组装式钢套箱（精选7篇）
组装式钢套箱 篇1
1 工程概况
乐城大桥位于海南万泉河下游朝阳和乐城连接处, 是潭门路道上的一座大型桥梁。主桥中墩承台为六角形结构, 主桥边墩承台尺寸为6m×4m。承台底标高-0.5m, 河床底标高约-5.5m;承台面标高2.5m, 常水位标高2.7m, 因此全部承台均处于常水位以下, 且距离水底尚有5m高差。桩基为Φ800PHC管桩, 其中中墩的外侧两排桩为斜桩。
由于主桥中墩处在距岸边六十多米的航道中, 且主墩承台均在常水位以下, 因此采用套箱法施工最为适宜。另由于受地理位置限制, 大型吊车以及大型浮吊均无法抵达施工现场, 因此根据工程的实际情况对套箱的形式作进一步的革新, 采用拼装式钢套箱, 既减少了对起重设备的依赖, 又便于拆卸回收。
2 钢套箱设计
2.1 结构设计。
(1) 根据承台底标高 (-2.5m) 以及历史同期高潮水位 (3.5m) , 套箱高度至少6m, 考虑汛期因素, 套箱实际高度定为6.5m。 (2) 一般钢套箱隔水模板的形式主要有单壁和双壁两种形式, 鉴于单壁模板节省材料、自重轻、加工方便以及装拆方便等优点, 采用单壁模板。 (3) 由于模板加工精度要求较高, 现场加工有难度, 故采用工厂加工后运抵现场拼装, 因此考虑到运输环节因素, 整套模板在平面分成14块小模板。 (4) 根据现场起重安装能力, 套箱模板在竖向分成2.5m、2m、2m三节, 先拼装2.5m+2m两节, 安装到位后再利用低潮位时拚接最上节2m模板。 (5) 模板。
2.2 钢套箱构造简介。根据钢套箱的使用功能, 可以将整套套箱分为底模、侧模、内撑、绑定装置以及定位固定装置等五部分。
(1) 套箱底模。钢套箱底模骨架为井字形框架结构, 由10#槽钢以及4×6方管焊接而成, 其中受力骨架采用10#槽钢, 其余结构连接采用方管。底模骨架表面覆盖δ=4mm钢板, 并在桩位处预留孔洞, 便于套箱沉放。由于承台桩基部分为斜桩, 因而套箱在从桩顶套入下沉至既定标高过程中斜桩在底模上的投景位置是不断变化的, 因此我们将底模拼装分两步走, 先拼装好除桩位开孔处以外的底模, 待套箱吊装就位后再由潜水员对桩位预留开孔处的缝隙进行封堵。这样既方便了套箱吊装就位又确保了整个套箱的密闭性, 为封底混凝土的施工创造良好的施工条件。 (2) 套箱侧模。套箱侧模采用单壁结构, 由型钢和钢板焊制而成。根据现场起重能力将侧模坚向分为上、中、下三节, 三层高度分别为2m、2m、2.5m, 每层模板分为14块, 其中长边方向各2块, 4个斜各1块, 六个角各1块。侧模的竖向加劲肋为10#槽钢, 间距40cm, 横向加劲肋为8#槽钢 (拼缝处采用10#槽钢) , 间距50cm。侧模面板采用5mm钢板。考虑回收因素, 套箱侧模与底模、侧模与侧模之间采用螺栓连接, 接缝间设橡胶止水带以防漏水。止水带为两层膨胀橡胶中间夹一层硬橡胶板。 (3) 套箱外加固。由于套箱体积较大且由多块小模板拼接而成, 模板与模板之间只是点连接, 稍微遇到一点风浪及潮长潮落, 整个套箱模板将不可避免地发生变形, 为了保证其有足够刚度需在其外包加设一圈绑固, 绑固采用30#槽钢, 在高度方向平均每隔1m设置一道。 (4) 套箱内加固。套箱内加固由拉杆和撑杆组成, 主要用来加强平衡施工期间套箱内外压力差。根据套箱在施工期间各个阶段不同的受力状况, 有针对性地地设置内加固措施。第一阶段 (套箱拼装就位阶段) , 此时套箱内外压力差基本为零, 不必设置内加固, 但为了便于后续施工, 先在下节模板上设置拉杆。第二阶段 (套箱混凝土封底阶段) , 由于混凝土比重大于水2倍多, 因此在浇注封底混凝土时套箱的内压大于外压, 拉杆在此时将起到抵消内压作用, 防止产生水底爆模事故。第三阶段 (套箱抽水) , 一旦封底完成并将套箱内水抽干后, 套箱内外的水位差将达到3.5m左右, 撑杆将起到防止模板挤压变形的作用, 为承台施工提供一个安全的施工环境。拉杆采用Φ16钢筋, 撑杆采用Φ150钢管。
3 钢套箱施工
本工程钢套箱虽然尺寸不是很大, 但受客观因素制约较大, 大型施工机械无法进入施工现场, 而航道又受桥梁限高影响, 只能采用小型施工船作业。针对这些实际情况, 我们对套箱施工采用了灵活的施工方法, 并取得了显著成效。
3.1 套箱加工。
从套箱结构构造来看, 套箱侧模是整个套箱的主要构成部分, 其加工的好坏直接影响到后面施工质量, 因此套箱侧模全部在构件加工厂预制。根据套箱的设计原理, 套箱侧模的加工尺寸已经考虑到了运输、拼装以及吊装等后续施工环节。套箱底模在现场制作, 便于及时根据实测数据调整预留孔位置。在靠近现场加工场的岸边搭设一台钢结构平台, 作为套箱的最终拼装平台, 同时作为浮吊码头。
3.2 套箱底平台安装。
夹箍由构件加工厂根据桩径尺寸加工, 内径小于桩径1cm。吊筋焊接与夹箍耳朵上, 其长度将根据底平台标高和桩顶标高确定, 每根桩的夹箍都进行编号, 斜桩还要考虑斜率因素, 确保所有夹固在水底均处于同一平面。吊装采用打捞船施工, 吊装前将两片夹箍用螺栓连接成一体, 沉放到预定标高后先将吊筋与PHC桩的桩顶法兰焊接固定, 待所有夹箍沉放就位后由潜水员下水将夹箍螺栓一一拧紧。最后将双拼30#槽钢一一安放到夹箍耳朵上, 形成底平台。
3.3 套箱拼接吊装。
受施工机械制约, 套箱拼接和吊装分两步进行, 先将套箱底模以及下节、中节侧模拼接于钢平台上, 用起吊能力为60T的浮吊起吊、移位、就位, 并沉放到底平台上。为防止套箱受潮流冲刷而移动, 套箱内设置临时固定装置。由于吊装过程中浮吊将在航道内进行多次转向掉头, 因此需提前通知港航监督部门进行临时封航管制, 套箱一旦就位后即可开放航道, 剩下上节侧模采用小型打捞船逐片拼装。
3.4 套箱定位。
套箱定位主要依靠底模和PHC桩桩顶限位装置。本工程套箱底模不但作为封底混凝土的底模, 更重要的是在套箱沉放过程中充当定位装置的作用。本工程主墩有三排PHC桩, 其中外侧两排桩为斜桩, 因此只能利用中排直桩作为定位基准点, 先通过全站仪精确测量所有直桩的中心坐标, 通过与设计坐标进行对比将桩基施工误差计算出来, 底模设计时将直接以直桩作为坐标控制点, 并将桩基施工误差进行调整抵消。
3.5 套箱封底。
