广珠铁路西江特大桥拼装式单壁钢吊箱施工设计

宋来存

(中铁二十二局哈铁建设集团公司，黑龙江哈尔滨150006)

1 工程概况

广珠铁路西江特大桥水中桥墩(138～140号、144号)为高桩承台。140号、144号为主跨连续刚构拱桥边墩，以144号桥墩高桩承台为例进行钢吊箱设计与施工方法介绍。

144号承台尺寸为20.7 m×15 m×4 m，设3×4根桩径φ2.2 m间距5.7 m群桩。桩基采用冲击钻成孔，钢护筒内径φ2.5 m壁厚12 mm，护筒与承台边净距0.55 m。承台底面标高－0.285 m，施工水位+4.00 m。根据承台入水深度采用单壁钢吊箱围堰施工。

该吊箱利用20块标准平板、4块转角板和上下两道外置围檩和上口一道内支撑进行四个承台的周转使用，仅损耗部分下围檩固结拉杆，周转利用率较高。

2 钢吊箱方案设计

钢吊箱围堰是为承台施工而设计的临时阻水结构，为承台施工提供无水的施工环境，并作为承台施工的模板。该钢吊箱的结构构造由底板、侧壁板、上下两道外挂围檩及支撑锚固体系、拉压柱、封底混凝土等几部分组成。

吊箱底板采用型钢和钢板焊接成整体形式一次摊销，吊箱侧壁采用分块栓接形成几个承台周转使用。

该吊箱设计采用模块化设计思路，基本做到大料少切割、小件规格少、方便组合、周转率高、安拆方便、不同平面尺寸承台适用性强、使用材料规格类型少等优点，适合现场快速设计和使用。除底板有待进一步优化提高周转率外，侧壁板基本适应类似水深范围内任意尺寸矩形承台的施工。

单壁钢吊箱施工大致经过以下几个步骤:利用护筒搭设底板拼装平台→分块加工的吊箱底板在拼装平台上定位、焊接→拼装吊箱侧壁板→侧壁板外侧挂上下两道围檩→安装上层内支撑→手拉葫芦整体下放吊箱→吊挂体系转换→封底混凝土施工→抽水、拉压柱锚固→设置砂砾隔离层→转入承台工序施工。

2.1 吊箱底板体系

纵横肋为焊接宽翼缘H型钢和T型钢，热轧钢板面板包在纵横肋下采用角钢加劲形成吊箱底板体系。吊箱底板四周设台阶用于放置侧壁板，壁板与底板采用承插式连接，便于侧壁板拆除。

底板焊连接牛腿在内侧与吊箱侧壁板采用精轧螺纹钢筋固结，精轧螺纹钢穿过侧壁板与外侧环形围檩锚固。拆除时由潜水员水下切割精轧螺纹钢。侧壁板开孔处设止水油封。

底板龙骨上焊接16根拉压柱(两根对焊［25a型钢)，用于吊箱就位后和钢护筒焊接。

底板布置示意图见图1，侧板底板固定示意图见图2。

2.2 吊箱侧壁板

为适应不同平面尺寸承台，吊箱侧壁板分平板(又分为标准块和调整块两种，标准块平面尺寸为6 m×3 m)和转角板。根据144号承台尺寸，短边设5块标准平板，长边设5块标准板和端部2块转角板，将长边零尺放在了转角板上，其他尺寸承台另配调整块平板。

壁板竖肋采用工字钢和槽钢，间距500 mm。中竖肋采用热轧I 25a型钢，边竖肋采用热轧［25a型钢开拼装螺栓孔(竖向两列φ21.5 mm螺栓孔，栓孔梅花形布置单排孔间距300 mm，两列孔间距90 mm)。面板采用δ 6 mm热轧钢板，横向采用间距350 mm∟63×40×6角钢加劲。壁板上下两端采用δ 12 mm钢板封端。

壁板上其他构造措施:(1)顶部封端板开吊装孔;(2)面板距下端1 125 mm和距上端153 mm处各开两个φ30 mm拉筋孔，背面焊φ50×3.5钢管(吊箱入水范围内拉筋孔防水油封)。

密水焊缝为连续焊、其它焊缝为间隔焊，型钢与面板角焊缝高5 mm，型钢与上下堵头钢板角焊缝高10 mm。壁板间竖向接缝填10 mm厚遇水膨胀橡胶板。吊箱标准壁板和转角壁板见图3、图4。

