水中承臺(tái)有底鋼套箱圍堰施工技術(shù)論文1

1、水中承臺(tái)有底鋼套箱圍堰施工技術(shù)銀代國(guó) 何艷 （中鐵二十局第二工程有限公司 重慶銅梁 402560）【摘 要】襄渝線后河30#左線大橋4號(hào)承臺(tái)位于水下2.5米。本文針對(duì)該承臺(tái)有底鋼套箱圍堰施工情況，推薦利用施工水下樁基礎(chǔ)的鋼護(hù)筒作為鋼套箱支承樁，將鋼套箱順樁下沉的施工工藝。本文詳細(xì)介紹該施工工藝在本橋中的運(yùn)用，可供有關(guān)工程技術(shù)人員參考【關(guān)鍵字】鋼套箱圍堰 鋼護(hù)筒 支承樁The 4th cap of the 30th Hou river bridge left lane in Xiangyu railway II is under water about 2.5 meters. According

2、 to the construction of bottom steel boxed cofferdam of the cap, this paper recommend a construction technology that make use of constructing the steel casing of pile foundation under the water as supporting pile of steel box and make the steel box sink along the pile, the author details the applica

3、tion of construction technology in the bridge, and it is available to engineering and technology staff for reference. Key words: steel boxed cofferdam steel casing supported pile 1、 前言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛躍發(fā)展，復(fù)線、高速、客運(yùn)專線鐵路的大力規(guī)劃，使線路設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)日益提高，導(dǎo)致曲線半徑增大，大部分跨江跨河的橋墩將處于水中，水下承臺(tái)幾乎平凡，水下承臺(tái)施工技術(shù)也日益增多。目前我國(guó)常見(jiàn)的水中承臺(tái)施工方法有：?jiǎn)?雙)壁鋼圍堰

4、、鋼套箱圍堰、筑島明挖、沉井、氣壓沉箱等各具特點(diǎn)的施工方法，其原理都大同小異。只有根據(jù)實(shí)際情況選擇經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的施工承臺(tái)方法，才能給項(xiàng)目帶來(lái)效益和利益。2、 工程簡(jiǎn)介后河左線30#大橋設(shè)計(jì)為單線曲線732m鐵路簡(jiǎn)支梁橋，全長(zhǎng)240.25m，2號(hào)5號(hào)墩位于后河內(nèi)，C30鋼筋混凝土承臺(tái)位于常年水位以下，其中4號(hào)承臺(tái)底位于水面下5m河床上2.5m位置，承臺(tái)尺寸7m7.5m2.5m。該橋地處四川省萬(wàn)源市羅文鎮(zhèn)境內(nèi), 屬于低山河谷地貌, 地形起伏較小，上跨210國(guó)道、后河，后河水一般水深7m，水位的深淺受下游沙壩水電站泄水、蓄水影響，電站排蓄水橋位處正常情況下的水位高差變化為2m，暴雨季節(jié)水位變化達(dá)8m1

5、0m，水流流速受洪水影響較大，無(wú)通航要求。3、 方案比選根據(jù)該橋特點(diǎn)，其他方案在本橋中運(yùn)用都不恰當(dāng)，該橋主要將單(雙)壁鋼圍堰和鋼套箱圍堰兩種方法進(jìn)行比較：?jiǎn)?雙)壁鋼圍堰適用范圍較廣，運(yùn)用于土質(zhì)、石質(zhì)、砂卵石、砂層中的水中承臺(tái)施工，一般情況下使用水深較深，可達(dá)到50m ，而水深小于10m采用該法不經(jīng)濟(jì)，由于鋼圍堰自身重量較重，對(duì)施工平臺(tái)的要求較高，施工成本較大；而鋼套箱圍堰又分為有底及無(wú)底鋼套箱兩種，有底鋼套箱適用于高樁水中承臺(tái)，且水深不宜超過(guò)10m，無(wú)底鋼套箱適用于承臺(tái)埋入河床中的情況，水深一般低于10m，使用地層較為廣泛，但受場(chǎng)地的限制因素較大；綜合比較此處采用有底鋼套箱圍堰作為該橋水中