套箱就位后先将环形钢板由桩顶缓缓下沉至底模上, 将预留孔与桩身之间的空隙覆盖, 再由潜水员进入套箱将环形钢板与底模连接成整体, 并用小沙袋将所有缝隙塞实。在浇灌封底混凝土之前必须检查所有内拉杆是否全部完好, 防止发生爆炸事故, 最后浇灌封底混凝土。根据施工经验, 封底混凝土最好分两次进行, 第一次浇灌至距封底顶面50cm处, 待混凝土达到80%强度后抽水, 再浇筑剩余50cm混凝土封底, 这样可以使封底顶面平整, 防止由于封底混凝土超高带来的返工损失。
结束语
通过实际操作施工, 我们在套箱的加工、运输和拼装过程中进行了大量的工艺革新, 从而确保了套箱的成功回收, 使套箱可以被重复利用, 大大节约了施工成本。如按常规套箱施工, 大泖港桥工程共需8个套箱, 通过此次攻关实现套箱回收再利用, 实际只加工了2只套箱, 节省6只套箱成本, 按每只套箱的材料加工费约20万元计算, 为公司节省套箱加工费共计120万元, 创造了可观的经济效益。
双壁钢套箱围堰施工总结 篇2
本墩所处位置自然河床面高程37.73~37.86m, 现表面填砂卵石土高程约40m;表层为第四系冲积层 (卵石土) , 松散、饱和, 透水性强, 厚17.12~17.5m。
承台底标高31.06m, 承台尺寸为17m×23m×5m, 河床面高于承台, 且施工期水位约37m~39m, 也高于承台, 所以采取双壁钢围堰进行承台及底节墩身施工。
双壁套箱钢围堰外平面尺寸为28m×22m, 四角倒圆, 半径为4.5m, 厚度1.5m, 围堰高度为12m, 设计顶口标高40.5m, 以满足该墩施工设防水位40m。整个围堰重约230t。围堰侧板在工厂分层分块制作, 在经平整的墩位施工现场进行组拼并焊接成整体。
2 施工方案
双壁钢套箱围堰施工方案:现场直段部分分上、下两个6m节, 四角分4个3m节 (直线段长边方向顶节由于施工需要现场分为两节3m段) 进行组拼;两辆长臂挖掘机 (臂长18m) 在围堰外 (主要是从四角处) 进行均匀对称开挖, 利用围堰自重垂直下沉到位, 清底、封底、抽水后即完成围堰施工。
3 各施工步骤的具体施工方法
3.1 双壁钢套箱围堰制作、验收及运输
(1) 双壁钢套箱围堰按设计图中分块数量在工厂进行加工制作。 (2) 双壁钢套箱围堰应选用顺直、无变形、无损伤的型钢及钢板制造。
3.2 场地平整及测量放线
(1) 开挖。钻孔桩施工完成后, 拆除龙门吊机及钻孔平台, 然后用挖掘机将拼装场地 (周圈比围堰大1m) 开挖至高程为37.5m处 (高于当时长江水位0.5m左右)
(2) 放线。测量部门在拼装场地上放出围堰中心线、边线, 打桩进行标记, 并在四根角护筒及中间两根已超封的护筒上做好标高标记点。
(3) 抄垫。开挖结束后, 对场地进行平整, 根据所放围堰边线铺设枕木, 枕木铺设方向为刃脚的直线段垂直铺设, 倒角圆弧段径向铺设。枕木铺设直线段间距为0.5m, 圆弧段间距约为150。固定枕木5根一组 (组间距约0.7L) 摆放紧密, 共计根数约200。刃脚与枕木之间垫10mm钢板 (固定垫木除外) 。
3.3 底节围堰拼装
(1) 吊装机械。拼装围堰时, 上游围堰用WD—20吊机进行吊装, 下游围堰用汽车吊机进行吊装。
(2) 拼装工具。倒链、橇棍、大锤、铅锤、千斤顶、割枪、电焊机、夹具等
(3) 拼装方法。拼装前应先在抄平的枕木上放出各块围堰的控制线或控制点。围堰的拼装顺序从万州上游角的一块开始, 顺次向两边对称拼装, 最后在宜昌下游角附近合拢。为方便取土, 四角仅拼焊第一个3m高的节段。
(4) 拼装步骤: (1) 吊机吊平到位。 (2) 初调拼接缝 (采用搭接缝) 。 (3) 根据控制点、控制线调整位置以及垂直度。 (4) 清理接缝并点焊。 (5) 加临时支撑。为确保围堰侧板的稳定, 将角部围堰内侧与角护筒间用型钢焊接牢固。 (6) 面板双面满焊, 横肋、竖肋等强连接
3.4 第一次开挖下沉
(1) 支垫、斜撑等的撤除:先将角部围堰与角护筒间的连接割除, 再在两者间设置临时支撑防止围堰倾斜, 临时支撑设好后, 割除斜支撑, 最后再抽出垫木。
抽垫的基本原则是:以固定垫木为中心, 由远至近, 先短边后长边, 最后撤四组固定垫木, 支垫应分区、依次、对称、同步地向围堰外抽出, 随抽随用砂土回填捣实。抽垫时应防止围堰偏斜。
(2) 取土方法:两辆长臂挖掘机在分别在四个倒角处对围堰内进行对称均匀除土, 四辆自卸车配合将所取土运倒在远离围堰施工场地的地方, 避免了对围堰引起偏压。本次取土使围堰下沉到顶口标高约40.5m处, 停止。然后按照前述拼焊要求拼焊第二个3m段。
3.5 围堰双壁内灌注混凝土
13#墩双壁钢套箱围堰是利用自重进行下沉, , 共灌注了8m高混凝土。
第一次在底节围堰双壁内灌注5m高C30混凝土485m3, 混凝土由坝混凝土工厂泵送至围堰双壁内, 加强振捣, 保证密实。
由于围堰下沉出现了一定的偏斜, 在灌注砼的过程中有意识的调整灌注顺序和位置, 来进行纠偏。
3.6 第二次开挖下沉及位置调整
混凝土灌注完毕后, 沿用前述方法继续开挖下沉围堰, 本次开挖使围堰顶口下沉至高程约40.5m处。在顶口接近标高时, 有意识的根据围堰偏位倾斜情况取土, 以使围堰位置准确, 顶口标高一致。
围堰下沉到位后不再开挖刃脚处, 考虑到此时挖掘机取土较为方便, 所以对围堰中心部位尽量取土。 (形成了个“锅底坑”)
3.7 拼装第二节围堰3m, 再浇3m高混凝土
底节围堰下沉过程中有一定的倾斜和顶面破损, 增加了拼装的难度。我们采用在底节围堰焊临时竖直钢楔对顶节围堰进行定位, 调整竖直度, 使其与底节围堰整体性增强。个别水平接缝采用补板连接。其他方法同前述。浇注3m高混凝土390m3, 在浇注混凝土前应将原来混凝土顶面杂物及松软浮浆清除干净。
3.8 第三次开挖, 外侧开挖下沉至围堰设计标高
开挖要求同前述, 因为随着围堰的下沉, 外摩阻面积越来越大, 最终仅靠开挖内侧, 围堰不能下沉到位, 所以还要在围堰外侧开挖。
3.9 焊接最后3m围堰
由于水位较低, 围堰在第三次开挖下沉到位后可以进行围堰接高, 故结合施工实际对施工工艺进行优化, 最后接高3m, 拼装焊接方法同前述。
3.1 0 外侧回填、清底、封底
(1) 外侧回填。外侧回填至标高40m以方便围堰等的后续施工。
(2) 清底。外侧回填后, 对围堰顶口局部加固, 并用吸泥机对开挖后底部泥浆等进行清理, 并由潜水工配合作业, 以保证水封质量。
(3) 封底方案。该围堰面积较大, 面积刃脚底口约595m2刃脚顶口约464m2, 根据现场混凝土供应能力和灌注设备数量的限制, 为满足水封混凝土每小时上升不小于0.25m的要求, 将围堰用隔板顺上下游方向分成上、下游两个区域进行封底。
