水中系梁有底鋼套箱圍堰施工技術

季小軍

摘 要：文章介紹了224省道昆山周市至常熟任陽段養護改善工程七浦塘大橋主墩水中系梁施工，經多方案比選，采用了有底鋼套箱圍堰澆注水中系梁，提出了鋼套箱的設計與施工工藝，對設計與施工中的難點作了分析。

關鍵詞：圍堰；系梁施工；吊裝平臺；鋼套箱

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A

一、工程概況

224省道昆山周市至常熟任陽段養護改善工程起自舊路與339省道交叉口以南200m處，路線全長約14.038Km。昆山段13.696Km，常熟段0.342Km，其中KSQ2標為一獨立大橋—七浦塘大橋。

該橋平面位于R=9800m的左偏圓曲線上，跨越七浦塘河及窯石公路。七浦塘河為規劃Ⅵ級航道，規劃航道中心線與橋梁前進方向夾角為78.3°。大橋上部結構采用22×25m裝配式部分預應力混凝土組合箱梁，先簡支后結構連續，梁高1.4m；下部結構采用柱式墩臺，φ1.3m柱，φ1.5m鉆孔灌注樁基礎。

二、施工方案的確定

水下系梁施工可以選擇以下幾種方案。第一種方案是采用雙壁鋼圍堰及船吊機，因鋼圍堰加工件多，占用時間長，同時鋼圍堰用鋼量大，要求起吊設備的能力大、費用高，該方案被否決。第二種方案是采用土石圍堰，但因填筑量大及清除困難、擁塞河道不符合航道、環保等部門的要求，此方案被否決。根據該工程水中樁施工條件及系梁結構特點，經綜合考慮，采用有底鋼套箱圍堰施工。

三、有底鋼套箱圍堰施工過程

1 挖除河底部分泥土外運，根據設計方案，套箱吊裝平臺底下方套箱至設計標高時，吊裝平臺底距離水下2.2m，因此需挖除靠近河岸一側河床底斜坡上部分泥土，確保套箱準確下沉。

2 搭設支撐排架

套箱內模尺寸與系梁一致，因設計系梁在水中0.5m～1.6m位置，故考慮模板高出水面0.5m，所以系梁側模高度采用2.1m，為確保沉箱就為正確，故將原有鉆孔樁平臺拆除部分，部分利用，重新布置沉箱排架。根據現場實際情況原鉆孔樁平臺還需加高0.8m，可滿足沉箱下沉，采用Φ10.8鋼管在排架上搭設支撐排架，支撐排架做好各項支撐確保吊裝平臺的整體穩定性。

3 搭設吊裝平臺

在支撐排架上搭設套箱吊掛平臺及懸掛橫梁，在套箱拼裝前穿入吊桿（Φ32高強螺栓桿）連接底模支架，高強螺母下端固定，上端自由，可通過旋轉高強螺栓桿調節平臺底模支架高度。

4 鋼套箱制作與就位下沉

在吊裝平臺上制作、拼裝鋼套箱底模、側模。根據系梁尺寸，把套箱底模尺寸定為3×270cm×270cm+2×359.2cm×

100cm，用壁厚5mm的鋼板制作鋼套箱底模、側模，套箱四周用[6.5號和[8號槽鋼加固以抵抗抽水時外界水壓使套箱變形。安裝底模支架縱、橫梁采用[20b號和槽鋼，其相交處設套箱吊點24個，用于下放鋼套箱、吊掛底模以及承受套箱重力和自重。并對套箱架設反支撐，防止套箱抽干水后上浮。

5 套箱與水中樁護筒四周采用C30水下砼進行封底，待砼達到強度后，進行套箱內排水，剩余部分積水匯流到集水孔中以便全部排出。

6 箱內安裝系梁圓頭模板，模板與固定側模焊接牢固。

7 現場綁扎鋼筋，砼澆筑具體施工工藝與陸上系梁施工相同

四、主要施工技術

1 鋼套箱施工設計

鋼套箱內內模尺寸與系梁一致。系梁澆筑好后，因最低水位時，系梁依然在水下0.5-1.6米，底盤、水下部分側模不拆除，共需底盤、側模四套。鋼套箱利用水中樁施工平臺拼裝完成后，旋轉高強螺栓桿下放就位。對于鋼套箱的定位，采用Φ10.8鋼管在制作排架上搭設支撐排架，Φ32高強螺栓桿直接將套箱吊在排架頂梁上。

2 砼封底

封底砼的作用不僅在于堵水，而且還能平衡套箱抽水后受到的浮力。封底砼采用水下砼施工澆筑工藝，待砼達到強度后再抽水施工。

3 套箱受力分析

底模（5mm鋼板）：

（2.7×2.7×3+3.529×1×2-∏×1.152×3）m2×39.25kg/ m2×9.8N/ kg =6.3KN

[6.5號槽鋼：（3.8×5×2+2.9×2×2）m×6.7 kg/ m×9.8N/ kg=3.3KN

側模（5mm鋼板）：（2.7×2.1×8+0.85×2.1×8+0.791×2.1×8）m2×39.25kg/ m2×9.8N/ kg=28KN

[8號槽鋼：

（2.7×7×2+16×7×2+0.85×7×8） m×8.045kg/ m×9.8N/ kg=24.4KN

浮力F：

（2.7×2.7×3+3.529×1×2-∏×1.152×3）m2×1.61m×9.8KN/m3=259KN

系梁自重： 11.64 m3×25 KN/m3+2443.8kg×9.8N/kg=315KN

根據有關資料，護筒與砼的容許摩阻力為120kPa，砼與護筒的粘接長度保守計為0.3m，則護筒的容許摩阻力：τ= ∏×2×3×0.3×120=678KN

當模內抽水時套箱承受向上的浮力，套箱自重，封底砼與護筒之間的摩阻力τ=315KN-（6.3+3.3+28+24.4）KN=253KN<[τ]=678KN，因此，鋼套箱圍堰在抽干水時不會上浮。

澆筑系梁砼時，砼與護筒之間向下的摩阻力τ=315+（6.3+3.3+28+24.4）-259=108KN<[τ]=678KN故系梁澆筑時，套箱不會下沉。

4 鋼套箱安裝受力分析

套箱自重W=62KN

[10號槽鋼：（3.1×2×2+1.4×2×6）m×10.007kg/m×9.8N/ kg =2.9KN

[20b號槽鋼：（17×2+4.2×8×4+3.1×2×3+3.7×2×

2）m×25.777kg/m×9.8N/ kg =51KN

Φ32高強螺栓桿： 60 m×6.32 kg/m×9.8N/ kg =3.7KN

因此，套箱安裝時總重為116.7KN，平均分不到24個吊點上，每個吊桿只承受5KN，根據有關資料，每個吊點可承受196KN>5KN，可滿足要求。

結語

七浦塘大橋主墩基礎系梁為水下系梁，施工難度較大，結合實際情況，采用單壁鋼套箱進行施工，取得了顯著效果。由于方案選擇的對，平行作業工序多，已按預期目標完成兩個系梁。通過使用有底鋼吊箱圍堰工藝進行深水墩高承臺施工，給整個橋施工帶來深遠的影響，相比傳統的無底鋼圍堰施工更顯靈活、操作簡單和施工快捷。提高了生產效率，減少水下工作量，降低了水下施工難度，在施工中可節約大量人工費等，獲得很好的經濟效益。

參考文獻

[1]JTG/TF50-2011，公路橋涵施工技術規范[S].endprint