2.3 上下围檩及支撑锚固体系

吊箱外侧上下各设置一道2I 25a型钢围檩，上层围檩通过壁板拉筋孔穿对向通长φ25 mm精轧螺纹钢筋，围檩转角用精轧螺纹钢固结。为围檩转角锁定方式见图5。

下层围檩通过壁板拉筋孔用短精轧螺纹钢筋与焊接在底板上的锚固牛腿固结。下围檩与底板锁定穿过侧壁板的方式见图6。

下层围檩与承台底部500 mm厚砂砾隔离层等高，上层围檩与吊箱上口平齐。

图1 底板布置示意

图2 侧板底板固定示意

图3 标准壁板

图4 转角壁板

图5 围檩转角锁定方式

图6 下围檩与底板锁定方式

吊箱上口设螺旋焊缝钢管八字内撑，并设对拉杆将对侧围檩紧固。

3 吊箱拼装、下放及定位施工

3.1 吊箱拼装

利用既有钢护筒搭设吊箱拼装平台，高潮水位上0.5 m高度处设置底板拼装平台，先在岸边分块加工底板，然后运输至拼装平台上焊接成整体吊箱底板。

底板拼装完成后，将侧壁板在底板上依次拼接固定，侧板拼接采用φ20 mm粗制螺栓，10 mm厚遇水膨胀橡胶板填缝，以保证接缝严密不漏水。设置上下两道围檩及内支撑(图7)。

3.2 吊箱下放及定位导向

吊箱拼装完毕，每根护筒挂4个10 t手拉葫芦与底板相连，同时提升手拉葫芦离开拼装支架50 mm，经检查一切正常后割除拼装支架，同步松开手拉葫芦开始逐级下放吊箱，在下放的过程中由一人统一指挥，同时放松手拉葫芦链条，每条链条放松长度相同，保证吊箱在下沉过程中各个吊点同时、统一让钢吊箱均匀缓慢的下沉。

图7 吊箱拼装

在下沉时，由于水流的作用，吊箱会向下游漂移，为保证吊箱位置的准确性，在钢护筒轴线相应位置焊接吊箱下沉过程中的导向装置。

3.3 吊挂系统的转换

吊箱下放到位，固定钢吊箱的平面位置后，开始转换吊挂系统，即将槽钢拉压柱与护筒焊接固定后，放松手拉葫芦，完成由葫芦组成的临时吊挂系统转换成由16根2［28a拉压柱组成的吊挂系统，与钢护筒一起承受在承台施工过程中的所有荷载。

3.4 钢吊箱封底

吊箱就位并锁定位置后，用麻包装混凝土干拌料将吊箱底板与钢护筒间空隙封堵严，开始采用提升导管法灌输封底混凝土。因桥位受半日潮涨落影响，故吊箱通过底板上的连通器钢管与河道相通，保证封底混凝土凝固期间不受涨落潮水头差的扰动。

封底混凝土达到强度要求后，封闭底板钢管连通器，启动抽水设备将吊箱内的水排出。吊箱内经排水并堵漏后，将封底混凝土表面浮浆和超高部分凿除，在承台与封底混凝土间砂砾隔离层内将拉压柱与钢护筒固结，割除多余钢护筒和拉压柱，铺设砂砾隔离层并做水泥砂浆硬化面，清理桩头后即可转入承台工序施工。

4 结束语

该桥采用的栓接组装式单壁钢吊箱，壁板设计具有安拆速度快、材料损耗少的优点，围檩外置便于安装拆除、不占用吊箱内有限的空间、吊箱整体刚度大的优点，重要承力部位锚固均采用精轧螺纹钢筋具有安全储备高、拆装速度快的优点。整体上看，该吊箱周转率高、安拆方便、不同平面尺寸承台适用性强、使用材料规格类型少等优点，适合现场快速设计和使用，模块化设计思路对类似工程具有一定的参考价值。

［1］范恒秀，李宏涛，郝良秋.南昌生米大桥主墩单壁钢吊箱施工［J］.铁道标准设计，2005(6):58－60

［2］刘琰君.浅谈单壁钢吊箱的设计与施工［J］.山西建筑，2009(15):35－336

［3］池雁彬.沙湾特大桥钢吊箱围堰的设计与施工［J］.山西建筑，2008(19):304－305

［4］赵红专，杨利全，张健.单壁钢吊箱围堰的设计与施工［J］.铁道建筑技术，2007(5):62－66

［5］丁辉.深水承台单壁钢吊箱围堰的设计与施工［J］.科技创业月刊，2007(3):194－196