高樁承臺鋼砼組合吊箱施工技術研究與應用

田先將TIAN Xian-jiang

（中鐵十五局集團第三工程有限公司，成都 610097）

1 工程概況

馬古富力大橋位于坦桑尼亞境內維多利亞湖上，連通姆萬扎省基貢戈-布西西地區，主橋為100+160+160+100m懸灌梁，主墩位于湖汊中央，下部結構為群樁承臺、雙室空心墩身，主墩附近水深超過10m，淤泥深度10～40m不等，大多數時候湖面有較大風浪，本項目承臺設計為部分位于水面以下，考慮到施工環境的特殊性，通過綜合比對各方案優劣，最終選定“高樁承臺鋼砼組合吊箱”作為承臺圍堰，本橋主墩吊箱圍堰平面布置見圖1所示。

圖1 吊箱圍堰平面布置圖

2 工藝流程

工藝流程及各工序邏輯關系見圖2所示。

圖2 吊箱法施工承臺工藝流程圖

3 各關鍵工序控制要點

3.1 樁基施工

關鍵控制點：如何將樁基施工對組合吊箱下放的負面影響降至最低。

樁基的垂直度至關重要，若控制不好，最直觀的影響是吊箱下放過程中極有可能剮蹭護筒壁，造成無法安裝氣囊，不能正常止水，甚至吊箱無法完全就位，情節嚴重的甚至造成吊箱傾覆的重大安全隱患。

護筒連接質量要高度重視，焊縫不宜有突出或尖刺，不宜采用外側夾板焊，前者有劃傷或刺破氣囊的風險，后者除了會劃傷氣囊外還會造成氣囊無法密貼護筒周邊導致漏水。

3.2 吊箱底板現澆支架安裝

關鍵控制點：擱置牛腿如何才能方便安拆且合理受力。

所有護筒開窗底部標高一致，并且所有擱置牛腿均穿過護筒軸心位置，盡可能使整個現澆支架平衡受力，能最大限度地減小拆除時出現卡死或摩擦過大無法抽出的風險。

3.3 吊箱底板現澆

關鍵控制點：現澆底板施工質量的主要控制要素。

首先，確保預埋件的數量和埋設精度。本項目主要預埋件有：剪力健、拉壓桿、下吊耳連接、止推塊、氣囊出氣口、側模安裝槽、集水井等相關聯預埋件，任何一個預埋件均應確保數量、位置埋設準確，否則找不到替代，對吊箱的下放增加不可估量的難度。

其次，加強控制混凝土的澆筑質量。重點控制混凝土密實度，由于施工面積超1000m2相對較大，厚度僅38cm相對較小，為了確保混凝土施工質量，現場采取的主要措施有：分班作業防止人員疲憊控制不到位、加密夜間照明設施防止視線盲區、工班長分區管理避免管控漏洞、超量配備澆筑工具出現損壞能及時更換等。

3.4 吊箱鋼側模安裝

關鍵控制點一：如何實現超大型鋼模板無縫拼接。

本項目超大型模板處于犄角位置是設計為相互卡扣，若所有模板逐塊安裝，最后兩塊模板大概率不是間隙不足就是無法密貼，對于需下水作業的吊箱來說以上兩個問題都是致命的。有效的解決辦法是采取從某個角開始到對角結束，并且將最后犄角位置合模的兩塊模板用兩臺履帶吊同步安裝的方式。

關鍵控制點二：如何有效防止鋼側模間、側模與底板間縫隙漏水。

因吊箱需部分入水作業，若控制不好鋼模板之間以及鋼側模與吊箱底板之間縫隙則極易出現漏水，為此現場多措并舉，最終實現了理想的止水效果。其一是底板上留設側模卡槽，增強側模與底板之間的嵌合度；其二側模安裝前，在側模卡槽每處側模拼接部位制作30cm見方的灰餅，其間鋪設干硬性砂漿，利用側模自重將干硬性砂漿壓實，如此可以有效避免側模與底板間因操作誤差出現高度不一致不能密貼；其三是側模之間、側模與底板之間均墊有慢速膨脹性止水膠墊，此膠墊的承壓效果和后期止水效果上大大優于各種快速膨脹材料；其四是吊箱整體起吊前務必先將底板與鋼側模之間加強整體受力的反拉桿全部上緊，防止吊箱起吊后因底板集中受力變形，造成底板脫離側模的問題。

