北口大橋南塔超大永臨結合鋼吊箱施工工藝

林月妙 黃勇 夏崟濠

溫州甌江口大橋有限公司 浙江溫州 325000

1 工程概況

甌江北口大橋位于溫州甌江口，是甬臺溫高速復線和溫州市南金公路兩大項目跨越甌江口的控制性工程，橋跨布置為230+2800+358m，主橋橋寬33m。是國內首座三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋。

南塔承臺采用啞鈴型結構，總體平面尺寸88.0×36.8m，承臺與系梁等厚，厚度為8.0m，封底混凝土厚度2.5m，頂面高程+3.5m。鋼吊箱采用永臨結合形式，外輪廓平面尺寸為96m×40.8m，高 13.3m，壁厚 4.0～2.0m。頂標高為 +6.3m，底標高為-7.0m，鋼吊箱總重2235.4t，結構示意見圖1。

橋址處最高潮位為+4.68m，最低潮位-3.51m，設計水流流速 2.36m/s，波浪 H=0.55，T=4.7s，主墩位置水深約 16m。

2 鋼吊箱方案比選

鋼吊箱在設計階段考慮為承臺施工階段為臨時鋼吊箱，主體結構施工完成后再安裝永久防撞鋼吊箱，在施工前對設計階段考慮的臨時和永久鋼吊箱分開施工和永臨結構進行了比選，見表1。

南塔承臺采用永臨結合的鋼吊箱施工方案，在安全上減小臨時套箱拆除以及永久防撞套箱安裝風險；進度上可減少臨時套箱拆除時間；在成本上可減少臨時鋼吊箱的投入。采用采用永臨結合的鋼吊箱施工方案從安全、進度、成本等方面都更具有優勢[1]。

3 工況分析

鋼吊箱計算工況共5個，包括拼裝工況、下放工況、封底工況、抽水工況、澆筑第一層混凝土工況。

3.1 工況一：拼裝過程

荷載組合=自重

3.2 工況二：下放過程

荷載組合=風荷載+水流荷載+波浪荷載+水頭荷載+自重

3.3 工況三：封底混凝土澆筑完成

荷載組合=風荷載+水流荷載+波浪荷載+水頭荷載+自重+封底混凝土荷載（按照流體考慮）

3.4 工況四：完成封底抽水

荷載組合=風荷載+水流荷載+波浪荷載+水頭荷載+浮力荷載+自重+封底混凝土荷載

3.5 工況五：澆筑第一層混凝土

荷載組合=風荷載+水流荷載+波浪荷載+水頭荷載+自重+第一層混凝土荷載（按照流體考慮）

采用Midas/Civil及Midas/Fea進行結構分析，鋼吊箱軸對稱，取1/4鋼吊箱進行結構計算即可，整體結構模板如圖2。

表1 永臨結合鋼吊箱和分開施工鋼吊箱的優缺點比選

4 鋼吊箱施工

4.1 吊箱拼裝

（1）鉆孔平臺搭設及拼裝平臺搭設.拼裝平臺包含底板拼裝平臺與壁板拼裝平臺兩部分，其中底板單元塊拼裝平臺采用I25a型鋼，頂標高為+6.3m；壁板單元塊拼裝平臺采用2HM588主梁+2I40a斜撐，標高為+5.5m，并在壁板單元塊外側設置80cm的人行通道。

（2）底板拼裝。底板拼裝順序為承臺中間位置向上下游方向對稱拼裝。分塊接縫預留1.2m面板，待型鋼梁對接完成后，面板與主梁采用塞焊的形式焊接。

（3）壁體拼裝。利用龍門吊將壁體單元起點至安裝位置下口通過定位碼子就位后，與定位碼子臨時焊接加以固定，上部利用手拉葫蘆與平臺固定另一端與底板或鋼護筒固定，測量觀測垂直度，若垂直度無法滿足要求，則利用手10t手拉葫蘆協助起吊設備調節壁體垂直度[2]。待垂直度滿足要求后，焊接I25a型鋼作為壁體拼裝過程中的臨時支撐。

（4）內支撐及導向系統安裝。吊箱壁體安裝完成后，及時安裝內支撐及導向系統

4.2 吊箱下放

（1）下放結構安裝。鋼吊箱下放結構由主承重梁及下放設備組成。

主承重梁在后場加工成整體后，再運輸至前場進行與下放吊點位置護筒的焊接。

根據吊箱的結構形式及平面尺寸，鋼吊箱下放共設置下放點24個。

（2）下放設備安裝。鋼吊箱整體下放設備主要包括千斤頂、液壓控制泵站、下放吊桿組成，根據鋼吊箱吊點布置及自重按2300t考慮，采用250t千斤頂，千斤頂安裝在鋼護筒頂端平臺上，利用吊錘對千斤頂穿心孔和承重架開孔對中；采用柔性吊桿13-Ф15.2 鋼絞線。

（3）正式下放。下方前吊箱上提約20cm。割除拼裝平臺進行下放，下放時盡量千斤頂行程同步，以保證各吊桿持力大致均衡。吊箱選擇在高平潮時入水，入水后通過千斤頂同步，保證鋼吊箱呈水平狀態，直至達到設計標高。

4.3 吊箱懸掛系統

吊箱下放到位后下放系統作為懸掛系統，即千斤頂保持荷載，為防止吊箱偏位，及時將吊箱與鋼護筒連接固定。

4.4 封底混凝土施工

鋼吊箱整體下放完成后，將預留的鋼環板（內徑比護筒外徑略大的圓環板）連接緊固，進而形成鋼護筒的抱箍，并及時在鋼護筒周圍鋪設2層袋裝砼，袋裝砼采用麻袋裝干拌砼（干拌砼與水反應后固結），對預留孔洞進行封堵。

封底采用多套導管分點布料、逐點封底的方式澆筑。封底砼達到設計強度后，進行拉壓桿體系轉換，并拆除吊桿，割除鋼護筒，轉入承臺干施工。

4.5 拉壓桿設置

拉壓桿設計需考慮結構的抗浮及抗滑穩定性。抗浮最不利工況為抽水工況，抗滑最不利工況為澆筑第1層承臺混凝土工況，經計算，抗浮、抗滑穩定性均滿足要求。

拉壓桿采用雙拼[16型，每個鋼護筒設置8個，中間系梁位置鋼管樁設置4個。拉鋼吊箱下放就位后，將所有拉壓桿頂部鉸接支座與護筒焊接牢固，封底砼達到設計強度后割除拉壓桿，并與底部鋼護筒焊接，作為鋼吊箱承重及抗浮的安全儲備[3]。

5 結語

本文主要介紹了一種利用防撞套箱作為鋼吊箱的施工工藝，對于這種超大尺寸、超重的鋼吊箱的施工，在施工過程中應仔細考慮各個施工環節，尤其是下放系統以及懸掛系統的設置。在施工過程中應分析封底混凝土的握裹力是否足夠？在分析握裹力時，應考慮鋼護筒上的海蠣子以及銹蝕等對握裹力的影響。在具體施工過程中，還需加強對施工質量的控制，確保鋼吊箱施工順利完成。