某特大橋主橋主墩吊箱圍堰設計與施工技術
摘要：根據(jù)大橋主墩承臺尺寸和水文地質(zhì)條件設計了吊箱圍堰的結(jié)構形式和封底混凝土厚度，并施工技術方案進行了探討，提出了混凝土關注施工技術要點，成功應用于承臺施工。
關鍵詞：吊箱圍堰；施工工藝；承臺
1 工程概況
某特大橋跨越河道設計為Ⅴ級航道，設計測量水位高程為1.7m，施工過程中實測1.3m（枯水期），預測8～12月水位高程在1.7m，河床底高程在-5.4m。其主墩承臺幾何尺寸為：長×寬×高=9.75m×8.4m×2.5m，每個承臺對應4棵直徑2.0m的地下樁。根據(jù)水深及現(xiàn)場實際情況，采用鋼吊箱圍堰施工（可同時兼作承臺模板用）最經(jīng)濟。
2 吊箱設計
吊箱圍堰設計的原則是在箱內(nèi)無水的情況下修筑承臺，其幾何尺寸應能滿足結(jié)構的要求和施工的需要，力學性能應滿足施工全過程的受力要求。
2.1 吊箱幾何尺寸
根據(jù)承臺的尺寸，考慮施工時水位，承臺設計標高等因素，吊箱采用6mm鋼板作面板，設計尺寸為長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)護筒的實際尺寸切割吊箱底板對應地下樁的預留孔。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)《鐵路橋涵設計規(guī)范》（TBJ2-85）荷載組合V考慮鋼吊箱圍堰設計荷載設計組合。
水平荷載：靜水壓力+流水壓力+風力+其他；
豎直荷載：吊箱自重+封底混凝土重+浮力+其他。
其中：單位面積上的靜水壓力按9.8kN/m2計，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的影響，施工荷載按最大水位時考慮。
2.3 封底混凝土厚度計算
封底的厚度可按下式計算：
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）
澆筑水下混凝土時，導管的作用半徑，由于樁基的影響應適當減小，一般用R=2.5m。
經(jīng)計算，底板混凝土厚度為50cm時即可滿足施工要求。
3 施工工藝
3.1 吊箱加工
吊箱鋼結(jié)構在地坪上分片加工，做到模板表面平整，結(jié)構尺寸準確，特別是模板拼裝連接位置。在加工過程中，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上進行。吊箱的部件用運輸船運至施工平臺上，并按定位標記吊放就位及固定，在相鄰箱壁部件吊放時，應事先放入止水橡膠條。
�。�2）吊箱箱壁組裝完成后，進行安裝下端限位。由于下端限位不設圍檁，因此，下端限位與箱壁的連接點應設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筒應保持留有2cm的間隙。
(3)安裝支撐處鋼圍檁前，應在箱壁上有縱橫梁處焊上牛腿，牛腿焊接時應保持標高位置不變，平面內(nèi)可作適當移動，牛腿焊接結(jié)束后，進行鋼圍檁的安裝。吊箱周邊鋼圍檁連接時，應保證鋼圍檁與箱壁密貼，鋼圍檁連成矩形后，再進行角撐的焊接。
�。�4）鋼圍檁安裝完成后，安裝2根鋼支撐，鋼支撐采用I40號工字鋼，安裝鋼支撐時應將鋼支撐與鋼圍檁，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下放24根螺紋鋼來完成。首先采用千斤頂將吊箱整體吊空，拆除平臺上的型鋼，然后徐徐將吊箱下放至設計標高，吊箱的軸線、標高檢查合格后，將吊箱用型鋼與支撐架上橫梁焊接起來。
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管多點快速灌注。
3.5 水下封底混凝土灌注施工要點
�。�1）套箱封底混凝土的面積較大，同時受拌和設備生產(chǎn)能力與導管灌注間隔時間的限制，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的灌注方法。
�。�2）混凝土開始灌注時，要嚴格控制每一根導管位置的灌注量。一般灌注過程中，每根導管灌注量應認真記錄，同時用測錘密點檢測，及時掌握每根導管灌注處中心混凝土面高度和混凝土的擴散部位及其標高，以便及時調(diào)整各個導管混凝土的灌注量，控制導管埋深。
�。�3）導管最小埋入深度不得小于0.6m。
�。�4）封底混凝土達到設計標高時，必須認真進行加密復測，并對標高偏低的部分進行補澆，但應考慮導管內(nèi)存料數(shù)量，以免造成混凝土面超高。導管應在復測、補澆后拆除�！�
4 結(jié)論
（1）在詳細分析工程難點，詳盡了解水文地質(zhì)變化情況的基礎上，對主墩吊箱圍堰進行了設計，并計算了封底混凝土的厚度，為承臺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，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。
參考文獻
[1]JTJ041-2000，公路橋涵施工技術規(guī)范[S].
[2]JTJ025-86，公路橋涵鋼結(jié)構及木結(jié)構設計規(guī)范[S].
[3]GB50010-2002,混凝上結(jié)構設計規(guī)范[S]
[4]劉自明.橋梁深水基礎[M].北京：人民交通出版社，2003.
