某特大橋主橋主墩吊箱圍堰設(shè)計(jì)與施工技術(shù)
摘要：根據(jù)大橋主墩承臺(tái)尺寸和水文地質(zhì)條件設(shè)計(jì)了吊箱圍堰的結(jié)構(gòu)形式和封底混凝土厚度，并施工技術(shù)方案進(jìn)行了探討，提出了混凝土關(guān)注施工技術(shù)要點(diǎn)，成功應(yīng)用于承臺(tái)施工。
關(guān)鍵詞：吊箱圍堰；施工工藝；承臺(tái)
1 工程概況
某特大橋跨越河道設(shè)計(jì)為Ⅴ級(jí)航道，設(shè)計(jì)測(cè)量水位高程為1.7m，施工過(guò)程中實(shí)測(cè)1.3m（枯水期），預(yù)測(cè)8～12月水位高程在1.7m，河床底高程在-5.4m。其主墩承臺(tái)幾何尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=9.75m×8.4m×2.5m，每個(gè)承臺(tái)對(duì)應(yīng)4棵直徑2.0m的地下樁。根據(jù)水深及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用鋼吊箱圍堰施工（可同時(shí)兼作承臺(tái)模板用）最經(jīng)濟(jì)。
2 吊箱設(shè)計(jì)
吊箱圍堰設(shè)計(jì)的原則是在箱內(nèi)無(wú)水的情況下修筑承臺(tái)，其幾何尺寸應(yīng)能滿足結(jié)構(gòu)的要求和施工的需要，力學(xué)性能應(yīng)滿足施工全過(guò)程的受力要求。
2.1 吊箱幾何尺寸
根據(jù)承臺(tái)的尺寸，考慮施工時(shí)水位，承臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高等因素，吊箱采用6mm鋼板作面板，設(shè)計(jì)尺寸為長(zhǎng)9.75m×寬8.4m×高3.5m（內(nèi)尺寸）。
為提高鋼板的變形能力，用□50mm×50mm×2.5mm方鋼管作背肋，間距600mm。吊箱模板之間用∠50mm×50mm×5mm角鋼，采用M16螺栓連接。根據(jù)護(hù)筒的實(shí)際尺寸切割吊箱底板對(duì)應(yīng)地下樁的預(yù)留孔。為了克服浮力，用5組型鋼將吊箱固定。吊箱圍堰示意圖見(jiàn)圖1。
圖1吊箱圍堰示意圖
2.2 吊箱圍堰的荷載
根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》（TBJ2-85）荷載組合V考慮鋼吊箱圍堰設(shè)計(jì)荷載設(shè)計(jì)組合。
水平荷載：靜水壓力+流水壓力+風(fēng)力+其他；
豎直荷載：吊箱自重+封底混凝土重+浮力+其他。
其中：?jiǎn)挝幻娣e上的靜水壓力按9.8kN/m2計(jì)，水壓隨高度按線性分布。由于受反季節(jié)水位影響，水位落差較大，但鑒十變化速度緩慢，這里不考慮變化帶來(lái)的影響，施工荷載按最大水位時(shí)考慮。
2.3 封底混凝土厚度計(jì)算
封底的厚度可按下式計(jì)算：
T≥krhA/（RcA+nπd[t]）
式中：T—水下混凝土封底厚度（m）；Rc—混凝土容重（T/m3）；A—圍堰底面積（扣除樁截面積）（m2）；n—樁數(shù)；d—樁外徑（m）；[t]—樁與混凝土間的容許摩擦力（T/m2）；h—最高施工水位至箱底的高度（m）；r—水的容量（T/m3）；k—系數(shù)取1.05～1.1）
澆筑水下混凝土?xí)r，導(dǎo)管的作用半徑，由于樁基的影響應(yīng)適當(dāng)減小，一般用R=2.5m。
經(jīng)計(jì)算，底板混凝土厚度為50cm時(shí)即可滿足施工要求。
3 施工工藝
3.1 吊箱加工
吊箱鋼結(jié)構(gòu)在地坪上分片加工，做到模板表面平整，結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確，特別是模板拼裝連接位置。在加工過(guò)程中，需采取一定的措施減小焊接變形。
