深水承台单壁钢吊箱结构设计与施工

PAGE深水承台单壁钢吊箱结构设计与施工摘要：结合富春江特大桥主桥深水承台的施工，介绍单壁钢吊箱围堰结构，叙述单壁钢吊箱的设计思路和施工要点。关键词：深水承台单壁钢吊箱围堰设计施工一、工程概况杭州至千岛湖高速公路杭州至桐庐段富阳富春江特大桥位于富阳市东洲街道的张家村以南至灵桥镇北侧，全桥长1679.5m，全宽33.5m，分上下行两幅。主桥为68+2×120+68m三向预应力混凝土刚构-连续组合梁桥，主桥下部为下部采用薄壁空心墩。主桥61#、62#、63#墩每个墩单幅桩基为9根Φ2.0m钻孔灌注桩，横桥向3排，每排3根，主桥墩位于富春江深水区，最深高程达-12.500m。承台顶面设计标高为+4.000m，底面设计标高为0.000m，承台平面尺寸为14.20×14.20m。二、单壁钢吊箱的设计1构造形式的选择围堰是用于水下施工的临时性挡水设施。深水围堰施工常采用钢吊箱围堰，经过对吊箱侧板的单壁、双壁两种方案进行比较（如表1所示），决定采用单壁结构。表1钢吊箱双壁结构与单壁结构对比剥形式冰材料用量匹优点竭缺点弓双壁结构单侧板材料用霸量125.附21吨，底经板材料用量阀35.14攀吨，内支撑乔材料用量2暮5.00吨榆，合计18逗5.35吨恋。夜（1）吊箱猛拼装及下沉轧充分利用水咏的浮力，下夕沉不用大型鱼起吊设备；胶（2）侧板蝴刚度大，内志支撑材料用骨量少。袭（1）材料窄用量多，加轧工难度大；柜（2）在钻厦孔平台下拼两装侧板，难么度大，焊接芳工作量大；尘（3）下沉蛾工艺复杂，摘工期长。立单壁结构被侧板材料用央量83.7洒1吨，底板困材料用量3烤0.35吨幻，内支撑材肢料用量28壶.76吨，绿合计142戚.82吨。芦（1）节省处材料，加工庸方便，加工蛋质量易控制劣；（2）装接、拆方便，停可兼做承台患施工模板；停（3）承台倡施工完毕，纤拆除侧板又题可作为施工筝模板；（4悦）下沉工艺颠简单、节省纪时间；（5采）在钻孔平活台上拼装侧男板，焊接工愧作量小，拼酿装容易。大（1）侧板方刚度小，内迅支撑材料用美量多；（2念）下沉时需堂用大型起吊松设备。2设计条件（1）水文条件根据富阳市水利局提供的水文资料并结合吊箱施工时间，确定钢吊箱设计抽水水位为＋7.500m，水流速取为1.00m/s。（2）工况条件设计受力状态主要按以下几个工况进行分析：①拼装下沉阶段；②封底混凝土施工阶段；者③叠抽水后、承储台施工阶段马。桌（3）陵结构设计条泉件滋综合各工况腊条件、水文达条件确定钢师吊箱结构设校计条件：闻围堰平面内疗净尺寸：其14.20谅m鱼×捆14.20娘m务(考虑到拾吊箱围堰侧催板兼做承台愁模板，所以砌与承台平面展尺寸相同)叼；侧板顶面阅设计标高：穿7.500槽m灿；底板顶面糠设计标高：呜-2.50负0m尘；内支承标冬高：仍4.500素m律和丹7.000迹m负；设计抽水屑水位：预7.500爽m晌。算3蹈结构简介（士如图1、图经2）呜图1钢因吊箱整体结款构立面图您篮盒勺景膊图2职钢吊箱整体部结构平面图向根据钢吊箱望使用功能，选将其分为底党板、侧板、桨内支撑、吊纹挂系统四大掉部分。（1）底板曲吊箱底板由滔底模托梁和伴底模组成，就纵横边梁各粮设2道，每拖道由通长2叨[秘40a学型钢组成，列纵横中梁各旬设4道，每概道由通长单岔根I棍40a厦型钢组成。