拼装式钢吊箱在深水桥梁基础施工中的应用

杨 长 海

(铁道战备舟桥处，山东 齐河 251100)

0 引言

钢吊箱作为深水桥梁高桩承台(系梁)施工的常用围护结构，其底板和部分壁板在设计时均按一次性耗材考虑，不能二次周转使用，且钢吊箱水中部分多采用潜水员进行拆除，具有材料损耗大、成本高、风险大等弊端。在平阴浪溪河大桥水中墩施工中，结合现场条件，对传统钢吊箱结构和施工工艺进行了改进和创新，研究应用了拼装式钢吊箱，使其结构均能在水上拆除后进行二次周转使用，具有经济、高效、成本低等显著优点。

1 工程概况

新建浪溪河大桥位于G220改建工程平阴县南坦村，在上游约100 m处跨越东阿水库。桥梁全长396 m，宽2×12 m，夹角90°；上部结构采用13×30 m预应力混凝土组合箱梁；下部结构桥台采用肋板台，双排桩，桩径1.2 m，桥墩采用柱式墩，桩基础柱径1.6 m。

大桥8号～11号墩位于水中，水深5 m～7 m，水位变化不大，水中墩承台(系梁)均位于河床与河面之间，采用钢吊箱作为水中系梁的围护结构比较经济合理。

2 总体施工方案

8号～11号墩位于水中墩承台尺寸9.6 m×3.4 m，钢吊箱设计水位52.24 m，顶标高53.00 m，平面尺寸10 m×3.8 m，钢吊箱的拼装平台基础采用钻孔平台的4根钢管桩[2]，钻孔平台基础单桩荷载为100 t，满足拼装要求(见图1)。

4个水中墩的钢吊箱结构完全相同，为节约成本和加快施工进度，拟将钢吊箱水中连接部分设计成卡扣、卡板等活动形式，底板采用槽钢、竹胶板，侧板采用大块钢模板，侧模接缝黏贴橡胶膨胀止水条，防止漏水。为消除封底抽水后浮力对钢吊箱位置的影响，在保证封底混凝土握裹护筒面积的前提下，增加抗浮力拉杆。封底混凝土采用C50水下混凝土，坍落度180 mm～220 mm。

采用此结构后，钢吊箱为可全拆除式结构，且所有作业均可在水上完成，在桥墩承台及水中墩身部分施工完成后，即可将钢吊箱全部拆除进行周转使用。

3 施工方法

3.1 钢吊箱拼装

1)钻孔桩施工完成后，拆除钻孔平台，露出平台钢管桩顶横梁。

2)以钻孔钢护筒和平台管桩作为基础，焊接工字钢作为底模拼组平台，并控制平台上部为同一标高。

3)在吊车的配合下，按照设计位置从底板穿过精轧螺纹钢，同时布置垫钢垫片，用螺栓锚固，为保证受力，螺栓采用双螺栓。垫板、螺栓与2Ⅰ30横梁下部焊为一体，拆卸时，可以从上端旋转将螺纹钢抽出。将每根横梁两端用绳捆紧，绳的另一端系在上部纵梁上，方便以后拆卸时将横梁吊出。

4)横桥向在底板悬吊横梁上安装好纵梁；纵梁上铺设[20@400 mm槽钢。为了便于底板纵梁工字钢和槽钢顺利拆除，提前将钢丝绳栓接在工字钢和槽钢两端(见图2)。

5)底模采用122 cm×244 cm×1 cm竹胶板铺装，长边沿顺桥向方向布置，施工时须保证横桥向拼缝在同一条线上，并在拼缝处铺设3 mm厚钢板。为了保证套箱底板顺利穿过钢护筒，竹胶板与钢护筒连接处预留3 cm缝隙，缝隙处黏贴软橡胶板。

6)在平台钢管桩顶横梁上，横桥向架设2根双拼Ⅰ56工字钢，作为悬吊系统的承重梁，4台卷扬机下放系统，把卷扬机安放到平台和栈桥上面[3]。 按照双拼Ⅰ56工字钢上预留的穿筋孔穿入Φ25精轧螺纹钢，并用螺栓锚固，锚固前，加垫两块钢垫板(底部垫板、螺栓与2Ⅰ30横梁下部焊为一体)。

7)钢吊箱侧壁采用8 mm钢板和[10槽钢加工而成，共分四块。侧壁与底板及侧壁之间不进行焊接，为了保证侧壁受力后不移动，在钢吊箱底板上设置限位器。侧壁顶部用角钢在吊箱内侧连接，每个接缝处黏贴遇水膨胀橡胶止水条，模板拼装完成后，在模板外侧按照设计尺寸安装模板背带，模板背带底端用角钢与纵梁夹固，上端用双拼[20槽钢将相对两根背带焊接。在[20槽钢上沿模板边缘焊接[10槽钢作为模板内支撑挡块，[20槽钢作为模板内支撑梁。内支撑梁施工完成后，在内支撑梁中间位置焊接Φ25钢筋，压住底板竹胶板拼缝处的钢板，吊箱下沉导向框布置图见图3。