6、承臺(tái)的施工方案。4、 方案介紹所謂有底鋼套箱圍堰即利用施工樁基礎(chǔ)的鋼護(hù)筒，在護(hù)筒身水面以上一定高度，預(yù)埋鋼牛腿，牛腿頂按承臺(tái)尺寸設(shè)計(jì)制作鋼套箱底模，以底模為施工平臺(tái)，制作安裝側(cè)模，鋼護(hù)筒需穿過(guò)鋼套箱底模，底模用葫蘆懸吊于各鋼護(hù)筒頂，拆除鋼牛腿，手拉葫蘆，下沉鋼套箱，至計(jì)算高度，導(dǎo)管法澆注水下封底混凝土，排除套箱內(nèi)河水，然后施工承臺(tái)，承臺(tái)施工選在枯水期，水流速較緩，且水位較低。5、 有底鋼套箱施工技術(shù)5.1水上鉆孔平臺(tái)搭設(shè) 圖1 水上鉆孔平臺(tái)如圖1所示，平臺(tái)由I45b工字鋼、63鋼護(hù)筒支承樁 、22槽鋼(平臺(tái)骨架)組成，船舶與浮吊配合將63鋼護(hù)筒打入河床基巖內(nèi)。護(hù)筒間水面以上部位用22槽鋼加工焊

7、接平臺(tái)骨架，護(hù)筒頂面橫橋向切一高45cm，寬16cm的凹槽，將I45b工字鋼橫橋向嵌入槽內(nèi)，順橋向I45b工字鋼擱置其頂面作為施工平臺(tái)，上下工字鋼用U形螺栓固定，施工平臺(tái)搭設(shè)完畢。5.2 套箱支撐樁安裝施工樁基礎(chǔ)的180鋼護(hù)筒作為套箱支撐樁，鉆機(jī)安裝完畢后,用全站儀精確定出施工樁基的中心位置,如圖1所示，22槽鋼制作樁基護(hù)筒導(dǎo)向架，導(dǎo)向架凈空為180cm180cm，安裝精度控制在2mm內(nèi)，分別布置于平臺(tái)頂、平臺(tái)骨架頂、平臺(tái)骨架間，用于定樁位。船舶運(yùn)輸、浮吊吊運(yùn)180鋼護(hù)筒從導(dǎo)向架內(nèi)下放至河床面，浮吊振動(dòng)錘將護(hù)筒打入基巖內(nèi)。鉆機(jī)鉆孔，導(dǎo)管法澆注水下樁混凝土。待樁基礎(chǔ)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，用全站儀放

8、出承臺(tái)位置，拆除導(dǎo)向架、承臺(tái)范圍內(nèi)的I45b工字鋼和63鋼護(hù)筒，準(zhǔn)備套箱的制作。5. 3 鋼套箱制作5.3.1 套箱底模如圖2所示：180鋼護(hù)筒壁水面上80cm處位置，每個(gè)鋼護(hù)筒順橋向焊接兩鋼牛腿，鋼牛腿采用2cm厚的鋼板，呈直角三角形布置，長(zhǎng)邊長(zhǎng)40cm，短邊長(zhǎng)30cm；長(zhǎng)邊與鋼護(hù)筒焊接，牛腿頂加工套箱底模骨架。防止套箱由于水壓變形，制作套箱底模時(shí)，尺寸需大于承臺(tái)尺寸，本橋中取7.5m8m，底模骨架由I36b工字鋼和10槽鋼組成，底模面板采用10mm厚的鋼板，具體布置如圖3所示，180護(hù)筒位置處面板用切割設(shè)備切除預(yù)留190的圓孔，底模與樁基鋼護(hù)筒之間留10cm的間隙，用預(yù)先準(zhǔn)備好的鋼環(huán)套在鋼

