跨海特大桥钢吊箱围堰施工关键技术探析

摘要 该文结合青兰山油库至县道309线道路工程实例，在跨越大海的特殊情况下，采用钢吊箱围堰施工桩间系梁，文章详细介绍了围堰设计方案，阐述了跨海特大桥钢吊箱围堰施工关键技术。该工程采用了装配式混凝土底板分块预制与安装，安全环保，采用连续同步千斤顶，实现了4个千斤顶同步顶升与下放，提高了钢吊箱围堰安装精度。实践表明：该施工技术能够确保钢吊箱围堰精确施工，能够有效降低工程造价，加快施工速度，研究成果可为类似项目积累一定工程经验。

关键词 装配式混凝土底板；钢吊箱围堰；封底混凝土

中图分类号 U445.5 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）23-0100-03

0 引言

跨越大海的桥梁下部结构施工基本选用钢吊箱围堰结构，同时钢结构底板具有安装简便和自重较小等优点，在钢吊箱围堰施工中得到了广泛应用。然而钢结构底板在风浪的冲击作用下容易出现变形现象，再加上钢结构底板安装完成后拆除难度较大，一般都没有拆除，而在海水的冲刷下底板容易出现生锈现象，随着腐蚀不断加重，锈迹就会污染海水，进而导致环境污染。如果将底板以装配式混凝土底板替换原先的钢结构底板，底板重量会显著增加，且混凝土底板在大海中抗腐蚀能力强，不会污染环境，底板重量的增加也能够提升抵御风浪冲刷能力，从而保证围堰的安全性与稳定性[1]。除此之外，底板可以根据项目实际进行分块预制和吊装，因此可以有效减少不必要的大型起重机械的费用，达到节省工程造价的目标。

1 工程概况

青兰山油库至县道309线道路工程位于泉州市惠安县净峰镇斗尾港，全长2.23 km，起点位于福建港丰能源有限公司西南侧，起点桩号K0+000，途经杜厝村和城前村，终点位于现状县道309与城前村南侧相交处，终点桩号K2+230.161。该工程设计速为60 km/h，双向四车道，道路等级为二级公路，道路宽度为18 m。

跨海特大桥的起讫桩号为K0+020～K1+175，总长度为1 155 m，全桥分10联布置，具体跨径为1×65 m +（3×40 m）+2×（4×30 m）+6×（3×40 m），桥梁横断面布置为两侧0.5 m（防撞护栏）+中间17 m（机动车道），合计18 m。上部结构为PC预应力T梁+钢箱梁，下部结构桥墩选用柱式墩，桩基选用钻孔灌注桩，该工程桩基础和桩间系梁等结构均属于水中作业，需要采用钢吊箱围堰结构进行处理。

2 围堰设计方案

该工程桩间系梁的顶标高为2.5～4.8 m，以顶标高最低值即2.5 m为例进行钢吊箱围堰方案设计，根据设计图纸可知，桩间系梁高度为2.1 m，那么桩间系梁梁底标高为2.5-2.1=0.4 m，围堰平面尺寸为1 226.2 cm ×521.2 cm，

高度为795 cm，护筒直径为2 800 mm，护筒壁厚为14 mm。底板选用装配式混凝土底板，混凝土强度为C30，分为3块，底板厚度25 cm，在底板上设置圈梁，规格为30 cm×40 cm和50 cm×40 cm。壁板选用钢板，板厚为6 mm，在侧壁上设置环向主梁，规格为HN450 mm×200 mm，设置2道，次梁的安装间距为55 cm，规格为HN150 mm×75 mm，竖向分配梁的安装间距为90 cm，规格为HN350 mm×175 mm，在围堰内部安装4根钢支撑。每个护筒设置3道拉压杆，长度为5 m，2根槽钢双拼而成，槽钢规格为[18b，护筒上挑梁采用2根工字钢双拼而成，工字钢规格为I56a。

3 施工难点分析

跨海特大桥位于斗尾港东南侧，受到潮汐与地形的影响，大桥所在海域的涨潮和落潮流向分别为西北向和东南向，潮流属正规半日潮，并形成稳定的往复流，潮位高低差6.7 m，最大浪高达4.5 m，大桥建设环境较为特殊和复杂。而跨海特大桥桩间系梁采用钢吊箱围堰方案，钢吊箱围堰施工存在如下难点：