封底用混凝土根据水位情况选定由坝上混凝土工厂和水上混凝土工厂两个同时拌制, 由四台混凝土输送泵输送到墩上灌注平台, 采用漏斗分配供料。
在灌注平台上布置水封导管和混凝土漏斗, 为满足初灌混凝土量的要求, 每根导管在初灌时, 上方设一不小于5m3的混凝土存储罐。砍球后, 存储罐移至下一个初灌导管上方。
水封导管采用φ325mm扣接式导管, 底节导管长度应不小于2m。混凝土的流动半径约为3.0~3.5m。导管使用前应检查, 不漏水、内壁光滑, 并组装编号、画划标尺。
4 结束语
该墩双壁钢套箱围堰施工的成功完成不仅为整个大桥的后期施工赢得了宝贵的时间, 而且减少了大临设施的投入, 节约了成本, 对以后类似的工程具有宝贵的借鉴作用。
摘要：本文结合施工实际介绍双壁套箱围堰的施工, 围堰现场拼焊, 利用长臂挖掘机开挖下沉, 清底水封等工艺过程。研究总结其施工技术及工艺, 以便于双壁钢套箱围堰施工技术在今后同类工程施工中得到推广和改进。
组装式钢套箱 篇3
上海松浦三桥主桥为四跨(80 m+140 m+140 m+80 m)变截面连续箱梁。其中,中主墩承台为实体钢筋混凝土圆端形构造,位于黄浦江中,采用钢套箱施工工艺。钢套箱除满足承台施工过程中的作业需要外,同时需满足中主墩承台使用过程中的防撞功能要求。钢套箱由上海城市建设设计研究院设计,防撞设计控制能力为3 000 t船舶。设计时将钢套箱侧壁与防撞设施有机结合,融为一体。钢套箱平面尺寸为27.511 m×14.400 m,高度为5.600 m,套箱壁体为双壁结构,厚1.2 m,总重量约190 t。结构形式如图1所示。
2 工程特点和难点及应对措施
1)中主墩桩基由46根准900 mm×20 mm钢管桩组成,除中部14根为直桩外,其他均为斜桩,最大斜率达6∶1。在钢管桩数量且斜桩数量较多的情况下,钢套箱准确就位存在难度,必须采取一定的相应措施。根据现场情况,要求对钢管桩桩位及斜率进行准确放样,根据放样结果进行钢套箱底板开孔;同时,钢管桩的桩头处理至不同标高,分批入孔,从而降低了钢套箱对位的难度。
2)钢套箱整体吊装,单件重量大,对拼装的场地和浮吊的性能要求高。选择整体吊装的工艺必须大型加工场地进行整体制作组拼,以及大型起重船进行整体吊装。根据金塘大桥1 600 t钢围堰的施工经验,钢套箱围堰在水中浮平台上进行整体拼装(制作在岸上场地内分片进行),浮平台用2艘150 t甲板驳连接成整体形成。由于受下游松浦大桥的净高(10.5 m)控制,大型起重船难以进场,因此,考虑用2台浮吊进行抬吊安装,降低单船的吊重与吊幅要求,为起重船的选择留有余地。
3)施工组织难较度大。该桥位于黄浦江的主航道处,航运繁忙,据统计,每天航运密度达5 000艘次。因此,在吊装施工前,需在海事部门办理必要施工手续,并在海事部门的管理与指导下进行运输抛锚定位作业。
3 主要安装施工方法
3.1 吊装设备选择
1)吊高计算。最低水位以+1.6 m计,作为起吊水位进行吊高计算,钢管桩桩顶最高点标高按+2.9 m计算,钢套箱高5.6 m,钢套箱顶到大钩的垂直距离为10 m。(2.9-1.6)+5.6+10=16.9 m。因此,选用的浮吊吊高只需>16.9 m即可。
2)吊重的要求。钢套箱一次性安装重量达190 t,附加施工人员及其他辅助材料共200 t。单个浮吊吊重为:200/2=100 t。综合以上因素,选定镇“铭鑫三号”120 t浮吊和“铭鑫六号”160 t浮吊作为钢套箱抬吊的吊装设备。该型起重船吊高为35 m,满足吊高要求,且该类起重船起重扒杆可完全放平置于甲板上,满足下游松浦大桥通航净空要求。
3)吊点位置设计。钢套箱采用2艘浮吊进行抬吊,根据设计计算,整个钢套箱共布置4个吊点,吊点位置示意见图2。
4)吊索强度计算。每艘浮吊采用1个大钩,吊索选用准47.5 mm、6×37公称抗拉强度1 870 MPa的钢芯钢丝绳,单根长24 m的4根,单根钢丝绳双过来使用长12 m,两头琵琶扣分别穿在一个吊耳的D型高强度卡环上。单根钢丝绳破断拉力总和161×9.8 kN。与之对应的吊耳(点)两两组合是:1和3(为120 t浮吊2个吊点);2和4(为160 t浮吊2个吊点)。
根据图3显示:t=(200/8)×9.8/sinα=25×9.8/(10/12)=30×9.8 kN,安全系数K=161×9.8/(30×9.8)=5.36>5。满足规范要求。
3.2 吊装施工前准备
1)桩头处理。为确保钢套箱的顺利安装,将6根搁置桩的桩顶标高控制在2.9 m(比其他的桩顶高0.8 m或1.2 m)。这6根桩将作为整个钢套箱安装的定位桩,到时这6根桩将最先进入套箱底板,达到预先定位的目的。
(1)搭设联系钢围檩,形成临时的操作平台。已打好的桩需用型钢结构加固成整体,吊放[28槽钢并用准22 mm螺栓夹紧。承台桩分布比较有规律,先沿承台长度方向将桩纵横夹紧,再用拉杆将排架间围檩连接起来。
(2)测放标高、割桩。联系围檩夹好后,即形成了一个工作平台。该平台的高度一般是目测控制的,在此基础上精确测放桩顶标高。桩顶标高测量采取水准仪测量。为确保套箱安装质量,搁置桩之间的相对标高还需精确调平,采用水准仪依据某一根桩为基准精确找平。将钢套箱支撑定位桩桩顶标高留在+2.9 m左右,将钢套箱临时支承桩桩顶标高定至+2.1 m,为方便安装,其余桩桩顶标高均割至+1.7 m。
(3)测放套箱安装线。为便于安装,桩顶割平后,用10 mm厚钢板将支承桩焊接封顶,在钢板上测放套箱控制安装线。
(4)焊接钢套箱的限位装置。为保证钢套箱顺利安装,在6根支承桩上焊接限位装置。限位装置用28号槽钢焊接。3根桩控制套箱纵向位置,其余3根桩控制套箱横向位置。钢套箱安装之前拆除临时操作平台。
2)钢套箱运输及浮吊就位。
(1)钢套箱运输就位。钢套箱制作组拼完成后,用风缆将钢套箱的四角固定在平板驳上,然后直接用拖轮将平板驳拖至现场制定位置进行抛锚定位等待吊装。钢套箱的就位时间选择在起吊之前,必要时在平板驳尾部抛一临时锚,临时固定船位。
(2)浮吊抛锚就位。2艘浮吊抛锚就位方向为船体方向与桥梁纵轴线相垂直。船艏船艉分别抛八字锚,锚头钢缆与横桥向(上下游)方向呈30°,锚头钢缆抛出长度为150 m;同时每艘浮吊船艉单抛1只领水锚,以便浮吊前进和后退调整船体位置。为防止起吊过程中,钢套箱摆幅过大发生碰撞,起吊时将钢套箱带八字缆固定在160 t浮吊的船艏。
3.3 吊装施工
1)吊装时机。为保证所有钢管桩都露出水面,应选择在低平潮进行钢套箱的吊装。人工安装吊点。
