某特大桥主桥主墩吊箱围堰设计与施工技术

　　摘要：根据大桥主墩承台尺寸和水文地质条件设计了吊箱围堰的结构形式和封底混凝土厚度，并施工技术方案进行了探讨，提出了混凝土关注施工技术要点，成功应用于承台施工。
　　关键词：吊箱围堰；施工工艺；承台
　　1 工程概况
　　某特大桥跨越河道设计为Ⅴ级航道，设计测量水位高程为1.7m，施工过程中实测1.3m（枯水期），预测8～12月水位高程在1.7m，河床底高程在-5.4m。其主墩承台几何尺寸为：长×宽×高=9.75m×8.4m×2.5m，每个承台对应4棵直径2.0m的地下桩。根据水深及现场实际情况，采用钢吊箱围堰施工（可同时兼作承台模板用）最经济。
　　2 吊箱设计
　　吊箱围堰设计的原则是在箱内无水的情况下修筑承台，其几何尺寸应能满足结构的要求和施工的需要，力学性能应满足施工全过程的受力要求。
　　2.1 吊箱几何尺寸
　　根据承台的尺寸，考虑施工时水位，承台设计标高等因素，吊箱采用6mm钢板作面板，设计尺寸为长9.75m×宽8.4m×高3.5m（内尺寸）。
　　为提高钢板的变形能力，用□50mm×50mm×2.5mm方钢管作背肋，间距600mm。吊箱模板之间用∠50mm×50mm×5mm角钢，采用M16螺栓连接。根据护筒的实际尺寸切割吊箱底板对应地下桩的预留孔。为了克服浮力，用5组型钢将吊箱固定。吊箱围堰示意图见图1。
　　
　　图1吊箱围堰示意图
　　2.2 吊箱围堰的荷载
　　根据《铁路桥涵设计规范》（TBJ2-85）荷载组合V考虑钢吊箱围堰设计荷载设计组合。
　　水平荷载：静水压力+流水压力+风力+其他；
　　竖直荷载：吊箱自重+封底混凝土重+浮力+其他。
　　其中：单位面积上的静水压力按9.8kN/m2计，水压随高度按线性分布。由于受反季节水位影响，水位落差较大，但鉴十变化速度缓慢，这里不考虑变化带来的影响，施工荷载按最大水位时考虑。
　　2.3 封底混凝土厚度计算
　　封底的厚度可按下式计算：
　　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—围堰底面积（扣除桩截面积）（m2）；n—桩数；d—桩外径（m）；[t]—桩与混凝土间的容许摩擦力（T/m2）；h—最高施工水位至箱底的高度（m）；r—水的容量（T/m3）；k—系数取1.05～1.1）
　　浇筑水下混凝土时，导管的作用半径，由于桩基的影响应适当减小，一般用R=2.5m。
　　经计算，底板混凝土厚度为50cm时即可满足施工要求。
　　3 施工工艺
　　3.1 吊箱加工
　　吊箱钢结构在地坪上分片加工，做到模板表面平整，结构尺寸准确，特别是模板拼装连接位置。在加工过程中，需采取一定的措施减小焊接变形。
　　3.2 吊箱拼装
　　（1）吊箱的拼装在原桩基施工的平台上进行。吊箱的部件用运输船运至施工平台上，并按定位标记吊放就位及固定，在相邻箱壁部件吊放时，应事先放入止水橡胶条。
　　（2）吊箱箱壁组装完成后，进行安装下端限位。由于下端限位不设围檩，因此，下端限位与箱壁的连接点应设在有箱壁的纵横梁处，并用钢板作衬垫。下端限位与桩基的钢护筒应保持留有2cm的间隙。
　　(3)安装支撑处钢围檩前，应在箱壁上有纵横梁处焊上牛腿，牛腿焊接时应保持标高位置不变，平面内可作适当移动，牛腿焊接结束后，进行钢围檩的安装。吊箱周边钢围檩连接时，应保证钢围檩与箱壁密贴，钢围檩连成矩形后，再进行角撑的焊接。
　　（4）钢围檩安装完成后，安装2根钢支撑，钢支撑采用I40号工字钢，安装钢支撑时应将钢支撑与钢围檩，用钢楔形块顶紧，并牢固固定，防止吊箱在起吊、下沉过程中钢支撑脱落。
　　3.3 吊箱就位
　　吊箱拼装完成后，吊箱的下放就位采用手摇千斤顶同时下放24根螺纹钢来完成。首先采用千斤顶将吊箱整体吊空，拆除平台上的型钢，然后徐徐将吊箱下放至设计标高，吊箱的轴线、标高检查合格后，将吊箱用型钢与支撑架上横梁焊接起来。
　　3.4 吊箱封底
　　封底混凝土的灌注是吊箱围堰施工成败的关键之一。为防形成夹层与冷缝，确保封底的成功，一般都采用泵送混凝土多根导管多点快速灌注。
　　3.5 水下封底混凝土灌注施工要点
　　（1）套箱封底混凝土的面积较大，同时受拌和设备生产能力与导管灌注间隔时间的限制，为了确保封底混凝土的施工质量与安全，封底混凝土宜采取单向在斜面逐渐推进的灌注方法。
　　（2）混凝土开始灌注时，要严格控制每一根导管位置的灌注量。一般灌注过程中，每根导管灌注量应认真记录，同时用测锤密点检测，及时掌握每根导管灌注处中心混凝土面高度和混凝土的扩散部位及其标高，以便及时调整各个导管混凝土的灌注量，控制导管埋深。
　　（3）导管最小埋入深度不得小于0.6m。
　　（4）封底混凝土达到设计标高时，必须认真进行加密复测，并对标高偏低的部分进行补浇，但应考虑导管内存料数量，以免造成混凝土面超高。导管应在复测、补浇后拆除。
　　
　　4 结论
　　（1）在详细分析工程难点，详尽了解水文地质变化情况的基础上，对主墩吊箱围堰进行了设计，并计算了封底混凝土的厚度，为承台施工提供了良好的操作空间。
　　（2）介绍了围堰施工工艺，总结明了水下封底混凝土施工要点，为类似工程施工提供借鉴。
　　该大桥主墩采用吊箱围堰施工方案，缩短了施工工期，保证了工程质量。
　　参考文献
　　[1]JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].
　　[2]JTJ025-86，公路桥涵钢结构及木结构设计规范[S].
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　　[4]刘自明.桥梁深水基础[M].北京：人民交通出版社，2003.