（1）钢吊箱围堰施工区域环境复杂，受潮汐和风浪的影响较大，应制定妥当的施工方案和应急措施。

（2）钢吊箱壁板和支撑构件的制作精度要求相对较高，所有构件均由厂家进行定制，其规格与尺寸的误差应符合规范要求。钢吊箱在安装过程中受风浪影响导致定位难度较大。

（3）钢吊箱两个壁板结构连接形式为螺栓连接，在连接处容易出现渗漏现象[2]。底板与壁板交接位置防渗漏如果处理不当，将导致钢吊箱出现渗漏情况。

（4）钢吊箱在下放过程中利用千斤顶对安装精度进行控制，同步下放的难度较大，在下放过程中，钢吊箱的垂直度控制难度较大。

（5）由于潮位高低差较大，封底混凝土施工难度较大，施工时间较短，封底混凝土质量控制难度较大。

4 钢吊箱围堰施工关键技术

4.1 工艺流程

施工准备—搭设施工平台（将工字钢焊接在钢护筒上）—装配式混凝土底板分块安装到位—下放体系安装—钢吊箱壁板结构和支撑系统安装—钢吊箱下放到位—封底混凝土浇筑—吊箱内抽水—桩间系梁钢筋绑扎和模板安装—桩间系梁混凝土浇筑与养护—钢吊箱拆除回收。

4.2 搭设施工平台

施工平台搭设应选择在低水位时候，在钢护筒上设置尺寸为18 cm×58 cm的洞眼，设置高程为6.98 m，洞眼设置应对称，一共设置4个，将规格为I56a的工字钢穿过洞眼架设在护筒上，工字钢长度为6.9 m，工字钢与钢护筒焊接牢固，工字钢顶高程为7.54 m，工字钢主要起支撑梁作用。再将规格为I56a的工字钢放置在支撑梁上，一共放置4根，每根工字钢长度为6.8 m，工字钢之间连接形式为焊接，此时工字钢顶高程为8.1 m。在搭设好的施工平台上搭设防护钢栏杆，并在可能坠落位置安装防坠网，保证后续施工的安全性。

4.3 钢吊箱底板安装

装配式混凝土底板严格按照施工方案在加工厂里分块预制，为了确保拼装的准确性，每块底板应编号准确和清晰，在板块连接处应预留钢筋，混凝土底板混凝土浇捣应密实，养护应到位，待混凝土底板强度符合设计要求时即可搬运到操作现场。钢吊箱底板安装同样应选择低水位时候，根据事先安排的好的编号顺序进行分块吊装，底梁高程应保持一致，混凝土底板按照安装顺序和安装区域进行安装，要求安装位置准确[3]，安装精度满足设计要求，按照设计要求留置接缝。混凝土底板安装完成后应及时对安装质量进行验收，验收合格即可将角钢和预留钢筋焊接牢固，采用满焊形式将各个混凝土板块连成一起，浇筑底板分块之间湿接缝混凝土，振捣密实。在底板的环向主梁上按照设计要求粉刷水泥砂浆，厚度为3 cm，接着在砂浆层上布置橡胶垫层，厚度为1 cm，从而有效防止底板渗漏。

4.4 下放体系安装

在钢护筒设置好的每个挑梁上安装千斤顶，安装数量为2个，千斤顶型号为TS200-250，该千斤顶为连续同步千斤顶，采用1台油泵即可同时控制全部的千斤顶，从而实现同步下放或者顶升，确保其安装精度。接着安装吊点支座与拉压杆支座，拉压杆为槽钢双拼而成，每个护筒设置3道，拉压杆预埋件平面布置图如图1所示，拉压杆与其支座之间的连接为贝雷梁插销[4]，千斤顶与支座之间连接为钢绞线，数量为5根，直径为15.2 mm。按照设计图纸在钢护筒三个侧面安装导向架，导向架分为上下两层，采用型钢焊接在钢护筒上，导向架能够有效地克服水流影响，保证钢吊箱能够垂直下放。

4.5 壁板体系安装

壁板体系由壁板结构与支撑系统共同组成，所有钢板和型钢均统一在加工厂里进行加工与制作，壁板的刚度与强度应符合设计要求，壁板结构在加工厂应事先进行试拼装，确保拼装的准确性。壁板安装之前应在底板主梁上进行测量定位，将壁板的安装轴线全部测放出来，一般从长边开始吊装，严格按照吊装方案进行分块吊装，壁板定位应准确无误，严格按照设计图纸进行安装，壁板安装质量控制如表1所示。相邻壁板采用螺栓连接，螺栓规格为直径22 mm，采用止推块对壁板下部进行固定，止推块由2块型钢和钢板组成，型钢规格为HN100 mm×50 mm，将钢板焊接在型钢上形成止推块，钢板规格为100 mm×190 mm×10 mm，止推块构造图如图2所示。底板与壁板交界位置应粉刷止水砂浆，壁板间接缝采用胶垫密封带进行封堵，连接处则加设膨胀型止水条，从而保证底板与壁板之间连接紧密性[5]。第1块壁板的安装位置准确性十分关键，安装后应及时复核其轴线位置偏差，复核合格即可临时固定，采用2根型钢临时焊接在护筒上，型钢规格为HN150 mm×75 mm。壁板安装后应按照设计要求上下层各设置1根钢管临时支撑，钢管尺寸为426 mm×8 mm，确保钢吊箱不因受到水压作用产生一定程度的变形。