2)起吊。4个吊点均连接完毕,并检查无任何问题后,浮吊开始起钩,吊索被张紧。此时,起重指挥人员再次检查吊点的连接情况和吊索的垂直度,如果不满足要求,浮吊通过绞锚使吊索铅直,同时,各船专职人员检查锚缆情况,均无任何问题后,解除套箱的一切约束(如套箱的风缆等)。起吊应分级进行,根据钢套箱的重量,每20 t为1个级别。实际吊装施工时,通过浮吊上自带的测力计进行控制,每增加一个级别,现场负责的技术人员再次检查锚缆松紧、吊索受力、吊索垂直度等事项。无任何问题后施加下一级,直至钢套箱被吊起。
3)移船。当钢套箱被吊起超过最高桩顶50 cm高之后,浮吊前进、后退动力依靠开始抛的船艉领水锚。移动时应缓慢进行,幅度不宜过大,幅度太大容易造成两艘浮吊受力不均,发生危险。当钢套箱轴线与桥轴线基本重合时,2艘浮吊通过绞锚同时向北移动,此过程同样要缓慢进行,避免受力不均。
4)下放。当钢套箱的纵、横轴线与承台的纵、横轴线重合时,2艘浮吊同时落钩,直至钢套箱最底点距6根搁置桩还剩1 m左右。此时,指挥人员根据预先放好的标志线对钢套箱进行精确对位。对位完毕,2艘浮吊同时缓慢下放,使钢套箱在自身限位及6根搁置桩导向的作用下,缓慢进入预定位置,并经过微调,使钢套箱完全套进钢管桩内。
5)浮吊撤离及钢套箱固定。钢套箱下放到位后,为防止水流波浪力的影响而造成钢套箱偏位,应将钢套箱的扁担梁与钢管桩焊接起来,使钢套箱固定在钢管桩上。等扁担梁焊接固定完成后,浮吊松钩,使钢套箱的全部重量由扁担梁承受。当浮吊基本不受力后,再次测量钢套箱的平面位置及高程,满足要求后,浮吊解钩,起锚拖离施工水域。然后用双拼28号槽钢将短边方向钢桩联成整体,并用双拼28号槽钢将两侧钢管桩(斜)顶与扁担梁主梁底焊接,以改善扁担梁主梁的受力状况,见图4。
3.4 钢管箱底板封孔
1)桩孔封孔。封孔板及其抱箍螺钉在施工现场组装焊接。每套封孔板按照钢管桩沉入后的实际斜度进行修割和试配后,再进行安装,使封孔板与吊箱底板平行,以保证止水效果。同时,在抱箍和钢管桩间设置止水橡皮,然后紧固抱箍螺钉。钢抱箍盖板由浮吊趁低潮位吊装,潜水员穿潜水服作业以配合封底。封孔板示意图见图5。
2)通水孔的设置。为使封底混凝土施工前后,吊箱内外保持一致的水位,减小潮汐变化对吊箱的影响,保持吊箱在封底混凝土施工过程中的相对稳定性,因此在左、右侧壁板上各设置4个通水孔。
通水孔在封底混凝土达到强度后和吊箱内抽水前封闭。
4结语
松浦三桥中主墩钢套箱于2008年11月4日完成经相关检测,钢套箱偏位在12 mm以内,顶面高程差在+15 mm以内,取得了良好的效果。
摘要：上海松浦三桥为变截面连续箱梁桥。其中,中主墩承台为实体钢筋混凝土圆端形构造,采用钢套箱施工工艺。该中主墩桩基由46根φ900mm×20mm钢管桩组成,其中32根为斜桩。介绍了针对施工钢套箱准确就位、钢套箱整体吊装(总重量为190t)和施工组织难度大等特点采取的应对措施。又详细叙述了吊装设备选择、吊装施工前准备、吊装施工工序和钢套箱底板封孔等施工工艺。该桥中主墩钢套箱于2008年11月完工,钢套箱偏位在12mm以内,顶面高程差在15mm内,取得良好的效果。
组装式钢套箱 篇4
黄河特大桥位于山东省东营市利津县北宋乡至东营市东营区龙居镇境内,跨越黄河主河槽及两岸大堤,地形平坦开阔,起止里程DK130+309.97-DK139+309.88,线路全长8999.91 m。黄河特大桥包含黄河北大堤外北引桥、黄河主桥、黄河南大堤外南引桥。该段属黄河下游鲁北平原区,海拔高程9~26 m,地势向北倾斜,总体较平缓。桥址处的地表水发育,为黄河河水,地下水为第四系潜水,地下水埋深1~3 m,主要受大气降水补给,水质较好,对圬工无腐蚀性,上部10~15 m左右为淡水,下部以咸水为主,对圬工具有硫酸盐弱侵蚀性。地表以下80 m范围内,地层以粉质黏土、粉土为主。钻孔桩桩尖持力层在第四或第五中新统海陆交互沉积的粉质粘土、粉土、粉丝砂层中。桥址表层15 m范围内局部分布有厚月1~3 m软弱地基土,多为软塑局部为流塑。黄河主桥为跨黄河双线设计,线间距4 m,铁路等级为Ⅰ级;主桥位于直线上,105#-121#墩孔跨布置为1~108 m简支钢桁梁+8-56简支箱梁+一联(120+4-180+120)连续钢桁梁+1-108 m简支钢桁梁。主桥115#-119#墩位于黄河河道内,河道平均水流量达2000 m3/s,水深2~4 m,大部分以泥沙滩涂为主。以黄河特大桥116#墩为例进行分析,116#墩设计布置图见图1。
2施工方案
2.1施工方案选取
针对施工区域的实际地质状况以及钢套箱围堰结构特征,施工人员通过全面考察后得出,在进行钢套箱围堰部位施工时,为确保承台的稳定性可进行必要的辅助施工,具体有3个实施方案可选。
(1)可借助双壁钢围堰再加以船吊机辅助施工。由于该方法工期长,所需设备较多,船吊机作业困难,加之施工成本高等缺点,在方案选取中被技术人员淘汰。
(2)使用土石围堰进行施工。该方案有3个缺点,一是需要大量的填筑材料;二是对河道污染严重,不符合环保部门所提出的施工标准;三是与桩基础施工阶段不能同时进行,加大了施工难度,因此在方案选取中被淘汰。
(3)使用无底套箱围堰辅以钢栈桥施工。技术人员通过综合权衡,结合施工区域地质情况以及承台自身结构特征,决定采用双壁无底钢套箱围堰施工方案。该方案有5个优点,一是耗资低;二是围堰高度符合施工所需;三是所选择的材料结余部分可回收利用,较为经济环保;四是施工流程简单可行、工期短;五是安全性高。
2.2钢套箱内部结构形式
钢套箱部件主要由壁板、横竖肋、钢套箱内支撑等部件组成,钢套箱的内部材料主要选取的是Q235材料。
壁板由钢板组成,可提高结构稳定性。竖肋使用∠70×70×6 mm等肢角钢及槽钢组合而成,两种材料之间的距离应控制在合适范围内。横肋由扁钢带组成[1]。双壁内支撑,直杆或斜杆均采用∠80×6 mm等肢角钢。对于钢套箱内支撑,为提高结构强度,可设置两层水平内支撑,上下层的设置要科学合理,满足施工要求。
3钢套箱围堰施工工艺
根据工程实际情况,采用分阶段施工方法进行施工。现场拼接应严格按照相应操作规范进行,提高施工效率。为保证钢套箱下沉位置准确,使用倒链吊挂模式对施工区域进行注水处理。施工流程:施工准备→制作钢套箱→第一节钢套箱的拼装→下放→钢套定位、固定→钢套箱止水胶囊充水→套箱内抽水→焊接钢板固定钢套箱→体系转换→套箱内抽水→承台施工→桥墩施工。
3.1钢套箱加工制作
根据设计所需以及运输条件等因素的作用,钢套箱的加工主要分为4层,采取每层8块的模式。为避免钢套箱内部发生漏水等不良现象,加工完成后进行必要的检测。