猫纵、横梁之中间的斜撑为帅2[遥22a弦型钢（吊杆橡梁处为2[继40a会型钢），纵嫁梁之间和横盖梁之间分别宴设置沃∠笨100摆×驱80固×才8角钢加劲员肋。顶板为率δ俱=奥8mm银钢板。塑吊箱分块的皮作用：是为贵了在承台施裙工完毕后，布方便吊箱的苍拆除，以减殖少材料的损筒耗，降低成列本。（2）侧板款侧板由型钢直、角铁及钢凡板焊接而成霞。侧板分为跃上、下两层扬。扶分块的原则居主要是为了突便于加工和洞运输，避免余产生超标变旅形，所以分誓块较小。款轧制工字钢熟、槽钢的焊脂接拼装，采步用拼接连接酱板，并按被坊拼接的工字普钢、槽钢截念面面积的等临强度条件来滑确定。比根据螺栓的壁受力计算，禁结合螺栓的内规距要求，根底板视与托侧板退及健侧板障与剂侧板待的连接都采茧用散Φ渠20mm幸的普通螺栓醉[捧1士]注。返（3）吊箱轻内支撑王内支撑由内耀圈梁、水平先斜撑杆二部墙分组成。设的上下两层。壤（4）莲吊箱吊挂系子统：果吊挂位系统由纵、峡横梁、吊杆望及钢护筒组罚成。横梁共吃计3排，设盾在钢护筒顶驻，每排由两馅片贝雷梁组骗成。纵梁设借置在贝雷梁漏上，共6排纷，由2I5雷6型钢组成这。吊杆是由膝Ф蓬32mm痕精扎螺纹粗祥钢筋及与之秒配套的连接感器、螺帽组弯成。晨4鬼设计计算统（1）歌荷载取值哭由《铁路桥坊涵设计规范废》罗播[群2材]稼荷载组合V梁考虑钢吊箱太围堰设计荷野载组合。不水平荷载絮∑槐Hj与竖直响荷载迎∑变Gj分别见咐式1、式2链。判∑程Hj＝静水鞋压力+流水畅压力+风力展+其他境……………缎……………任……………寸………激（1）帐∑汗Gj＝吊箱逮自重+封底法混凝土重+木浮力+其他汽……………聋……………豆……………智…絮（2）安其中：单位赞面积上的静最水压力按1踏0kN/㎡滤计，水压随浓高度按线性渣分布；滑流水压力刘P=袄0.8A绕γ端v桑2浴/(休2g饶)嗓[哀3卫]影风速很小，照在此可忽略快；右封底混凝土讨容重;制γ治=25.0昼kN/m且3夺；访水的浮力:轿γ桑=10kN领/m零3乖；或封底混凝土咽与护筒之间歉的摩阻力取火经验值10红0汁KN/m挑2豪（2）终计算内容蚂综合工况条脚件分析和计琴算内容，对绑钢吊箱各部舌分取最不利勒受力工况进喜行计算。看①咬底板受力以队竖向荷载为品主，其最不厦利工况为底久板混凝土封因底浇注阶段骡，此时荷载央组合为混凝特土自重+吊爸箱自重+浮泄力，并要对循吊箱入水时券底板受力情路况进行复算质。吊箱吊挂粮系统与底板裳一起进行验芹算。灿②庙侧板以承受府水平荷载为拌主，其最不展利受力工况喊为抽水阶段忘（最高水位仅时），侧板表计算包括竖折肋、水平加棒劲肋、面板铺、竖肋拼接凉处及焊接的躲内力、变形垄及应力计算枣。另外，对锋吊箱逐层入兵水及承台施蒙工（最低水纯位时）等阶红段侧板受力阀情况进行复染算。内支撑毯系统与侧板满计算相关，扫在侧板验算刺的同时完成柄验算。裕③叨吊箱拼装下无沉阶段主要兰与吊箱自重成有关，以两肝层拼装完成卵下沉时为最轧不利进行计甩算控制，并远据此计算结懒果设计吊点嗽、吊带。拌④弃抗浮计算分否两个阶段：邪第一阶段是怖吊箱内抽完埋水后灌筑承茫台混凝土前冠，吊箱自重各+封底混凝挖土自重+粘舟结力>浮力遍（最高施工爽水位时）；懒第二阶段是乖浇筑完承台何且混凝土初监凝前。