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04组合单壁钢套箱围堰在水中桥梁施工中的应用-杨志超


组合单壁钢套箱围堰在水中桥梁施工中的应用
修改意见: 1、按照集团科技论文格式要求修改。 2、按照如下内容顺序进行调整:工程简介;组合钢套箱围堰结构构造;组合钢套箱设计计 算;组合钢套箱施工工艺;注意事项;结语,参考文献。 3、要有结构图,并清晰明了。 4、设计计算最好采取电算,用迈达斯或其它软件(理正) ,图表效果好。 (可采用施工队计 算的数据,或请石柱帮忙) 。 袁长春

摘要: 根据抚河大桥实际情况,提出组合单壁钢套箱围堰方法,从构造、
制作、安装等多方面介绍其施工技术,总结了组合单壁钢套箱围堰的诸多优点, 以供类似工程应用。

关键词:组合套箱围堰、套箱制作、安装 1 工程简介 抚河大桥全长 2653.6 米 ,桥位处河面宽度约 500 米。主桥为 55m+80m +80m +45m(左幅桥) 、45m+80m+80m+55m(右幅桥)变截面 悬浇连续箱桥,场地水文地质条件较简单,地表水系发育,沿线有抚 河水系,沟塘及水渠分布,主要受赣江、抚河水下渗和侧向补给,稳 定水位埋深 1.5~11.3 米,水位高程 8.22~17.65m。抚河大桥所在 河段年最高水位主要受鄱阳湖洪水的顶托影响,每年 4 月~8 月为主 汛期,抚河最低通航水位 13.8 米,最高通航水位 19.96 米,最大流 速 V=0.28m/s。经综合比较分析,主桥墩 57#、58#、59#承台围堰采 用组合单壁钢套箱施工。 2 组合钢套箱的结构组成

单壁钢套箱的设计围堰是用于水下施工的临时性挡水设施。 钢套 箱围堰的作用是通过套箱围堰侧板和封底混凝土围水, 为承台施工提 供无水的干处施工环境。根据钢套箱使用功能,将其分为侧板、内支 撑两大部分。其中,侧板是钢套箱围堰的主要阻水结构并兼作承台模 板。封底混凝土作为承台施工的底模板,套箱侧板作为承台施工的侧 模板。 3 组合钢套箱设计与施工 3.1 设计条件 结构设计条件综合各工况条件、水位条件和施工时间,确定钢吊 箱结构设计条件 (57#、 58、 59#墩) : 围堰平面内净尺寸: 12.5m×7.5m (与承台平面尺寸相同,套箱围堰侧板兼做承台模板) ;设承台底标 高为 0.00m。最高水位为 5.5m,此时预计施工水位在 3m 左右。套箱 侧板设计高度 7.5m。套箱内清底后河床标高-1m,封底混凝土厚度为 1m; 内支承位置: 根据现场水位情况, 在水平面上 0.5m 处设置一道, 固定在桩基施工的护筒上,兼做套箱下放的导向架。 3.2 钢套箱的结构形式 钢套箱既是承台施工的挡水结构, 又是浇筑封底和承台砼时的外 模板。主墩施工采用单壁钢套箱,内框平面尺寸为 12.5m×7.5m,高 度取 7.5m, 即钢套箱尺寸与承台轮廓尺寸相吻合, 不考虑富裕宽度。 钢套箱结构特点:壁板为δ=8mm,面板水平方向背肋采用∠70*70 槽 钢,背肋间距 50cm,竖直方向采用[16 槽钢最为竖肋。

钢套箱结构形式 按此结构计算 12.5mX7.5mX7.5m 尺寸钢套箱总重约 50t。 3.3 单壁钢套箱受力验算 3.3.1 侧板以承受水平荷载为主,最不利受力工况为抽水阶段,侧板 计算包括竖肋、水平加劲肋、面板、竖肋拼接处及焊接的内力、变 形及应力计算。另外,还要对套箱在承台施工等阶段侧板受力情况 进行复算。内支撑系统与侧板计算,在侧板验算的同时完成验算。 3.3.2 封底混凝土厚度确定 取最不利情况下水深 6m,封底厚度为 1.0m,封底砼最大跨度 l=12.5 米 最大弯矩 M=1/8ql2=1/8×60×12.52=1171.875KN.m &max=6M/bh2=6*1171.875/5.2/1.02/1000=1.35Mpa<30*10%=3Mpa (取 抗折强度为抗压强度的 10%)即 C30 封底砼抗折没有问题。即钢套箱 内封底厚取 1.0m,砼标号 C30,封底砼浇筑方量约 93.75m3。 3.4 组合钢套箱制作与运输

钢套箱在现场加工厂进行分片制作,焊缝质量满足《钢结构工程 施工及检验规范》要求且需采用煤油试漏。加工好的单片钢吊箱在运 输至钢平台上,再由 1 台 50t 履带吊逐块吊装。 4 钢套箱的施工 4.1 施工前准备 桩基施工完毕, 钻孔桩平台拆除后用长臂挖机清除桩基周围淤泥, 清淤适度超深,约低于封底混凝土底边标高 0.3~0.5m。量测复核墩 中心线及桥梁中心线,在钻孔桩护筒上精确焊接型钢导向架,作为钢 套箱下方的导向定位系统(在套箱下放完毕后做钢套箱的内支撑) 。

钢套箱导向架 4.2 钢套箱的制安 为了降低成本,减少施工机具,钢套箱的制安采用分块制作,原 位拼装,逐块下沉的方法施工。每块钢套箱面板在运输至现场后用

50t 履带吊逐块下放,一般先放角板,再放中板。每块钢套箱板块之 间采用工字钢和槽钢做反扣槽保证套箱的整体性套箱在整体下放好 后,调整局部高差较大的面板,可以采用抽砂法或者是冲砂法。最后 在套箱各板接触的的止水槽内灌注混凝土。混凝土凝固后,套箱变成 整体钢套箱。 5.钢套箱封底 封底混凝土性能同钻孔灌注桩相同,采用陆上搅拌站拌制砼,吊 车配合吊罐上料,导管布料。现场利用钻孔桩钢护筒制作一个 V=6M3 大集料斗,储存首批砼。 已成桩的检测和承台施工当封底混凝土达到 85%的设计强度后, 可以进行抽水作业(最好避开水位最高时间) ,边抽水,边观察套箱 的变形情况。如水位高差过高,可以边抽水,边下放内部导向架,把 内部支撑放到合适的位置,有必要时可多设一道内部支撑。

钢套箱内部支撑 6 承台施工 钢套箱封底后,承台施工为常规干施工。 7 结语 抚河大桥地质情况和榕江特大桥类似, 采用组合单壁钢套箱围堰 施工的成功给以后类似工程施工提供了经验, 最初设计采用双壁钢围 堰,用钢材料是单壁的 3 倍,而且需要大型水上起吊设备,周期长, 不可重复利用,后结合现场实际水文地质情况,变更为组合单壁钢围 堰施工,大大节约了成本,缩短了工期,利用原有桩基平台,25 吨 吊车就能满足施工。 单壁钢套箱做为水中基础施工的一种形式,具有诸多优点,1) 不受河床地形、地质的限制;2)单壁拼装板块重量小,施工中不需 要大型的水上起吊设备;3)充分利用利用钻孔平台就能完成套箱的 施工的全过程;4)可实行工厂法加工,多点平行作业;5)采用巧妙 的组合式板块接口,是对原有单壁钢套箱的创新,套箱下放速度快, 施工便捷,而且可以随意组合各种尺寸;6)使用效果好,套箱可以在 抽水过程中随意增设内支撑,防止套箱变形。


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