3.2钢套箱拼装及下沉工作
(1)在安装悬吊系统中施工人员可设置22个吊点并在每个隔舱板的固定区域设置一个吊点,吊点的承载力不应超过其最大受力,为了便于应用可在吊点部位焊接吊钩。此外还应注意悬吊系统上、下吊点的安装要相互垂直于隔舱板上,吊点要距离刃脚一定的距离,每个吊点两边的吊耳可使用一定强度的钢板进行加固处理。
(2)悬吊系统安装完成后施工人员要对其进行全面的检查,确定满足相关施工要求后,可借助手拉葫芦提升钢套箱使其离开拼装平台一定的距离后,停止起吊工作,对钢套箱进行固定处理,并在第一时间拆除钢套箱的拼装工作[2]。待拆除工作完成后对钢套箱进行下放阶段的施工,在此过程中为了确保安全性,应派专业人员进行操作,每个葫芦应由指定的专人负责,当钢套箱放入水中后,由于受到水的浮力影响,会使得每个葫芦的受力逐渐减小,直至不再下沉即可停止下放。施工人员要及时检查钢套箱有无漏水等不良现象发生,若存在应及时进行修复处理,以免引发事故[3]。此外,还需对钢套箱的平面尺寸等进行检查,以备后续钢套箱拼装提供参照。
(3)经检验合格并做好标记的钢套箱分批次运到拼装船上,为使其免受外力撞击避免发生倾斜,可将其与底节相应部位进行焊接拼装处理。焊接时,可用2个浮箱拼接内壁平台,以方便施工。对接口内、外壁出现不匹配的地方应及时进行修复,最大限度地确保钢套箱的平稳。
(4)在钢套箱下沉前对河床面标高、定位桩长度等应进行全面地检测,若与实际情况不相吻合则应立即采取有效的措施加以应对。待全面检测合格后方可对钢套箱进行注水下沉,当钢套箱底部与河床面在合适距离时可终止注水,并查看其是否存在偏差,待准确无误后方可将钢套箱与拼装船加以固定。
(5)待钢套箱封底混凝土施工钢围堰下沉工作完成后,施工人员需将钢围堰外侧一定范围内海床回填至规定标高,从而保证刃脚的稳定性[4]。钢围堰承台内可填充一定硬度的碎石子进行加固处理,待达到要求后即可进行水下封顶处理。
4施工重点注意事项
(1)钢套箱内土层应从中间向两边分层次推进,严禁偏斜取土,以防造成钢套箱移位等现象的发生。
(2)施工人员要密切关注土层变化幅度,认真对比分析土阻力与沉箱质量之间的关联性,根据施工需求选取恰当的除土法进行施工,提高施工成效。
(3)在钢套箱下沉中施工人员要及时对井底高程、下沉量等进行仔细地测量,并做好记录,与相关标准进行比照若出现偏差应及时进行修复。此外还应对沉箱周围有无裂缝等现象进行实时监测。
(4)施工人员要注意弃土应远离钢套箱区域,以免因受力不均匀造成钢套箱倾斜等现象。钢套箱在设置时要科学合理,事先应设置可供人员方便上下的楼梯或其他提升设备,以便施工中遇突发状况施工人员可迅速离开现场。
(5)吊土斗提升过程中,要格外注意并避免里面的材料滑落,以免给施工造成不便。施工人员还应注意,工作中应防止吊土斗碰撞水泵。
5结语
双壁无底钢套箱围堰施工技术应用于特大桥的钻孔桩承台部位,得到施工队的普遍认可,施工成效高。施工中钢套箱围堰封底工作一步到位,无漏水等不良现象发生,施工质量完全满足设计要求。承台施工中使用该技术具有一定的可行性,特别是对于一些地质状况特殊的区域,像潮汐滩涂区等,使用该技术不仅可大大增强施工成效,而且还能改善止水效果。为确保施工顺利实施,经上述实践,可总结2点施工经验。
(1)混凝土施工结束后对其进行必要的封堵是值得重视的地方。若封堵不及时,一方面会造成混凝土浪费,另一方面会对套箱围堰的结构造成不同程度的影响,严重时可能引发事故。
(2)围堰抽水阶段中,施工人员要密切关注套箱板壁有无异常情况发生,如有变形等现象发生时,应做好补救工作,确保施工安全有序进行。
摘要：探讨黄河特大桥双壁钢套箱围堰施工技术。根据特大桥施工组织设计,分析河道内水中墩施工方案,双壁钢套箱围堰加固原理、施工工艺、方法及技术控制。
关键词：黄河特大桥,钢套箱围堰,施工
参考文献
[1]辛斌,随岳中.高速汉江桥双壁钢套箱围堰施工[J].桥梁建设,2007,(09):95-97.
[2]蒲坚,陶敏涛.西江大桥主桥37#墩承台大体积混凝土施工[J].中外公路,2003,(10):32-34.
组装式钢套箱 篇5
甬台温客运专线清江特大桥8~43号墩位于清江中,基础施工受潮汐影响,一日两潮,属正规半日潮,涨落潮时呈漫流状;工程区附近无长系列潮位站,但位于桥位下游南塘镇的东山站,曾在1975~1979年进行短期潮位观测,观测期潮位主要特征值为:最高潮位4.53m,最低潮位-4.0m,涨落潮平均潮差5.1m。少数承台位于主河槽深水区,大部分承台位于滩涂区,承台平面尺寸14.3m×9.5m,厚度3m。位于滩涂区的承台底标高-3.26~1.25m,滩涂区河床面标高-2.23~1.98m,承台埋入河床深度0.5~1.95m,河床表层为淤泥,σ=45kPa。
2 施工方案的选定
原设计8~43号墩36个承台基坑开挖防护方案全部为单层钢板桩围堰,C20封底砼厚度2m。由于位于主河槽深水区的承台仅为4个,其余32个全部位于滩涂区;滩涂区承台埋入河床深度0.5~1.95m,为浅埋承台;高潮位时滩涂区水深3.28~7.79m,低潮位时滩涂区无水,每潮无水期约3.5小时,每日约7个小时可在无水条件下作业,综合以上因素,且考虑单层钢板桩围堰止水困难,无法确保承台钢筋绑扎、砼浇筑在无水状态下进行,对原设计承台施工方案进行修改,位于滩涂区的承台采用无底钢套箱二次封底施工方案,确保了工程质量的同时,大大加快了工程进度,节约了工程成本。
3 钢套箱围堰的设计
钢套箱既作为施工围堰,又作为承台砼浇筑施工模板,钢套箱平面尺寸为14.3m×9.5m,同承台平面尺寸。套箱顶标高取值:4.53m(东山站观测期最高潮位)+0.5m(波浪高)+0.3m(外露高)=5.33m,套箱底标高取值:承台底标高(东山站观测期最高潮位)-0.4m(二次砼封底厚度),钢套箱最大高度为:5.33-(-3.26-0.4)=8.99m。为拆装方便,钢套箱分层分块制作,套箱共分上、中、下三层。每层长、短方向各分为两块。层、块间法兰连接,并在接缝处安装槽形橡胶止水带止水。套箱面板为8mm厚钢板,竖向加劲肋为16型钢,间距为0.3m,水平向加劲肋为2×16型钢,间距为0.6m,法兰板为20mm厚钢板钻眼加工而成,用Φ20螺栓连接。在套箱内侧承台顶面高程+0.5m位置设置内支撑。
4 钢套箱围堰施工工艺
4.1 钢套箱围堰加工、试拼