8)每个钢护筒周围布置4根[20槽钢作为钢吊箱抗浮拉杆，抗浮拉杆底端压住底板竹胶板，每隔1 m用φ16钢筋将4根抗浮拉杆连接成整体。

为了保证钢吊箱下沉时不发生偏位，在护筒位置处采用[20槽钢焊接成“井”字形导向架。“井”字形导向架与钢吊箱内支撑焊接在一起。

3.2 钢吊箱下沉

钢吊箱下沉系统由卷扬机、精轧螺纹钢、滑轮组、承重梁、扁担梁等组成。下沉钢吊箱时，先采用卷扬机起吊钢吊箱，然后将精轧螺纹钢螺栓松开，使吊箱重量全部转换到4个滑轮组钢丝绳上。下放吊箱过程由专人指挥，4台卷扬机同步起动和停止；下沉过程中，严格控制钢吊箱倾斜、扭动、偏移。下沉过程中采用两台全站仪进行全程监控，严格控制钢吊箱位置、标高。钢吊箱下沉到设计标高后，拧紧精轧螺纹钢螺栓，松开卷扬机钢丝绳，完成力系转换。复测钢吊箱位置及标高，通过微调精轧螺纹钢，直至符合设计标高要求。沿抗浮拉杆上端将抗浮拉杆与钢护筒焊接牢固，焊缝长度不小于20 cm。

3.3 浇筑封底混凝土

浇筑封底混凝土顺序从左往右，每次浇筑方量2 m3，浇筑过程中，技术人员及时对混凝土扩散半径内混凝土面高度进行测量，对厚度不足的位置及时补注，以免造成混凝土面高低偏差过大。

3.4 抽水、抗浮拉杆焊点转换及割除钢护筒

在封底混凝土强度达到90%以后，抽出钢吊箱内的水，抽水过程中密切观察钢吊箱受力情况。抽水完成后，对抗浮拉杆进行焊点转换，先将抗浮拉杆在封底混凝土顶面以上10 cm处与钢护筒进行焊接，焊缝10 cm，焊接完成后，割除封底混凝土顶面10 cm以上的抗浮拉杆，完成抗浮拉杆焊点转换。沿桩头位置切割钢护筒，用吊车吊出。

3.5 钢吊箱拆除

桥墩墩身浇筑出水面后，即开始拆除钢吊箱，先向吊箱中注水，保证钢吊箱内外水位一样高，然后按照以下顺序拆除。

1)先拆除模板内支撑，然后采用吊机将背带从钢吊箱限位槽中抽出，逐根抽出所有背带。背带拆除完成后，将侧壁分块吊出。

2)侧壁拆除完成后，将10根精轧螺纹钢同时松开，使钢吊箱底板在重力作用下下沉，下沉至深度1 m后，进行底板拆除。拆除顺序为底板横梁、底板纵梁及铺底槽钢。铺底槽钢与底板纵梁拆除方法与拆除侧模背带方法相同，将槽钢或者纵梁拉出限位槽后吊出。拆除底板横梁时，先将捆在两端的绳拉紧，使精轧螺纹钢不再受力，然后从上端旋拧精轧螺纹钢，使其从下端螺栓中旋出，抽出精轧螺纹钢，吊出底板悬吊横梁，依次完成拆除，拆除底板材料修正变形后可在下一个钢吊箱循环使用。

4 施工中特殊问题的注意和解决

1)钢吊箱下沉前，一定要检查水下拆卸部分间是否有焊缝，如果有，必须割开。

2)安装下沉系统时，上下滑轮保证垂直，钢丝绳出绳方向与卷扬机钢丝绳滚筒垂直，四个滑轮组所受水平合力尽量为0，防止吊箱下沉过程中发生偏离，吊箱底刮碰护筒壁，导致底板损坏。

3)下沉过程中要注意观察，因为水下情况比较复杂，一旦发现吊箱有异响，或者往上涌水，应立刻把吊箱提出水面，检查维修。

4)在封底过程中，如果发现底板有破损，应确定漏洞位置和大小，及时封堵后再封底。

5)拆除精轧螺纹钢时应在吊机配合下起吊横梁，保证受力平衡。

5 结语

传统的钢吊箱结构，底板及承台(系梁)以下的壁板均不能拆除，只能丢弃在水中，钢材浪费严重；钢吊箱水中部分的拆除均采用潜水员作业，耗时长、风险大。浪溪河大桥的钢吊箱，对传统的结构型式和工艺均进行了优化改进，具有安拆简便快速、材料可全回收、周转快等优点，且施工中无需潜水作业，降低了施工风险和成本，具有较高的经济和社会效益。