3.5 下放系統安裝

本項目下放系統自下而上由吊耳組件、扁擔梁、鋼絞線、托梁、千斤頂組成，各組件關系見圖3所示。

圖3 下放系統圖

關鍵控制點：如何提高下放系統的安全可靠性。

吊耳組件須保證焊接質量及安裝姿態，吊耳間距須與扁擔梁相匹配，吊耳孔須圓潤避免產生應力集中，吊耳厚度或前端寬度不得小于設計要求。

扁擔梁各焊縫須飽滿，錨墊板寬度、厚度須滿足設計要求。

鋼絞線孔位須上下對應，錨固端夾片務必全部全程處于夾緊狀態，務必確保每根鋼絞線均處于同步受力狀態。

托梁設計為一端張拉另一端反拉，安裝部位務必準確且整體水平，不得出現鋼絞線位置偏移斜拉，造成扁擔梁擠壓護筒的現象。

千斤頂連接管線長度足夠且進行可靠保護，液壓油及時更換，專人操作。

針對以上各種問題，最有效的解決辦法是提前核算各部位受力，確保各組成部件型號、材質有足夠的安全儲備，確保各部件安裝狀態及工作性能滿足設計要求，任何部位出現問題都極有可能引起蝴蝶效應，進而造成不可估量的嚴重后果。

3.6 模板支架拆除

本項目模板支架寬28.5m，長36m，區域湖水深超過10m，模板支架到鋼棧橋間距約2m。

關鍵控制點一：方管、底模板如何實現安裝時穩固而拆除時順利脫落。

在吊箱底模板安裝時，應確保各構件安裝牢固，分配梁、方管、木模板之間均采用淬火鐵絲綁扎。在保證牢固的前提下，為了降低拆除困難，方管與分配梁之間采取滿扎，但木膠板與方管之間只對四角、周邊部位進行綁扎，且木膠板與方管之間綁扎的淬火鐵絲接頭部位不能伸入混凝土方向。

底模板拆除前，將固定分配梁、方管、木模板之間的淬火鐵絲全部剪斷，解除彼此之間的束縛，如此吊箱底板提升時，分配梁、方管因自重保持原位不動，木模板也能輕松拆除。

關鍵控制點二：如何在支棧橋與吊箱間空隙狹小的情況下安全、順利拆除縱向分配梁。

縱向分配梁長度30m，湖水深度超過10m，若直接抽出，極有可能插入淤泥內無法抽出。在綜合考慮保證施工安全和不影響縱向分配梁后期使用的前提下，將其縱向切割成三段，切割位置分別位于第二、三根樁擱置牛腿的拼縫處，如此三段長度分別為11.25m、7.5m、11.25m。選此處的考慮主要有四點：其一，方便切割操作，人在護筒內即可完成操作；其二，無需增加投入更多設備；其三，只需起吊端頭偏移少許，緩緩落鉤至尾端落入水中即可，拆除過程未增加任何安全隱患；其四，再次使用前對接焊部位仍位于擱置牛腿上，只需對縫焊接即可滿足要求，不存在安全、質量隱患。

3.7 吊箱下放

關鍵控制點：如何控制吊箱底板整體同步、平穩下放。吊箱下放分四個步驟，提離分配梁→吊箱整體提升25cm→下放至距水面10～40cm→下放到位并固定。

對下放系統、模板結構、結構間連接做全面檢查，確保下放系統各構件均處于安全工況，確保提升過程無多余約束，并對關鍵部位進行加強，條件允許的情況下對最關鍵部位盡量做成超靜定結構。