吊箱清自重+承台喘混凝土重+扫封底混凝土袄自重<粘结狠力+浮力（收最底施工水旺位时）廉⑤污封底混凝土模计算：一是对验算封底混常凝土周边悬陵臂时的拉应带力和剪应力烛，以及中间殊封底混凝土乐的拉应力和蛮剪应力，二缠是验算封底财混凝土各种勉工况下要满三足施工条件院：五①践抵抗钢吊箱涂封底后向上养的水压力；祝②别依靠其自身喜重力抵抗钢屡吊箱内抽干箭水后所受到凭的浮力；梢③棋浇筑完承台恰且混凝土初惊凝前利用封卡底混凝土与功护筒之间的减摩阻力作为华平衡重的主涝体。娱三、古单壁钢吊箱箭的施工普1胜钢吊箱的加音工展为保证钢吊开箱加工质量茂，钢吊箱模微板应在工地乒车间的胎架辩上以平卧的坚形式制造，脾并且在组装静后翻身，尽贞量避免立焊拌或仰焊。对象于易变形模扰板制作时，卧模板上方可婚予以配重加仓压及加设定辟位卡来控制牢其变形，焊炕接时采取先晕断焊后补焊级的施工工艺鸦，以减少模大板的累积焊好接变形。昂2株吊箱拼装及膊下沉疏（见图3）剪（1）底板熊组装：吊箱纱试拼合格后训，在每个护魄筒处分别以虫钢护筒顶部携圆心A、钢沟护筒在钢吊弓箱底标高处动的圆心B、巩设计中心O席为圆心，按迷比钢护筒半与径大出梦10cm示的半径画圆葱，以这三个烈圆的外包络顶线切割开挖瘦孔洞。孔洞奥开好后，将剧吊箱运输至易平台位置，喷利用80t激浮吊就位，雾先将其中一寨块套入护筒齿沉放至水面室以上驼1m围左右，用4方只5t倒链寇吊在护筒上蓬，然后再沉汤放另一块至慎同一位置，岩用4只5t聚倒链吊在护炒筒上，再连淋接成整体，改迅速安装支菊吊系统，吊却杆外周设晨Φ惠48mm叙钢管作套管遗，作用是防船止浇混凝土度时吊杆与混冻凝土粘结成凝整体，造成胡钢吊箱底板桥拆除困难。钟（2）侧板怪安装：钢吊威箱侧板吊装搂时为减小起有吊高度及防奶止变形过大柴，采用扁担抖梁四点起吊逆。先安装下择节侧板，待杨下节侧板下贪沉到便于上雅节侧板安装拨的位置后，甩安装上节侧膀板。在用螺怪栓将钢吊箱骨侧板和底板盟固定时，螺察栓要从下往暑上穿，以利段于日后潜水财员水下拆除视。安装侧板耳的关键是确鲜保侧板的密台封性，茄底板与侧板问及侧板与侧戒板的译拼缝间设置而10mm毯厚肃橡胶止水带牧，止水带长鄙度不够需接娃长时，应采垄取生胶接长糠，以防在止阁水带接头处膀渗水森。止水带应舟事先作止水鹿试验，合格袄后才能使用远[洪4圆]盒。缸（3）内支兔撑：内圈梁绒直接焊在上廊下层的侧板凡上，内圈梁醒焊接时要用式千斤顶配合盒反力架使芒图3钢田吊箱拼装实晌图溪圈梁调直并番与侧板密贴本，内圈梁四川个角要焊接愉固定。踩（肾4）吊箱下遇沉：钢吊箱下下沉采用四章台100吨黎液压穿心千描斤顶与双肢额I56型钢滥组成活动扁孟担梁式提放胶装置，用精长轧螺纹螺帽葛来调整各吊息点高程，下裹沉时使各沉盾放点速度同烧步，以确保辫套穗图3剥钢吊箱拼装咱实图睁箱下沉的平委稳安全，避堵免扭曲变形昨。局3字吊箱定位与愉堵漏戏由于在围堰刑侧板设有导独向定位装置杀（该装置是举根据护筒的朴实际偏位设脖计的），因脾此，吊箱下执沉到位后其赏平面位置偏圾差均在施工挠规范允许误好差范围以内石。用钢楔将帐导向与护筒吧之间的间隙区抄死，用角梁钢把围堰顶行口与钢护筒歌焊牢，确保窄吊箱围堰在旁后续的水封众施工中不得猎有平面位移赔。贱采用上下两涂层定位固定紧，确保吊箱方围堰在施工仆中没有平面右位移及翻转菠现象。乎然后用两台挥千斤顶从上座下游两端对慌称地逐一对窗36根吊杆脂进行调整，厚使其受力均铁匀李（施工中严摊禁使精扎螺疏纹筋导电）让。赴护筒开口封现堵板用橡胶迅皮带，将橡买胶皮带分条熔用螺栓固定捎在圆形压板肺上。利用橡肾胶皮带的刚丹度包紧护筒裁以达到封堵拿的目的。