套箱加工严格按设计图纸进行,并满足钢结构加工技术要求。单块套箱加工完成单块验收,各分块套箱加工完成后再进行试拼,试拼验收合格后即投入正式使用。
4.2 承台基坑开挖及初次封底
承台基坑开挖前,先测量放样出承台位置,根据承台位置拆除施工平台面层,再拆除对应位置分配梁,为承台开挖留出足够施工空间。落潮无水时采用长臂挖掘机或挖泥船进行承台开挖,挖掘机行走在钻孔区周围的辅助平台上,基坑开挖至初次封底砼底标高后(承台底标高-1m),浇筑1m厚初次封底砼。初次封底的作用有两个,一是提高基底承载力,在套箱、承台荷载作用时基底无下沉,二是防止套箱内无水时内外压力差过大,基底淤泥层穿孔。开挖至标高后浇筑封底砼,封底砼在退潮时干封,采用汽车泵浇筑,人工整平。
4.3 钢套箱拼装、内支撑体系安装
套箱拼装前,先测量放样出套箱平面位置。用汽车将套箱运送至现场,施工时先拼装第一层套箱,套箱下放采用汽车吊起吊。单块套箱下放后用倒链与千斤绳临时吊挂在平台顶临时支撑工字钢上,接着下放下一块套箱。一个方向套箱下放完毕,用螺栓将单块套箱拼接成整体,然后下放另一方向的套箱,依此类推,四个方向的套箱下放完毕后,接着套箱整体拼接,拼接均用螺栓连接固定,螺栓连接前在接缝处安装槽形橡胶止水带止水。底层套箱拼装完成,需要调整套箱平面、空间位置,保证套箱精度满足设计及规范要求。待底层套箱定位后再逐层向上安装中、上层。
套箱调好后,开始安装内支撑。内支撑和外是为保证高潮位时受力要求而设。内支撑安装完毕后,套箱内形成一个框架整体。
4.4 套箱内二次封底
待套箱内支撑体系安装完毕后,套箱能够承受高潮位水压的情况下,在无水期进行套箱内二次封底,封底砼采用C20砼,二次封底砼厚度0.4m。二次封底的作用主要有两个,一是对套箱底部进行止水,二是平衡高潮位时套箱内外压力差。
5 施工注意事项
(1)套箱加工必须严格按设计图纸与钢结构设计规范执行,才能保证套箱拼装结构尺寸符合要求,受力达到设计要求。(2)套箱拼装必须选在落潮之后,在下拼装过程中手拉倒链必须由专人统一指挥,协调一致,保证套箱平稳下放。(3)底层套箱拼装完成,需要调整套箱平面、空间位置及顶面高程,保证套箱精度满足设计及规范要求。若偏差过大会造成上层套箱无法拼装。(4)二次混凝土封底前必须清除初次封底砼顶面及套箱内侧面淤泥及附着物,使二次封底与初次封底砼粘结牢固,与套箱密贴,使套箱达到预期的止水效果。(5)二次封底后,在二次封底砼初凝后对套箱内适量灌水,减小套箱内外压力差,避免封底砼在未达到设计强度前,遭到破坏。(6)控制承台砼浇筑速度,也是平衡套箱内外压力差的一个重要因素。
6 结论
清江特大桥潮汐河段滩涂区32个承台通过采用无底钢套箱围堰二次封底的施工工艺。施工中,钢套箱围堰封底均一次成功,抽水后无漏水现象,确保了承台钢筋绑扎、砼浇筑在无水状态下进行,施工质量全部达到设计要求。
由此得出以下结论:在潮汐滩涂区浅埋基础承台的施工中应用无底钢套箱围堰二次封底施工工艺是切实可行的。与原钢板桩围堰、砼封底施工工艺相比,改善了止水效果,确保了工程质量的同时,大大加快了工程进度,节约了工程成本,为同类施工提供了一定的参考价值。
摘要：甬台温客运专线清江特大桥8～43号墩位于清江中,基础施工受潮汐影响,除少数位于主河槽深水区的承台外,其余位于滩涂区的基础承台采用钢套箱围堰施工,顺利的完成了施工任务。本文就相关技术作了介绍。
组装式钢套箱 篇6
关键词：水中承台,钢套箱,施工
0 引言
随着我国跨河大桥建设的发展,水下钢套箱已成为跨河桥梁建设的一个重要发展方向。我局承担的京津城际轨道交通工程永定新河特大桥,由于488号承台处于永定新河中央,永定新河特大桥桥址区河床地质复杂,常年水位在2 m～4 m,河床淤泥积厚给承台施工带来了较大困难,针对这个情况,该桥488号承台施工采用钢套箱围堰施工方法,利用钻孔灌注桩的定位护筒作为套箱下沉的作业平台和定位、导向、固定设施。
1 工程概况
永定新河特大桥中跨永定新河与引河及外环线的桥梁工程,全长为704.1 m。488号承台为巨型双承台,底承台为12.5 m×8.1 m×2.5 m,加台为8.4 m×4.5 m×1.5 m。钢套箱设计尺寸为12.9×8.5×13.5。该施工范围跨越永定新河和引河两条河流,其中桥位处永定新河宽约225.6 m,引河宽13.5 m,两河中间有一宽约12 m的河沟。
2 技术特点
钢套箱既可作为承台施工的隔水设施,同时又作为承台施工的外模,与水中沉井相比,可节约大量材料,不需要大量的机械设备,施工方法简便,降低成本,从而加快施工进度。钢套箱刚度好,施工简便,在接缝位置辅以橡胶止水材料即可形成刚劲可靠的防水结构。钢套箱施工不用排水吸泥下沉,而作用于套箱外壁的水平土压力和水压力则由水平支撑承载。
3 钢套箱设计
1)钢套箱构造。
钢套箱由钢板和型钢焊接而成,套箱壁、分隔舱和钢箱均为水密结构。
钢套箱平面为矩形,考虑到用套箱内壁兼作承台模板,设计钢套箱内壁平面尺寸比承台平面尺寸每边宽20 cm。钢套箱竖向分2节,顶节高度为6.5 m,底节高度为7 m;平面每节划分考虑吊机的起吊能力和汽车运输条件的限制,分为20块。
双壁钢套箱由内外侧板、内支撑及悬吊系统组成。双壁钢套箱为焊接结构,两面板厚度为6 mm,竖向加劲肋采用Ⅰ16工字钢,间距1 m,水平加劲肋用[12槽钢加劲,间距为0.5 m,形成格构壁板。两壁间沿竖向每1 m用∠75×75×8角钢焊接水平桁架一道,钢套箱构造具体结构见图1。
2)钢套箱制造。
钢套箱侧板、内支撑均在金属结构加工厂按图纸要求制造。侧板分块通过连接角钢,用安装螺栓及止浆条相连。钢套箱分片制作采用流水作业组织生产,每片钢套箱均在特制的平台和模具上组装焊接成型,以保证制造精度。侧板拼接面处的平整度误差不得大于3 mm;平面尺寸误差±5 mm;栓孔位置偏差不大于±0.5 mm;拼接焊缝焊后需用煤油做渗透检查,确保结构不漏水、不渗水。每节钢套箱加工完成后,均进行该节钢套箱整体试拼工作,以检验钢套箱加工误差和加工质量。经检查校正合格后,分块编号,按序运往现场。
4 钢套箱的安装
在钻孔桩平台上,用3台经纬仪交汇测出桥墩的纵横中心轴线,并测出桩顶的中心线及标高。
钢套箱加工完并检验合格后,分批分块运到桥墩安装位置,底节钢套箱分片拼装在墩位现场的拼装平台上进行。拼装平台利用主护筒和钢管桩搭设而成。钢套箱拼装利用墩位处的50 t履带吊或浮吊实施,并注意边拼边校核、边加固,以达到设计要求。
首节钢套箱下沉到一定位置后以底节钢套箱作为拼装平台拼装上节钢套箱,拼装顺序由下而上。
每节钢套箱拼装焊接完成,即焊接该节内支撑,内支撑随钢套箱一起下沉。