3.2 吊箱拼裝
（1）吊箱的拼裝在原樁基施工的平臺(tái)上進(jìn)行。吊箱的部件用運(yùn)輸船運(yùn)至施工平臺(tái)上，并按定位標(biāo)記吊放就位及固定，在相鄰箱壁部件吊放時(shí)，應(yīng)事先放入止水橡膠條。
�。�2）吊箱箱壁組裝完成后，進(jìn)行安裝下端限位。由于下端限位不設(shè)圍檁，因此，下端限位與箱壁的連接點(diǎn)應(yīng)設(shè)在有箱壁的縱橫梁處，并用鋼板作襯墊。下端限位與樁基的鋼護(hù)筒應(yīng)保持留有2cm的間隙。
(3)安裝支撐處鋼圍檁前，應(yīng)在箱壁上有縱橫梁處焊上牛腿，牛腿焊接時(shí)應(yīng)保持標(biāo)高位置不變，平面內(nèi)可作適當(dāng)移動(dòng)，牛腿焊接結(jié)束后，進(jìn)行鋼圍檁的安裝。吊箱周邊鋼圍檁連接時(shí)，應(yīng)保證鋼圍檁與箱壁密貼，鋼圍檁連成矩形后，再進(jìn)行角撐的焊接。
�。�4）鋼圍檁安裝完成后，安裝2根鋼支撐，鋼支撐采用I40號(hào)工字鋼，安裝鋼支撐時(shí)應(yīng)將鋼支撐與鋼圍檁，用鋼楔形塊頂緊，并牢固固定，防止吊箱在起吊、下沉過(guò)程中鋼支撐脫落。
3.3 吊箱就位
吊箱拼裝完成后，吊箱的下放就位采用手搖千斤頂同時(shí)下放24根螺紋鋼來(lái)完成。首先采用千斤頂將吊箱整體吊空，拆除平臺(tái)上的型鋼，然后徐徐將吊箱下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高，吊箱的軸線、標(biāo)高檢查合格后，將吊箱用型鋼與支撐架上橫梁焊接起來(lái)。
3.4 吊箱封底
封底混凝土的灌注是吊箱圍堰施工成敗的關(guān)鍵之一。為防形成夾層與冷縫，確保封底的成功，一般都采用泵送混凝土多根導(dǎo)管多點(diǎn)快速灌注。
3.5 水下封底混凝土灌注施工要點(diǎn)
�。�1）套箱封底混凝土的面積較大，同時(shí)受拌和設(shè)備生產(chǎn)能力與導(dǎo)管灌注間隔時(shí)間的限制，為了確保封底混凝土的施工質(zhì)量與安全，封底混凝土宜采取單向在斜面逐漸推進(jìn)的灌注方法。
�。�2）混凝土開(kāi)始灌注時(shí)，要嚴(yán)格控制每一根導(dǎo)管位置的灌注量。一般灌注過(guò)程中，每根導(dǎo)管灌注量應(yīng)認(rèn)真記錄，同時(shí)用測(cè)錘密點(diǎn)檢測(cè)，及時(shí)掌握每根導(dǎo)管灌注處中心混凝土面高度和混凝土的擴(kuò)散部位及其標(biāo)高，以便及時(shí)調(diào)整各個(gè)導(dǎo)管混凝土的灌注量，控制導(dǎo)管埋深。
�。�3）導(dǎo)管最小埋入深度不得小于0.6m。
（4）封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，必須認(rèn)真進(jìn)行加密復(fù)測(cè)，并對(duì)標(biāo)高偏低的部分進(jìn)行補(bǔ)澆，但應(yīng)考慮導(dǎo)管內(nèi)存料數(shù)量，以免造成混凝土面超高。導(dǎo)管應(yīng)在復(fù)測(cè)、補(bǔ)澆后拆除。
4 結(jié)論
�。�1）在詳細(xì)分析工程難點(diǎn)，詳盡了解水文地質(zhì)變化情況的基礎(chǔ)上，對(duì)主墩吊箱圍堰進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并計(jì)算了封底混凝土的厚度，為承臺(tái)施工提供了良好的操作空間。
�。�2）介紹了圍堰施工工藝，總結(jié)明了水下封底混凝土施工要點(diǎn)，為類似工程施工提供借鑒。
該大橋主墩采用吊箱圍堰施工方案，縮短了施工工期，保證了工程質(zhì)量。
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