9、護(hù)筒上臨時(shí)固定，待套箱下放到位后，下放鋼環(huán)至套箱底模上，用于堵塞底模與樁基鋼護(hù)筒間隙，便于封底砼澆注，鋼環(huán)外徑2m，內(nèi)徑1.8m。 圖3 吊箱底模在底模上用HRB33532鋼筋焊接16個(gè)吊耳，于每個(gè)護(hù)筒周圍4個(gè)布置，底模制作完成后，用32螺紋鋼將底模板與鄰近的63鋼護(hù)筒臨時(shí)焊接，輔助鋼牛腿受力。圖25.3.2套箱下沉結(jié)構(gòu)的安裝待底模安裝完畢后，進(jìn)行套箱下沉結(jié)構(gòu)的安裝和加工，如圖4所示：在順橋向和橫橋圖4向180鋼護(hù)筒頂切割4個(gè)矩形口，矩形口尺寸滿足I32b截面尺寸，橫橋向兩矩形口在同一標(biāo)高，順橋向兩矩形口需滿足同一標(biāo)高外，還必須滿足頂標(biāo)高等于橫橋向兩矩形口底標(biāo)高；在矩形口內(nèi)安放兩根2.2m長(zhǎng)I

10、32工字鋼作為下沉結(jié)構(gòu)的受力體系。將手拉葫蘆懸掛于工字鋼外露部分，葫蘆掛鉤鉤住底模吊耳，拉緊葫蘆。繼續(xù)加工抗浮拉桿。所謂抗浮拉桿及套箱下沉就位后，防止套箱上浮的構(gòu)件，抗浮的措施很多，比如可以計(jì)算封底混凝土厚度，利用封底混凝土與鋼護(hù)筒的摩擦力抵抗浮力，還可以設(shè)置抗浮拉桿等，根據(jù)該橋的實(shí)際情況采用抗浮拉桿與鋼護(hù)筒的焊接來(lái)抵抗浮力，即當(dāng)拆除葫蘆和上部受力體系后將抗浮拉桿焊接在180鋼護(hù)筒壁上，代替上部受力體系承載?？垢±瓧U采用I25b工字鋼，垂直布置與葫蘆外側(cè)，底部與套箱底模焊接。長(zhǎng)度H浮必須大于下列公式計(jì)算值。H浮= H封+H水+1H封水下封底混凝土厚度(m)H水承臺(tái)底距離水面的高度(m)每個(gè)鋼護(hù)

11、筒四周各布置一根抗浮拉桿，該處4個(gè)鋼護(hù)筒，所以共布置16根浮拉桿。5.3.3 套箱側(cè)模安裝套箱側(cè)模由I36b工字鋼的豎桿、16槽鋼的橫桿和10mm厚的鋼板組成，豎桿間距150cm，橫桿間距50cm，側(cè)模高度需通過(guò)精確計(jì)算，一般通過(guò)下面公式計(jì)算得到：側(cè)模高度H=H模+H封+H水+0.5H模套箱底模厚度(m)H封水下封底混凝土厚度(m)H水承臺(tái)底距離水面的高度（m) 圖5 內(nèi)撐架該橋側(cè)模設(shè)計(jì)高度為7.5m,側(cè)模在陸地分塊加工，由吊車和船舶配合將分塊側(cè)模吊運(yùn)至套箱底模處，浮吊配合人工將分塊對(duì)側(cè)模進(jìn)行安裝，錘球控制模板垂直度，安裝時(shí)用HRB33532的鋼筋與外側(cè)63鋼護(hù)筒臨時(shí)焊接，防止側(cè)模傾倒，側(cè)模與

12、底模連接處用1001008的角鋼螺栓連接，為方便將來(lái)拆除，側(cè)模四壁必須保持完整封閉，不漏水。5.3.4 加強(qiáng)肋和內(nèi)撐架的安裝內(nèi)撐架及為防止鋼套箱下沉?xí)r側(cè)模因?yàn)樗畨毫蜎_擊力而變形扭曲，在側(cè)模上部安裝支撐架，保證套箱在施工過(guò)程中的安全，如圖5所示：在側(cè)模內(nèi)側(cè)，四周焊4根I20b工字鋼，作為套箱側(cè)模的加強(qiáng)肋，在側(cè)模H/2和H高處各設(shè)置一道；I20b工字鋼呈十字形布置作為內(nèi)撐架，內(nèi)撐架端部用螺栓連接于加強(qiáng)肋中部，在側(cè)模H/2和H高處各設(shè)置一道。5.4套箱下沉套箱下沉分兩個(gè)階段，各階段都必須使用全站儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行鋼套箱中線和標(biāo)高的檢查，保證套箱下沉過(guò)程中不傾斜、不扭轉(zhuǎn)、不偏移，套箱下沉高度滿足封底混凝