4.6 钢吊箱下放

待一切准备工作检查合格后，打开油压泵，顶升钢吊箱10 cm，将前面安装底板用的施工平台拆除，为后续钢吊箱下放提供工作条件。由于钢吊箱下放精度要求极高，稍有不慎将可能出现安全事故，因此，安排专人紧盯着钢吊箱下放工作不放，严格按照操作流程指挥下放，钢吊箱下放前应检查其上下口高程、垂直线和下放空间有无障碍物等情况，检查合格方可开始下放，4个千斤顶同步下放，下放过程时刻检查高程和姿态，检查频率每下降5 cm检查1次，从而保证钢吊箱下放过程受力均匀，避免出现扭转现象[6]。当钢吊箱下放进入水中时，应检查导向架工作性能、钢吊箱扭转性能、偏转率和壁板的垂直度等情况，如发现有倾斜现象应及时采取措施进行纠偏。钢吊箱缓慢地下放到设计标高时，应重点检查壁板结构的轴线与高程的偏差，检查结果满足规范要求及时进行固定。拉压杆支座采用焊接方式与钢护筒紧密连接在一起，焊接工艺为满焊，从而保证拉压杆受力稳定性。鉴于拉压杆插销和插销孔之间存在一定的空隙，为了保证拉压杆受力均匀，采用钢片填充空隙，从而让拉压杆能够拉住底板，接着将千斤顶与支座之间的钢绞线全部拆除。

4.7 钢吊箱封底

为了防止底板与钢护筒之间的缝隙出现漏浆现象，在两者之间填塞环形水泥肠。封底混凝土采用泵送形式输送到钢吊箱底板，厚度为40 cm，混凝土具有水下不分析特性[7]，根据潮汐时间合理安排封底混凝土施工时间，确保混凝土振捣密实与平整。钢吊箱抽水时间为封底混凝土强度达70%设计值，按照施工方案做好钢吊箱箱体和支撑的监测工作，如发现监测结果超标应马上停止抽水，分析其发生原因采取解决对策后方可恢复抽水。剪力板焊接施工时间为封底混凝土强度达100%设计值，厚度为1 cm，焊接于底板预埋件与钢护筒之间，钢护筒一周焊接6个，从而由剪力板代替拉压杆将底板与钢护筒连接一起。

4.8 钢吊箱拆除回收

先拆除挑梁上的千斤顶，再拆除钢护筒上的挑梁和导向架，在0.4 m位置将钢护筒割除，接着安装系梁的钢筋与模板，浇筑系梁混凝土并养护7 d，接着将底板上的连通器全部打开，让江水涌入钢吊箱内，待钢吊箱内外压力差为0时，先拆除钢管支撑，再拆除壁板结构，所有构件应做好保护工作，以备下个工作面使用。

5 结语

该工程不管是装配式混凝土底板还是壁板都是采用分块制作与安装，待相关构件运输到施工现场后，再采用常规的吊装设备进行拼装，由此减少了大型起重机械的投入费用，加快了安装进度。采用连续同步千斤顶、壁板连接处设置止水条和安装下放导向架等措施来确保钢吊箱下放的稳定性与精准性，无形中提高施工效率。在钢吊箱施工过程中，壁板和底板均未出现渗漏现象，钢吊箱垂直度偏差和整体轴线位置偏差均符合规范要求，无明显变形迹象，确保桩间系梁施工质量与安全，取得良好施工效果。

参考文献

[1]李招明.钢混组合无封底钢吊箱设计与施工技术[J]．铁道建筑技术， 2021（7）：84-88.

[2]梁世刚.桥梁工程水中承台钢吊箱施工技术及质量控制[J]．西部交通科技， 2019（3）：78-80.

[3]梁新礼.广州明珠湾大桥主墩吊箱围堰定位施工技术[J]．桥梁建设， 2021（6）：139-144.

[4]黄宇.复杂海况下哑铃型承台钢吊箱围堰设计与施工[J]．公路， 2020（1）：128-134.

[5]翁方文.潮汐地区单壁钢吊箱围堰施工关键技术[J]．世界桥梁， 2019（6）：21-25.

[6]费志高.库区高水头单壁钢吊箱围堰设计与施工[J]．公路， 2022（3）：193-198.

[7]钟瑞庆，钟志钦.倒水桂江公路大桥主桥钢吊箱专项施工方案研究[J]．西部交通科技， 2021（5）：121-124+139.