第一步，將吊箱整體提離分配梁2～5cm，檢查各千斤頂及各組件受力情況，對受力不合理的千斤頂及周邊千斤頂進行系統調整，確保每個千斤頂受力情況與理論應力相對應。

第二步，吊箱整體提升至25cm，方便模板支架拆除，考慮吊箱提升完成后需要留足一個禮拜時間拆除吊箱底部模板支架，拆除人員需要進入吊箱下面施工，為了確保施工人員的安全，需在吊箱提升25cm后進行臨時固定，固定措施主要有：護筒周邊插入木楔，臨時焊接拉壓桿，有效抵消水平風荷載對吊箱造成的不均勻受力。

第三步，吊箱平穩下放至距水面10～40cm，再次核實每臺千斤頂的受力情況，排除異常后進行下放最后一步的準備工作。主要有：氣囊姿態梳理，防止扭曲或被擠壓；導向桿單端焊接，降低入水后水浪、大風等外部荷載對吊箱的干擾；排查吊箱底板與鋼側模之間和剛側模彼此間縫隙是否變寬，若有提前處理，或記錄部位方便入水后找準位置對癥下藥。

第四步，下放至設計位置，確定標高無誤后迅速對吊箱進行固定，主要固定部位為拉壓桿和導向桿。本項目為了便于拉壓桿水下安裝，特意設計成下部為插銷、上部為電弧焊的方式，下放之前將下部安裝上，就位后迅速焊接。

3.8 止水施工

關鍵控制點：入水1.1m施工吊箱如何實現無水施工環境。

護筒周邊采用氣囊作為主要密封材料，局部關系見圖4所示。氣囊安裝在現澆底板與護筒之間縫隙處，待氣囊充氣完成后在其上澆筑環形封堵混凝土，旨在保護氣囊不受電焊破壞。為了防止氣囊漏氣或壓力不足產生松動，所有氣囊自充氣完成開始直至澆筑混凝土全過程需保持氣壓不低于0.8MPa。

圖4 護筒周邊與現澆底板間隙防水示意圖

鋼側模間以及鋼側模與吊箱底板間采用止水膠墊作為主要密封材料，輔以硬防水，并對外側模進行兩道硬加固。第一個加固措施是每處拉壓桿預埋鋼板處，下放前焊一根10號工字鋼，外端頂住鋼側模，見圖5所示；第二個硬加固是無拉壓桿部位的加密內撐，見圖6所示，當第一個措施不能確保每1.5m間距有一處內撐時增設，提前預埋鋼筋頭，輔以三角鋼楔子進行加固，可有效減小模板側向彎曲，進而引發漏水問題。

圖5 有拉壓桿處底板與鋼側模間防水示意圖

圖6 無拉壓桿處底板與鋼側模間防水示意圖

3.9 體系轉換

關鍵控制點：何時拆除千斤頂最合適。

吊箱下放就位后，按工序前后次序應是：焊導向桿，焊拉壓桿，安裝氣囊并充氣，澆筑水下封堵混凝土，抽水及止水，清理吊箱，焊接剪力健，切割鋼護筒，鑿樁頭。按受力最合理狀態考慮，在剪力健均勻焊接了超過三分之一的數量時拆除千斤頂最為合適。

焊導向桿和拉壓桿的主要目的是抵消側向水壓力、波浪、水平風力對吊箱的擾動，拉壓桿靠近現澆底板端是插銷連接，對吊箱的固定效果有限，結構抵抗力不足以代替千斤頂。只有在焊接了一定程度的剪力健后，使剪力健與護筒有效連接，并使連接抵抗力遠超千斤頂全程最大受力狀態，此時拆除千斤頂才能在給吊箱提供合理的安全保障。

4 結語

實踐證明，本項目采用“高樁承臺鋼砼組合吊箱”圍堰施工承臺收效理想，此方法操作簡便，省工省時，并且足夠安全可靠。可以預見，即便環境再惡劣數倍依然可以毫無顧慮地采用此方法，并能起到事半功倍的效果，避免了投入大量的大型設備。