钢吊箱围堰施工综述

林 朝

摘要:近年来,随着我国桥梁建设的不断发展,跨越大江大河以及深海的桥梁也越来越多。在深水承台施工中,钢吊箱围堰作为临时阻水结构被广泛应用。其作用是通过吊箱侧板和底板上的封底混凝土隔水,为承台施工提供无水的施工环境。本文从钢吊箱围堰的组成和施工进行了阐述。关键词:钢吊箱围堰;施工

1 钢吊箱围堰的结构组成

1.1 吊箱整体构造

钢吊箱的结构构造由底板、侧板、内支撑、悬吊及定位系统组成。

1.1.1 底板

底板是钢吊箱围堰同钢套箱围堰的主要区别,是竖向主要受力构件。钢吊箱底板的结构形式主要有型钢网格分配梁底板和空间桁架式底板。分配梁底板安装简便、快捷,施工量小,材料用量占优,被广泛采用。

1.1.2 侧板

侧板是钢吊箱水平向承受静水压力、水流力和波浪力的受力构件。侧板构造形式分为单壁围堰和双壁围堰。

1.1.3 悬吊系统

悬吊系统以钻孔桩钢护筒为依托,由纵、横梁、吊杆及钢护筒组成。横梁支点设置在护筒内侧牛腿上,横梁的作用是将悬吊荷载通过钢护筒传递给桩基。纵梁的作用是支撑吊杆,并将吊杆传来的荷载传给横梁。吊杆上端固定于支架的纵梁上,下端固定于底板的吊杆梁之上。吊杆的作用是将吊箱自重以及封底混凝土的重量传给纵梁。

1.1.4 定位系统

由于钢吊箱下沉入水后受流水压力的作用,会向下游漂移,为便于调整吊箱位置,确保顺利下沉需设置定位系统。定位系统有多种方式,在水流较小的情况下,可以采用导链牵引、抽注水方式定位,在水流较急的情况下,也可以采用定位船定位。

1.2 钢吊箱设计

1.2.1 水位

根据在建工程所处水域常年水文变化曲线,确定钢吊箱围堰施工时的水位最低和最高控制标高。

1.2.2 围堰尺寸

根据在建工程基础承台设计尺寸,拟定围堰平面内净尺寸(一般考虑与承台尺寸相同,以便围堰侧模兼作承台模板);根据施工最高控制水位定出围堰顶面标高;经计算得出封底混凝土最小厚度后定出围堰底板顶面标高;同时初步拟定围堰内支撑标高。

1.2.3 计算工况

计算工况分为围堰拼装下沉阶段、围堰内浇筑封底混凝土阶段、围堰内抽干水、施工承台前的阶段及施工承台阶段4种。

2 钢吊箱围堰的施工

2.1 施工前的准备工作

施工前必须深入了解桥址水文资料,并分析比较,实测河床标高,对影响吊箱安装的局部河床或其它障碍物及时清除或抛石加固,配备浮吊、船只及起吊工具等,拆除原部分钻孔工作平台。

2.2 工艺流程

钢吊箱一般的施工步骤如下:首先将吊箱在陆上分块制作,第一节钢吊箱制作完成以后用拖轮浮拖至浮吊作业区,浮吊起吊首节吊箱,将吊箱套入钢护筒。向厢舱内注水使吊箱底面低于护筒顶标高时安装悬吊装置。首节吊箱注水下沉至设计标高,然后拼装其余吊箱将钢吊箱接高。

整体下沉完毕后,应对吊箱进行纠偏和堵漏,堵漏就是封堵钢吊箱底板和钢护筒之间的空隙,通常用砂袋进行。最后浇注封底混凝土进行承台施工。钢吊箱施工过程中的施工控制工况主要分为3个阶段:拼装下沉阶段、封底混凝土施工阶段和抽水后承台施工阶段。

2.3 围堰的加工及拼装

2.3.1 吊箱加工。

吊箱必须在后场工厂化加工。吊箱加工质量以钢模板质量标推进行控制,尤其要求栓接面顺直平整,栓孔眼对齐。

2.3.2 吊箱拼装。

首先,吊箱应在加工场地进行试拼装,并将拼装好的每组吊箱进行编号。组装好确定无误后,拆卸分片运输至平台顶。吊箱的拼装按步骤在钻孔平台完成,先后安装下沉吊箱吊杆及底梁,逐块拼装底板、底节吊箱、中节吊箱和上节吊箱。整个吊箱一次拼装完毕,逐节下沉到位。安装吊杆时,穿过平台顶工字梁,用吊车下放底梁,然后连接吊杆及底梁。底板组装前应对护筒进行定位,并根据护筒尺寸及位置,在底板上切割出钻孔桩孔位,用钢板在吊箱底板与钢护筒间制作堵漏斜槽。节与节之间,侧板与侧板之间,底板与底板之间均要求用棉絮、腻子嵌缝堵

2.3.3 围堰下沉

对组拼好的吊箱进行全面检查、调整。下沉时,由指挥人员统一下令指挥,操作人员随时观察吊箱顶部是否水平及底部有无障碍情况。若发现吊箱下沉不均匀或倾斜时,应及时找出问题,调整水平后方可继续下沉。全部下沉到位后进行标高精确调整。

2.3.4 封底混凝土浇筑

封底混凝土浇筑是吊箱施工成败的关键。首先是水下混凝土的性能,即用怎样的材料和配合比问题。吊箱封底混凝土既起吊箱防水又起配重作用,其质量必须达到承台混凝土的质量要求。为便于吊箱沿护筒顺利下落,在加工吊箱底模时特意将底模上的桩位预留孔加大,使护筒周边与底模间有3cm~5cm的间隙,封底混凝土完成后,抽水观察测量吊箱变形情况,确认吊箱受力稳定后方可派人在箱内作业。

箱内作业内容包括:1)切割钢护筒。将原钻孔桩钢护筒位于承台部分切割掉,以利于承台钢筋绑扎。2)封底混凝土表面凿毛,清洗干净。3)在侧模表面涂刷脱模剂。4)绑扎承台钢筋。当箱外水位接近或达到控制水位时,箱内应停止作业,并以大于涨水速度向箱内补水,以平衡高水位产生的浮力。

2.3.5 浇筑承台混凝土

在低水位时抽干箱内积水,进行承台混凝土施工,承台混凝土分三次灌筑,灌筑厚度分别为1.2m、1.2m、1.1m,其误差控制在1cm以内,在下层混凝土强度达到设计强度80%以上时,方可灌筑上一层混凝土,新旧混凝土接茬表面应凿毛清洗。

2.3.6 吊箱拆除

箱内支撑随承台混凝土分层灌筑逐层拆除,未灌注部分支撑暂不拆除。承台混凝土灌筑完48h后卸下吊杆,拆除底模下的托梁。吊住钢板梁,切割钢板梁连接系及钢立柱。水下卸掉侧模与底模连接螺栓,先拆短边侧模,然后按顺序拆除长边侧模。吊箱拆除时注意安全,同时采取措施,保证钢板梁及侧模等主要部件不受损坏,以利于下一承台重复利用。