接缝焊接应严格把关,设专职人员现场蹲点,接缝焊接完毕进行渗透检验,以确保焊缝质量。
侧板与侧板各单元模板之间采用定型加工的橡胶条止水。每块板拼装前,在拼接缝板面上涂防水胶一层,厚1 mm～1.5 mm,与前一块板用螺栓挤接。所有板拼装完成后,首先在纵缝及水平缝内外侧均匀涂防水胶,然后贴玻璃丝布,最后在玻璃丝布表面再涂防水胶。
5 钢套箱支撑
钢套箱支撑自上层至下层分5层进行,每层支撑设围檩、横向支撑、纵向支撑/纵横十字法兰接头及竖向支撑,转角处设斜撑,围檩采用2Ⅰ40工字钢与钢套箱以牛腿焊接连接,横向支撑以ϕ630 mm钢管并以法兰与两边围檩连接,纵向支撑在每两根横向支撑间以ϕ630 mm钢管并用纵横十字法兰接头与横向支撑连接,即每层纵横支撑形成整体框架且确保在同一平面内,并在两层支撑间焊接竖向Ⅰ40型钢,将上下层支撑连接为整体框架,以确保受力而使钢套箱更加安全。钢套箱纵横支撑在钢套箱下放的过程中安装并随钢套箱同时下沉,确保下层支撑安全后再进入下道工序施工,每层支撑按边梁→横支撑→纵支撑的顺序进行。每层支撑施工时确保焊接牢固。
钢套箱封底混凝土施工完毕并达到设计强度后抽水,并自上而下进行竖向支撑连接。为了保证支撑的稳定性和减少其挠度,在竖向支撑安装的同时进行本层纵横支撑与钢护筒的临时支点的施工,即在纵横支撑与钢护筒的相交位置的下部,将相邻钢护筒间用Ⅰ40型钢连接作为支撑横梁,每道纵向支撑设置4个,横向支撑设置3个。
6 钢套箱下沉
1)下沉系统。钢套箱采用在钢护筒上设置吊装下沉系统,以穿心式千斤顶作为吊点和动力进行下沉。当钢套箱底部进入河床后,穿心式千斤顶就不再需要承担钢套箱的重量只作为下沉动力,故计算吊点数量时只需要计算入泥部分钢套箱的重量,钢套箱总重量达690 t,采取在钢套箱内壁设置16个下沉吊点,每个吊点按照50 t的荷载进行控制设计。各个吊点上均安装1台60 t 穿心式千斤顶。2)导向架。为了保证钢套箱下沉过程中和下沉到位后,其平面位置和倾斜度满足要求,采取在护筒上设置刚性导向,导向架位置用3台经纬仪交汇测出,一个钢套箱共设置20个导向。导向架由导向型钢和支腿组成,支腿均由型钢和钢板焊接而成。导向架顶标高为+7.0 m,底标高为0.0 m,总长为7.0 m,共设置4个支腿。导向架导轨顶至钢套箱内侧的间隙为3 cm。 为了避免导向支腿处的护筒产生局部变形,在护筒内设型钢支撑,其位置应与导向架支腿位置相对应。钢套箱的纠偏、调位主要靠钢护筒和导向进行。3)钢套箱下沉施工步骤。接高钢护筒,并在其上安置扁担梁、垫梁、千斤顶、精轧螺纹钢,并在钢套箱内壁适当位置设置反牛腿,与精轧螺纹钢连接作为吊点,并使千斤顶处于工作状态;将垫梁的螺母拧于垫梁的下端,通过16台千斤顶同步进油顶升使千斤顶将整个钢套箱提升10 cm,割除临时牛腿。千斤顶的螺母置于千斤顶顶升出来的油缸顶,垫梁上的螺母向上拧升千斤顶的行程高度;16台千斤顶同步回油,整个钢套箱下移,同时将垫梁上螺母锁死;上移千斤顶的螺母一个千斤顶的行程固定,千斤顶出缸顶紧螺母,使垫梁上螺母向上松开一个千斤顶的行程固定;重复垫梁上的螺母向上拧升、下落钢套箱、上移千斤顶的螺母等以上步骤,将整个钢套箱下沉到设计位置。钢套箱下沉示意图见图2。
下沉时,注意各模板吊点要同步下放,保持钢套箱四边均匀下沉。下沉到一定的位置再依次逐节拼装下沉。
在钢套箱下沉到一定位置后,采用在套箱壁内加水,以抵消部分浮力,以其自重下沉至设计标高,如下沉还有困难,则在两壁间灌注C10标号混凝土以抵消部分浮力。钢套箱切入河床,采用砂石泵和空气吸泥机配以高压射水除泥下沉。如遇阻力,可安排潜水员下潜摸清情况,采取必要下沉措施。
钢套箱着床稳定后,回填片石到封底混凝土底面标高。
7 封底混凝土施工
钢套箱封底在钢套箱下沉到位并进行基底处理后进行。采用刚性导管法灌注水下封底混凝土。因封底混凝土方量大,混凝土采用商品混凝土,配备充足的搅拌运输车通过栈桥运料至现场,直接用输送泵泵送到料斗内进行封底混凝土灌注。
8 结语
京津城际快速轨道交通工程建成通车,在进行488号墩水中承台施工中,采用了钢套箱技术,该技术在施工安全、质量、进度、成本上都取得了良好的效果,为以后更好地进行水中承台钢套箱施工方案积累了经验。
参考文献
[1]冯斌,陈研.南京长江第三大桥北主墩首节钢套箱施工技术[J].桥梁建设,2005(1):89-92.
组装式钢套箱 篇7
1 工程概况
龙王庙特大桥属温(温家圳)厚(厚田)高速公路控制工程之一,主桥长700m,跨径7×100m,是跨越赣江的一座上下行分离式三向预应力混凝土T型刚构桥。该桥2#～6#墩各承台位于赣江河幅内,承台(长、宽、高三向尺寸为10m×10m×4m)底面标高在常水位以下1.0m,承台施工时基本处于洪水季节,承台底面标高位于施工水位3.5～4.0m以下。为不延误工期及其他多方面考虑,采用钢套箱加高措施进行施工。
2 模板式钢套箱施工基本方案
(1)各墩址处采用钢管桩基础、万能杆件拼装桁架上平铺[30军用槽钢作为水上工作平台,平台预留承台施工空间(图1)。
(2)模板式钢套箱底模下依次设置纵梁(Ⅰ15工字钢)与横梁([30槽钢组合梁)。为便于钢套箱拆除回收利用(由于桩基础伸入底模,底模不回收,纵梁与横梁回收),底模、纵梁与横梁之间不做固结,仅在相关部位设置限位挡铁防止三者之间的相对位移(图2)。
(3)底模预留护筒孔位,侧模为定型加工整体式模板,模板相互之间采用铰接(螺栓连接),模板接缝垫置止水带并用防水胶加强接缝以防渗漏。
(4)借助灌注桩护筒及水上施工平台在钢套箱外侧设置导链提升设备提吊套箱,提吊点设于横梁下缘(图2)。
(5)匀速、缓慢下放钢套箱到设计标高,在钢套箱外侧增设加强吊杆,以便在承台混凝土灌注过程中吊杆与导链共同承担套箱及混凝土自重。此外,钢套箱的下沉工序要做好周密的部署与相关的监测措施。
(6)水下C15封底混凝土灌注并达到设计强度后,钢套箱内部设置钢管内撑(图1)。
(7)抽水并对钢套箱渗漏水堵漏处理后,浇注承台混凝土。
(8)承台混凝土达到养护龄期后,拆除钢套箱。解除导链、割断吊杆后,底模下的纵梁和横梁靠重力自动脱离套箱,以钢丝绳系在纵梁与横梁预设的系留孔内进行吊运回收(一般待江河水位退至套箱底部附近时进行拆除,若紧急周转重复使用套箱,可由潜水员配合拆除水下部分),此后,依次拆除钢套箱其他部分(底模由于和桩基础或护筒结合在一起,不做回收利用)。
3 施工中发生的质量问题及原因分析