封绍堵板的设置童详见机图篮4绘。耕图桃4辱晌钢吊箱封板笨立面图市压板周围要政设限位装置丹，以使能在孝平面位置做席适当的滑动撕，以满足护叛筒适量偏位鉴的需要，套劳箱下沉到位遭并精确定位应后，由潜水载员下水检查消，以确保封邮堵效果。磁4午灌注封底混赛凝土弊封底混凝土蚕灌注主要难鲁点是水下混接凝土灌注面沸积大、脆水位深，混磁凝土随时可摇能被水冲刷除稀释,忆水位不稳定絮。为了保证天混凝土质量虽，在施工中舰采取了以下殊几点措施：树（1）晌根据计算魔的刷首也批虑混凝土方量放，加工储料宣斗，按水下汉混凝土灌注膛方法进行封巾底施工喷，炉封底用泵送侨混凝土乎对角线四骑点快速舅同时虏灌注悼。首批混凝泪土浇注的浇美注量是大体溪积水下混凝剂土施工成败将的关键，其垦单管计算见绒公式3势[奉5病]派。洽V=h伍×潮（妇π附d挎2修/4）+（耽H芹c帅/3）佳×虹（债π厦D赌2奖/4）译……………世……………吉……愉（3）弦D巧—富混凝土扩散南直径；H堡c穷—墨首批混凝土仅工作堆的高叛度；h旋—膜导管内混凝承土顶面至工算作堆混凝土隆顶的高度，妖而h=Hw蝶Υ委w为w描/汽Υ掠c；Hw挠—晶封底区水深亮（底为钢吊地箱底板）；宫Υ领w蔽w匆—参水的容重；暴Υ结c尤—冶混凝土的容内重。遥（2）水封愚时潜水员逐晚一对每根护叨筒四周进行矿检查，以确勉保封底时吊仔箱底板不漏盈混凝土。状（3）芦吊箱下沉前妇，用自制的紧圆筒形钢丝虫刷清除封底徐混凝土高度先范围护筒表税面氧化层及成附着物，确组保封底混凝骄土与钢护筒呀间粘结力歉。机（4）子为了防止封猫底时吊箱内桑水位高于箱谊外水位，可盒预先在吊箱驼上节侧板（暴箱外水位处方）开孔，封誉底时排出箱赤内封底混凝脏土置换出的啊水量昆。肌5迅承台施工格封底混凝土牢达到一定强啄度后，即可鼻按照常规施雹工方法进行痰承台施工。见在浇注承台策混凝土时，文根据公路桥款涵施工技术帆规范的规定番，当渗入水奖上升速度较璃小（参考值低小于孟6mm钓/min）泡时，可采用遇在空气中灌增注混凝土玩[经6荡]嘱。钢吊箱进掉行混凝土封扣底时，在吊辅箱底板设置矮集水井，在换浇注承台混扰凝土时，用枯自吸泵将水遭排出，但在浩开始灌注时问，底面水深耳不宜超过嗓5cm钢，且混凝土她初期灌注的同速度应尽可滋能加快，以离使混凝土底塘板和侧板的剧压力尽快的谁大于渗水压链力，从而阻杠止水渗入。股承台施工完忍后，利用潜物水员拆除水刘下连接螺栓糟，先侧模后碌底模，在潜织水工配合之吧下，利用浮判吊依次拆除崭。紧四、立结语及体会轮富春江特大删桥承台在施获工完毕，经冷检测其成品运质量，承台叉平面偏位、相平整度、几渴何尺寸等技沫术指标均满隔足设计与规兔范要求，说册明丈单壁慢钢吊箱施工妹是成功的。俩设计钢吊箱跃的关键是选虽取束支撑方式，叙模拟各工矿邪受力要准确激，对其各部燕分取最不利饮情况进行计浓算。档由于此处单联壁钢吊箱兼虽做承台施工钞的外模，所钳以单壁钢吊宾箱的定位至扛关重要。钢醉吊箱在护筒泉处的堵漏还牲可采取由潜奔水员水下围毕蛇形砂袋的耍方法。勇混凝土封底定布料要注意截以下几点：寒①连吊箱与护筒呀之间的夹角粒的布料，确屠保封底厚度卧均匀。茂②股钢吊箱封底火混凝土施工较时，当首批掌混凝土灌注之后若需重新跌布置下料点病，布点完毕富严禁二次用倚大型料斗进停行冲击法灌渔注，以防冲趁散先灌注的奏混凝土。刮③娱当需要重新阅布点时，应瓜该将灌注用西的导管插到鼓钢吊箱底板奋上，并