浅说深水承载台的施工办法

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1工程概述

大桥及接线全长为540米，主桥宽23.5米，引桥宽16.0米。其中主桥上部为45+80+45米预应力混凝土悬浇连续刚构箱梁。主桥下部基础为群桩基础，高桩承台。主桥墩采用8根φ2000mm的钻孔灌注桩，承台顶面设计标高为+123.764m，底面设计标高为120.764m。主桥墩位于沙溪河深水区，最深深达-11.3m，施工常水位为+126.00m。经综合比较分析，主桥墩承台施工围堰采用单壁钢吊箱。钢吊箱设计原理钢吊箱的设计原理：将箱内的水抽干后承台混凝土尚未浇灌前，封底混凝土与孔桩周边（孔桩钢护筒）的粘结力及吊箱自重之和大于水的浮力；同时吊箱底板在水浮力作用下，板中负弯矩应力小于C20混凝土弯拉应力；在箱内抽干水后，承台混凝土浇灌过程吊箱所承受的水浮力与吊箱封底混凝土与孔桩周边（孔桩钢护筒）的粘结力之和大于承台自重与吊箱自重之和。以下为东新五路大桥3#墩承台钢吊箱主要计算说明钢吊箱底板水下封底混凝土厚度的确定:按承台施工期水面标高为126.00m，封底砼底标高为119.764m，水深为6.236m，封底砼采用C20水下混凝土。按单向板计算，计算跨度L=5.5m，计算封底砼厚度t得0.913m取1.0m，满足要求。吊箱受浮力作用下的稳定验算:在箱内抽水后，承台混凝土尚未浇灌前状态。吊箱总重Q为850KN，吊箱底静面积A为140.979m2，吊箱施工水位至吊箱底高度h为6.186m，钢护筒与封底混凝土间的粘结强度flc取0.20MPa。吊箱自重与砼及护筒之间粘结力之和计算约15460KN。吊箱所受水浮力计算为8790KN。安全系数K=15460/8790=1.759。因此，能保持稳定状态。吊箱承受钢筋砼承台重量的稳定计算:箱所受水的浮力为8790KN;吊箱封底砼与护筒粘结力为11058KN;吊箱所受浮力与吊箱封底砼及护筒粘结力之和为19850KN;吊箱自重及吊箱底板砼自重之和为4402KN;承台砼自重为12194KN；吊箱自重与承台砼自重之和为16596KN。安全系数K=19850/16596=1.196。因此，由吊箱浮力及吊箱底砼与护筒之间粘结力承受承台砼及吊箱自重是安全的，满足要求。

2钢吊箱的构造

在横梁上铺设I14型钢作为底纵梁，在底纵梁上铺设8cm厚的钢筋混凝土预制板，在现场安装就位后，灌注1.0m厚C20水下混凝土进行封底，由此共同完成吊箱的承重底盘。吊箱侧板采用单壁结构，由I16及∠7型钢焊接成平面承重骨架，在骨架上焊接6mm厚钢板形成吊箱的围堰四周的侧板，吊箱侧板高度方向分为上、下两层，分别为1.85m和4.80m。每层分为20块。分块的原则主要是为了便于加工和运输，避免产生超变形。吊箱下层侧板与底板及上、下层侧板之间的水平缝和竖缝均采用螺栓连接，缝间设置10mm橡胶垫以防漏水。侧板的作用：与底盘共同组成阻水结构，另一作用是兼做承台施工外模板。吊箱内支撑：内支撑由内圈梁、水平支撑杆二部分组成。内圈梁：内圈梁设二层，设在吊箱的内侧，高程为+3.8m和+5.6m处，由下层2I22b和上层I22b结构组成的水平四边形，焊在侧板内壁上。内圈梁的作用主要是承受侧板传递的荷载，并将其传给水平支撑杆。水平支撑杆由上下各12道Φ102（δ=4mm）钢管组成，杆端与内圈梁焊接连成一体。钢吊箱悬吊系统：悬吊系统由纵、横梁、立柱、吊杆组成，吊挂系统的作用是承担吊箱自重及封底混凝土的重量。立柱：采用2I28a工字钢拼焊成箱柱分别立焊在已完成的8根桩基上，立柱顶部焊接I28a工字钢及柱间用∠12.5cm剪刀撑使立柱连成一承重体。纵梁：在承重立柱顶支座上（顺水方向）设置2道3排贝雷梁，每排7片贝雷片。贝雷梁的作用是支承横梁，并将横梁传递的荷载（通过立柱）传递至桩基。横梁：横梁（顺桥向）设置在贝雷梁上，共计10排，由2I40槽钢组成。横梁的作用是支承吊杆，并将吊杆荷载传递给纵梁。吊杆：吊杆是由φ32精轧螺纹钢及配套锚具、连接器组成，共40根吊杆，吊杆下端固定到底板的托梁上，上端固定到吊挂系统的横梁上。吊杆的作用是将吊箱自重及封底砼的重量传给横梁。

3钢吊箱的施工

安装2I40上承重横梁，安装完成后进行一次中间检查，经检查合格后，再进行吊箱悬挂系统及底盘侧板的安装，安装悬挂φ32精轧螺纹钢吊杆，采用吊车安装承重横梁，吊装就位，并与吊杆连接，下承重梁安装完成后，调整吊杆长度，确保横梁位于同一个水平面上，同时检查吊杆，使吊杆位于垂直线上，用吊车将底纵梁吊入，铺设预制钢筋砼底板，并把底板的预留钢筋焊接成为一个整体，进行测量定位，安装侧板底座。侧板接缝采用10mm厚橡胶垫片进行接缝止水，底层侧板安装完成后，安装下层内支撑，然后进行吊箱第一次下沉，吊箱下沉采用在每根承重横梁两端各挂两个5吨以上葫芦吊住吊箱底盘，调整吊杆锚具，使吊杆下沉10cm，然后调整葫芦，均匀使吊箱底盘下沉10cm，重复以上步骤，下沉至底层侧板顶面距水面30cm处，然后安装吊箱上层侧板，安装上层内支撑，然后采用同上方法进行吊箱下沉就位。水下砼封底施工过程中严格控制封底厚度，即时补足厚度，保证封底砼连续不分层。待砼封底强度达到设计强度的80％时进行抽水、堵漏，边抽水边堵塞钢模板与钢模板之间的间隙。围堰施工完成后即进行承台的施工。

4钢吊箱施工注意事项

吊箱所用的钢材均采用A3钢，其规格、质量必须符合国家标准BG709-65的有关规定。吊箱侧板加工过程中焊缝均采用贴角焊缝，焊条采用E42普通焊条，焊缝质量必须严格按照桥梁施工技术规范规定控制。上承重贝雷纵梁考虑在支点处采用型钢加强腹部，用钢板局部加固贝雷上下弦杆。吊箱内吊杆采用Φ51钢管作为套管。吊箱安装时必须认真做好测量就就位工作，保证吊箱位置符合要求。施工采用4根导管从吊箱短边方向向另一边浇注，同时确保砼的厚度及表面平整度平整。吊箱立柱安装完成后，先在护筒处进行临时加固，待吊箱安装就位后，再进行立杆平斜撑加固。吊箱内部纵横支撑钢管的交点与竖向支撑角钢进行焊接，保证支撑纵横钢管连成整体。

作者：郭永贵单位：福建建工集团总公司