由施工单位自行加工的模板式钢套箱首先在大桥2#承台进行施工,由于对钢套箱细部设计与保证措施的经验不足,导致了施工过程中发生多起施工质量问题。
3.1 钢套箱侧模受力分析与设计欠妥
由于施工时赣江水位较高,钢套箱侧模采取保守设计,采用角钢骨架加焊2mm厚度钢板,以[30按等间距80cm槽钢外部横向加强。一方面,外部全部选用[30加强槽钢导致了钢套箱总重(约40t)过大,没有科学考虑钢套箱外侧水压力及内侧新浇注的流态混凝土对侧模压力的分布规律,造成了钢材的大量浪费,同时,其下沉过程中四边不能完全同步,由于自重过大造成钢套箱在一定程度上发生变形。另一方面,侧模内衬的钢板2mm厚度使得钢套箱局部刚度不足,在承台混凝土浇注过程中受振捣棒及流态混凝土侧压力影响,致使承台表面凹凸现象明显,影响了承台钢筋的保护层厚度及外观质量。
3.2 封底混凝土封水效果差
由于钢套箱底模在承台施工结束后不做回收利用,从施工的经济性角度出发,钢套箱底模以预制钢筋混凝土板作为主要材料。水下灌注封底混凝土时,底模混凝土预制板间公差为±3mm的拼接缝虽以填塞棉絮方式进行了处理,但由于钢套箱下沉过程中的水压力作用,接缝处理效果不佳,发生多处漏浆,尤其是底模与钢护筒接触部位漏浆极其严重(混凝土封底施工过程中潜水员做了紧急塞堵处理),致使1.5m厚度混凝土封底的封水效果较差,严重影响了钢套箱抽水后承台混凝土浇注工序的顺利进行。
3.3 钢套箱侧模接缝渗漏水严重
钢套箱侧模拼接缝采用衬垫2mm厚度橡胶止水带外加填敷速凝防水胶进行处理。但是,在钢套箱抽水过程中,发生拼接缝严重渗漏水问题,虽然在承台混凝土浇注过程中采取了棉絮堵塞措施,但效果不理想,承台侧模拆除后发现渗漏水部位因水泥浆受冲刷、流失严重,承台表面形成大面积麻面甚至是孔洞,严重影响了承台质量。其原因是模板接缝所使用的一条2mm厚度橡胶止水带厚度不能满足填充模板拼接缝公差造成的缝隙填塞要求,在模板拼装时目视虽然不能发现接缝空隙,但抽水后在外部水压力作用下钢套箱侧模发生严重渗漏。
4 钢套箱细部改进措施
大桥2#承台施工结束后,施工单位针对上述发生的质量问题立即进行了分析与总结,从钢套箱侧模受力分析及施工细部工艺上作了有效的改进措施,在后面各承台的施工中避免前述各项问题,保证了各承台的施工质量。
4.1 对钢套箱侧模受力作准确分析
准确分析钢套箱在整个承台施工过程中的受力模式(图3),据此重新设计了钢套箱模板的骨架。
(1)钢套箱混凝土封底阶段(图3(a))
钢套箱内外侧水压力平衡,侧模仅受封底混凝土的侧压力,最大值作用于侧模底部,其值为:
γ混凝土——混凝土的比重;
γ水——水的比重;
hi——不同阶段水或流态混凝土高度。
(2)抽水阶段(图3(b))
钢套箱内封底混凝土已经固结,封底混凝土对侧模的压力未受扰动依然存在,其值为Pmax1,抽水
过程中套箱内外侧最大水位差为4m,侧模外侧水的最大侧压力作用于封底混凝土顶面标高的侧模处,其值为:
(3)承台混凝土浇注阶段(图3(c))
固结的封底混凝土对侧模的压力受浇注过程扰动,侧压力值逐渐减小,对计算不起控制作用。浇注过程中混凝土高度为x,对侧模设计计算起控制作用的是承台底面流态混凝土对侧模的压力,其值随承台混凝土浇注高度而变化,为:
由于承台混凝土浇注过程中随着浇注时间的增加,处于套箱底部一定范围内的混凝土(图3(d)高度H范围内)发生初凝并逐渐凝结为固态,高度H范围内浇注混凝土对侧模的侧压力达到一定值后增量相对较小,可认为均为Pmax4:
式中:h=h-H
h4——浇注过程中流态混凝土最大高度;
h——承台高度;
H——浇注过程中开始固结的混凝土厚度;
V总——承台混凝土总体积;
ν——混凝土浇注速度(单位时间内浇注的混凝土体积量);
t——最大体积的流态混凝土所需的浇注时间;
t总——承台浇注总时间;
t固——承台浇注结束时已发生固结的混凝土量所需的浇注时间;
S——承台横截面积。
由侧模受力分析可知,侧压力极值Pmaxi(i=1,2,4)为侧模设计时的侧压力控制值,依据侧模受力分析图(图3)及上述分析计算过程即可对钢套箱侧模进行科学设计。
4.2 侧模局部加强
准确把握承台施工各阶段侧模所受的侧压力进行侧模设计,依据最大侧压力点对侧模进行局部加强,将原有的侧模设计方案改为采用∠100mm×100mm×10mm角钢骨架加焊6mm钢板内衬进行设计,受力不同的区域带角钢骨架的数量不同,根据图(3)及前文承台施工各阶段受力分析,侧模所受的侧压力极值Pmaxi(i=1,2,4)处及其上下区域一定范围内进行角钢骨架加密或加劲处理,放弃了外部按等间距80cm的[30槽钢横向加强措施。
施工实践证明,采取侧模局部加强措施是很合理的,一方面保证了钢套箱整体刚度与局部变形均满足施工要求,另一方面减少了钢套箱自重(计入底模修改方案后的钢材用量,整个钢套箱自重仅约23t),节约了钢材用量(一个钢套箱减少钢材用量达42%)。
4.3 模板拼接缝处理
套箱底模所用的钢筋混凝土预制板全部改为整体式钢模板,拼接缝全部采用焊接,确保底模不漏浆,从而保证封底混凝土的封水效果;侧模采用整体式模板设计,接缝处衬垫厚度橡胶止水带由2mm改为4mm,以速凝防水胶敷塞加强,并在实验室做小模型模拟施压试验达到了预期的封水效果。
4.4 底模防漏浆措施
钢套箱底模与桩基础钢护筒接触部位的缝隙是混凝土封底灌注时的薄弱环节,对其采取可伸缩法兰圈箍(图4)细部特殊处理措施,封底混凝土浇注时以潜水员水下紧固操作,达到了良好的封水效果。
4.5 控制混凝土浇注速度
由于承台混凝土浇注过程中随着浇注时间的增加,处于套箱底部一定范围内的混凝土(图3(d)高度H范围内)发生初凝并逐渐凝结为固态,施工时依据通过计算确定的混凝土合理浇注速度,采取了适当放缓承台混凝土浇注速度的措施。
5 结 语
龙王庙特大桥模板式钢套箱水下施工过程中发生的质量问题及所做出的改进措施既是经验,也是教训。使用相对成熟的施工工艺进行施工时,更要重视施工过程的各个环节,做到精心组织、科学施工。此外,在钢套箱水下承台施工过程中,水下封底混凝土灌注技术也属成熟工艺,但对于大面积水下灌注应该严格遵守相关规程,充分考虑可能出现施工质量问题的每一道工序,做好详细的施工前准备与交底工作。
摘要：以龙王庙特大桥承台施工为背景,介绍了模板式钢套箱施工的基本工序与施工过程中发生的质量问题,从钢套箱模板受力计算、施工细部措施等方面对承台施工过程中的质量问题进行了分析并提出了相应的改进措施,总结了模板式钢套箱水下承台施工的经验。
关键词：模板式钢套箱,水下承台施工,质量问题
参考文献