桥梁钢吊箱围堰下沉安装应用技术研究与实践★

何江斌 陈国升

(柳州铁道职业技术学院，广西 柳州 545616)

1 概述

1.1 钢吊箱围堰概况

黄织铁路全线控制性工程DK25+850.8播丫河深水大桥为单线复杂大桥，具有施工难度大，施工工艺复杂，技术要求高，工期要求紧等特点。其5号墩为水中墩，位于水库库区内，水深10 m，基础为直径2.5 m钻孔桩基础，共14根，桩长38 m。承台为矩形，平面尺寸为27.2 m×17 m，承台高5 m。钢吊箱围堰为双壁、无底钢吊箱，内部平面尺寸为27.3 m×17.1 m，钢吊箱壁厚1.0 m。钢吊箱围堰共高12 m，分四层，每层高3 m，底层重72 t，钢吊箱围堰结构与国内外类似的钢吊箱相比，稳定性能满足设计要求[1]。

1.2 千斤顶结合精轧螺纹钢吊杆下放钢吊箱围堰技术概述

如图1所示，在钻孔平台的支承钢管桩和钢护筒之间焊接支撑牛腿，在支撑牛腿上完成底层钢吊箱的焊接拼装。使用2根Ⅰ56工字钢拼成一体作为承重梁，焊接固定在支承钢管桩和钢护筒上方。在底层钢吊箱上设置起吊点，每个吊点采用2台立式千斤顶作为起重提升设备，每个吊点使用一根精轧螺纹钢作为起重提升吊杆，使用扁担梁和螺母作为提升及受力转换工具。下放钢吊箱时，使用千斤顶提升钢吊箱，拆除支撑牛腿，千斤顶、扁担梁、螺母和精轧螺纹钢吊杆循环作用、反复下放，直至钢吊箱下放就位。

2 吊点设置及支承装置加工

2.1 吊点设置

钢吊箱围堰平面形状为矩形，外轮廓平面尺寸为29.3 m×19.1 m，内轮廓平面尺寸为27.3 m×17.1 m，钢吊箱壁厚1.0 m，底层重72 t。如图2所示，设置6个吊点，每个吊点平均承重12 t。

2.2 精轧螺纹钢吊杆选用

该桥上部结构为连续刚构，其竖向预应力筋为直径20 mm的精轧螺纹钢筋。吊杆仅为在下放钢吊箱时使用，使用中不会造成其强度等性能变化，为避免重复采购，利用竖向预应力筋作为吊杆。每根直径20 mm的精轧螺纹钢筋可承受的重量=860×3.14×20×20/4/1 000/9.8=27.6 t大于每个吊点需要承受的重量12 t，安全系数大于2。

2.3 千斤顶选用

每个吊点需要承受的重量为12 t，每个吊点选用2台行程30 cm、起重15 t的立式千斤顶，安全系数大于2。整个底层钢吊箱下放需12台千斤顶。

2.4 承重梁及扁担梁加工

如图3所示，承重梁采用2根Ⅰ56工字钢拼装，工字钢的长度L可根据支承钢管桩与钢护筒之间的距离确定。工字钢之间的净距为40 mm，2根工字钢的顶、底面分别用4块6 mm厚的钢板焊接为一个整体。

如图4所示，扁担梁采用2根[32槽钢拼装，槽钢的长度L采用600 mm，槽钢之间的净距为30 mm，2根槽钢的顶、底面分别用4块6 mm厚的钢板焊接为一个整体。

3 钢吊箱围堰下放步骤

3.1 在支撑牛腿上拼装底层钢吊箱围堰

如图1所示，在钻孔平台的支承钢管桩和钢护筒之间焊接支撑牛腿，支撑牛腿可采用工字钢或槽钢，每一节块钢吊箱应保证有三根支撑牛腿进行支撑。在支撑牛腿上完成底层钢吊箱的焊接拼装，焊接完成后，所有焊缝应进行渗透试验检测[2]，焊缝渗透检测符合要求。

3.2 提升底层钢吊箱围堰

如图5所示，所有吊点的12台千斤顶同时压油提升，将底层钢吊箱提离支撑牛腿5 cm左右，同时将螺母B向下旋紧，此时整个底层钢吊箱的重量均由吊杆、螺母B传至承重梁上。千斤顶回油后，持荷30 min，检查各部位无异常后，拆除支撑牛腿。

3.3 下放底层钢吊箱围堰

如图6所示，将螺母A向上空旋约20 cm(千斤顶行程的2/3)，此时钢吊箱的重量由吊杆、螺母B传至承重梁上。

如图7所示，千斤顶压油顶升，将扁担梁顶升至螺母A后继续顶升，直到螺母B离开承重梁约2 mm，此时钢吊箱的重量由吊杆、螺母A、扁担梁、千斤顶传至承重梁上。再将螺母B向上空旋约20 cm。

如图8所示，千斤顶缓慢回油，整个底层钢吊箱缓慢下降至螺母B所在位置(即向下移动了约20 cm)，此时钢吊箱的重量由吊杆、螺母B传至承重梁上。

3.4 底层钢吊箱围堰入水及拼装上层钢吊箱围堰

重复图6～图8所示的步骤，逐步将底层钢吊箱下放入水，并悬浮在水中后，再逐块拼装、焊接上层钢吊箱，之后的钢吊箱下放采用在吊箱隔仓内注水下沉、同步下放，使其达到入水自浮状态[3]。

4 几种下放方案经济技术指标比较

如表1所示，几种下放钢吊箱方案经济技术指标比较如下。

表1 几种下放方案经济技术指标比较表

4.1 千斤顶配合吊杆下放方案

经济指标：加工承重梁、扁担梁各6根，含加工费共2.7万元(按新材料计算)，15 t千斤顶12台共0.4万元；吊杆、螺母均利用上部结构用料，吊点焊接、千斤顶操作下放工费0.2万元，共需3.3万元。承重梁、扁担梁、千斤顶均可日后周转使用。下放过程中，还可以建立控制装置警示系统[4]，随时监控下放过程，出现异常情况及时警报。

所用时间：2 d(含加工承重梁、扁担梁、吊点焊接、下放钢吊箱底层)。

安全风险：安全系数大于2，每个循环下放20 cm，千斤顶操作人员易培训，低风险。

4.2 龙门吊下放方案

经济指标：按租用2台50 t龙门吊10 d，包括龙门吊走行轨铺设、进退场运输费、安装拆卸费，共需20万元。

所用时间：10 d(含走行轨铺设、运输进场、安装、下放钢吊箱底层、拆卸)。

安全风险：安全系数大于1.4，受风力影响较大，可连续下放，需专业操作人员，中等风险。

4.3 浮吊下放方案

经济指标：浮吊下放钢吊箱需要一定的倾角，至少需按租用2台150 t浮吊2 d(包括进退场)共需20万元(附近水域有150 t浮吊可租用的情况下)。

所用时间：2 d(含浮吊进场、下放钢吊箱底层)。

安全风险：安全系数大于1.8，受水流、风力影响较大，可连续下放，需专业操作人员，中等风险。

5 结语

利用千斤顶结合精轧螺纹钢吊杆下放钢吊箱围堰，经济上较为节省，加工的承重梁、扁担梁、采购的千斤顶均可日后周转使用，下放用时较少，安全风险低，可广泛应用于深水钢吊箱围堰的下放。