13、土和承臺(tái)的厚度。第一階段，套箱下沉至水面 圖6下沉準(zhǔn)備工作就緒后，由統(tǒng)一人員指揮，所有人員拉緊葫蘆，拆除加固側(cè)模的32螺紋鋼，并拆除底模支撐鋼牛腿，手拉葫蘆緩慢均勻下沉套箱至水面，復(fù)核套箱標(biāo)高、中線，確定與計(jì)算值一致后，繼續(xù)下沉。第二階段，套箱下沉至設(shè)計(jì)高度（底模厚度、設(shè)計(jì)封底砼厚度、承臺(tái)底至水面高度之和）手拉葫蘆繼續(xù)下沉，此時(shí)河水透過(guò)底模與側(cè)模的縫隙和護(hù)筒與底模的縫隙，滲入套箱內(nèi)，由于縫隙較小，滲水小且慢，為減小套箱浮力，每下沉50cm，待套箱內(nèi)水面標(biāo)高與河水水位持平后繼續(xù)下沉套箱，停頓間隙，全站儀和水準(zhǔn)儀檢查中線，標(biāo)高。下沉過(guò)程緩慢勻速，至設(shè)計(jì)高度，鎖定抗浮拉桿，進(jìn)行受力體系的轉(zhuǎn)換，如圖6

14、所示，用同型號(hào)的工字鋼將抗浮拉桿焊接在護(hù)筒壁上，潛水員下水取掉葫蘆掛鉤，拆除葫蘆和I32b工字鋼組成的受力體系，將支撐套箱的力轉(zhuǎn)換到抗浮拉桿上。5.5澆注水下封底砼該橋設(shè)計(jì)抗浮拉桿，不用封底混凝土與護(hù)筒之間的摩擦力解決套箱上浮的問(wèn)題，封底混凝土厚度取0.8m，保證套箱不漏水即可。封底混凝土澆筑采用垂直導(dǎo)管法灌注水下封底混凝土，在套箱頂搭設(shè)臨時(shí)灌注混凝土的平臺(tái)，在樁基與樁基正中間安放好導(dǎo)管和漏斗，混凝土澆筑從樁中心向兩側(cè)擴(kuò)散，并用測(cè)深錘檢測(cè)混凝土面的標(biāo)高，一個(gè)地方達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，可將導(dǎo)管移到另一個(gè)地方，砼面的高度控制在0.1m的誤差范圍內(nèi)，采用竹竿等將混凝土面大致平整。 圖7封底混凝土必須一次澆

15、筑完成。封底混凝土采用水下混凝土，混凝土強(qiáng)度采用C25，拌合中摻加早強(qiáng)劑，保證其早期砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上，坍落度控制在1822cm，初凝時(shí)間不少于10小時(shí)，采用525mm粒徑碎石，其和易性等必須滿足施工工藝要求?；炷凉?yīng)速度不小于40m/h，為減少混凝土澆筑時(shí)提升箱內(nèi)水位而加大對(duì)底模和側(cè)模的壓力，提前在套箱壁水下的部分，開(kāi)幾個(gè)圓形孔為連通孔，保持箱內(nèi)，箱外水位一致。5.5套箱抽水待封底砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上后，抽去套箱內(nèi)的河水，抽水要緩慢進(jìn)行，邊抽水邊觀察套箱是否變形，如有變形要立即停止抽水，適當(dāng)增加內(nèi)支撐，箱內(nèi)水排干后，如遇到封底混凝土漏水情況，少量的可采用堵的辦法，較嚴(yán)重的情況可采用局部二次封底或在封底砼頂面設(shè)置盲溝，以解決漏水問(wèn)題，在封底砼上方，再用與抗浮拉桿同型號(hào)的工字鋼將抗浮拉桿焊接在樁基鋼護(hù)筒壁上，如圖（7）所示割除焊接部位以