼吊箱圍堰結構構造

單壁鋼吊箱圍堰主體結構包括單壁側板、底板及龍骨、內支撐、吊樁系統等。

圍堰各部分結構詳述如下：

（1）單壁側板。側板采用δ=6mm面板;小肋∠100×63×6mm角鋼，標高+5.0m以下豎向間距為300mm，以上豎向間距為400mm;大肋工22a型鋼，水平間距1.0m。側板之間連接填6mm膠皮并壓縮為2mm，通過螺栓連接成整體，同時涂上早強型玻璃膠保證圍堰的密閉性。

（2）底板及龍骨。底板為澆筑封底混凝土承重模板，并在樁位出留出φ2460mm圓孔，供鋼護筒穿過。底板采用δ=6mm面板，小肋∠100×63×6mm角鋼，間距250mm。底板下面為龍骨，龍骨采用HW300×300mm型鋼，并通過模板間縫隙將底板與龍骨焊接。龍骨連接撐桿，在下放到位后，撐桿與護筒連接，將圍堰及封底混凝土自重傳到護筒上。龍骨上設連接板，圍堰抽水后將圍堰荷載通過連接板傳到護筒上，拆除撐桿方便施工承臺。

（3）底板與側板連接。圍堰采用側板吊底板的形式，底板龍骨伸出圍堰側板以外，采用螺栓與側板大肋連接牢靠。螺栓孔設計成開放式的，避免水下拆除螺栓。

（4）內支撐。內支撐采用桁架式支撐，主桁采用2[22a型鋼的組合截面，連接系采用2[10型鋼的組合截面。內支撐通過連接板與側板通過螺栓連接而成，方便拆除內支撐。內支撐提高了單壁剛圍堰的整體性和剛度。

（5）封底混凝土。封底混凝土主要為承臺施工提供操作平臺及圍堰堵漏的作用。

（6）吊裝系統。圍堰設計4個吊點，從側板第一層大肋通過吊桿與吊梁連接，通過2艘120t浮吊浮運及下放。下放到位后，將吊梁放置與護筒上，通過吊桿微調圍堰。

4單壁鋼吊箱圍堰結構計算

根據圍堰各個受力工況進行計算，然后對圍堰各個構件進行設計，最后利用midas civil 2010建立整體模型，

圍堰所受水平作用有：靜水壓力、水流力、混凝土側壓力;

豎向作用有：吊箱自重、封底混凝土自重、水的浮力、承臺自重。

吊箱圍堰的主要計算內容如下：

（1）圍堰吊裝工況下及焊接撐桿階段吊梁的計算。

（2）圍堰高水位時，側板及內支撐的設計計算。

（3）封底混凝土澆筑時，底龍骨和底板的設計計算。

（4）承臺混凝土澆筑時，底龍骨和底板的設計計算。

5吊箱圍堰施工

（1）圍堰拼裝。鉆孔樁完成后，拆除鉆孔平臺;在圍堰拼裝場地，拼裝圍堰底板、側板、內支撐;安裝撐桿、吊梁。

（2）圍堰浮運并下放。設置圍堰下放導向裝置;利用浮吊整體吊運，并下放到護筒上;利用吊梁調整圍堰標高并調平。

圖2：單壁鋼吊箱圍堰浮運

（3）封底混凝土施工。在低水位時將撐桿與護筒焊接;拆除吊掛系統;側板開設臨時孔，使圍堰內外水流具有良好的連通性;進行護筒周邊堵漏;圍堰封底。

（4）體系轉換。堵漏混凝土達到設計強度以后，封堵側板連通孔，圍堰抽水，保證吊箱內無水;按設計要求焊接鋼護筒與底板間的所有加強鋼板，使底板和護筒連成整體;拆除底板支撐桿，將支撐桿上的力通過焊接的加強鋼板轉換到鋼護筒;拆除導向器裝置，割除加強鋼板以上部分鋼護筒。

（5）承臺施工。利用抄平墊層頂面找平，并清除雜物;鑿樁頭，綁扎承臺鋼筋，澆筑承臺混凝土;承臺施工結束后，拆除內支撐進行墩身施工;墩身施工完成后，拆除鋼吊箱圍堰。

6結語

本次單壁鋼吊箱圍堰方案，通過桁架式內支撐增加單壁鋼吊箱圍堰剛度，利用浮吊整體吊裝節約工程工期，側板、內支撐、底板采用螺栓連接的方式提高施工效率。通過有效的控制措施和施工組織，該方案不緊成本低、速度快，還提高了施工效率，降低了施工風險，提高了經濟效益，為今后高樁承臺施工積累了豐富的經驗。