劉忠友，沈菊燕

（中交二航局第三工程有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003）

0 引言

隨著橋梁向大跨度發(fā)展，基礎(chǔ)承載能力要求越來越高，深水中大體積承臺(tái)大都采用吊箱工藝，吊箱的重量最大已達(dá)近2 000 t，每個(gè)承臺(tái)設(shè)計(jì)有大型樁基數(shù)十根。吊箱與樁之間的連接都需要吊掛方式來連接，并承受將來的施工荷載[1]。過去基本采用的都是絞結(jié)、抽屜式牛腿等模式，上述工藝都要求鋼吊箱在吊放安裝時(shí)進(jìn)行大量的焊接工作，功效低，大型船機(jī)占用時(shí)間長，成本高[2-4]。在施工常州夾江管線橋工程時(shí)設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)掛架工藝，其預(yù)備工作全部在鋼吊箱吊放之前完成，吊放時(shí)，只需打開旋臂掛架，然后將拉桿納入導(dǎo)向架內(nèi)即可全自動(dòng)完成其余的工作，安全、效率高。

常州港錄安洲港區(qū)化工碼頭跨江管線橋工程位于已建成開通的夾江大橋下游約1.9 km處，距離錄安洲下游洲頭約330 m，東臨江陰市，與泰興市隔江相望，8號(hào)墩是管線橋的中間主墩，位于夾江中間，距離兩側(cè)岸邊約200 m，泥面標(biāo)高-18.0 m，承臺(tái)底標(biāo)高-2.75 m。

8號(hào)墩平面尺寸為23.7 m×30.1 m，承臺(tái)高度5.0 m，基礎(chǔ)為20根直徑2.5 m的鉆孔灌注樁，承臺(tái)上部有4.5 m高的防撞墻。8號(hào)墩鋼吊箱總重420余t，加上套箱封底混凝土的重量，總重量2 000 余 t。

1 結(jié)構(gòu)原理及特點(diǎn)

旋轉(zhuǎn)掛架是用來承受鋼吊箱及吊箱封底混凝土荷載的承力結(jié)構(gòu)，通過精軋螺紋鋼筋及錨固系統(tǒng)將鋼吊箱及吊箱封底混凝土的荷載傳遞到樁上，結(jié)構(gòu)布置情況如圖1、圖2所示。

圖1 旋轉(zhuǎn)掛架結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Rotating hanger structure

圖2 吊箱底板穿孔圖Fig.2 Boring a holeon hanging box bottom

旋轉(zhuǎn)掛架利用杠桿原理，動(dòng)力臂遠(yuǎn)大于阻力臂，在絞點(diǎn)處施加一個(gè)較小的限制力，就可滿足拉桿承載力要求。鉆孔樁的護(hù)筒壁可視為杠桿的支點(diǎn)，拉桿點(diǎn)為阻力點(diǎn)，絞點(diǎn)為動(dòng)力點(diǎn)。為減小阻力臂，拉桿應(yīng)緊貼鋼護(hù)筒外壁。

旋轉(zhuǎn)掛架在動(dòng)力點(diǎn)處設(shè)置有絞點(diǎn)，整個(gè)掛架可以繞絞點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，在拉桿承受荷載前，為方便鋼吊箱下放，旋轉(zhuǎn)掛架應(yīng)旋轉(zhuǎn)到鋼護(hù)筒內(nèi)，待鋼吊箱底板完全套進(jìn)樁頭后將掛架旋轉(zhuǎn)，使掛架頭部伸出護(hù)筒，以便連接拉桿。

利用精軋螺紋鋼筋作為傳力系統(tǒng)，精軋螺紋鋼豎向擺放，上端安裝在掛架盒上，下端用螺栓錨固在鋼吊箱的底板上。精軋螺紋鋼在受力時(shí)只受到軸向的拉力荷載，可以充分發(fā)揮精軋螺紋鋼高強(qiáng)度的特點(diǎn)。

旋轉(zhuǎn)掛架可控性能較好，在受荷期間不會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)見的下沉及變形。旋轉(zhuǎn)掛架的絞位于護(hù)筒內(nèi)，壓力點(diǎn)位于護(hù)筒壁上，來自吊箱及吊箱封底混凝土的荷載可通過精軋螺紋鋼、掛架很好的傳遞到護(hù)筒的壁上。旋轉(zhuǎn)掛架可預(yù)先加工、安裝，節(jié)省工程時(shí)間。

2 設(shè)計(jì)制作與安裝

2.1 設(shè)計(jì)制作

旋轉(zhuǎn)掛架顧名思義具有轉(zhuǎn)動(dòng)及支撐作用，掛架系統(tǒng)可以在加工車間或工地按圖加工好后焊接在已完成鉆孔樁的鋼護(hù)筒內(nèi)，見圖1。新設(shè)計(jì)掛架為絞連接、可翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，主要包括以下組成部分：

1）吊筋：每根樁采用4根直徑32 mm的精軋螺紋鋼，兩頭用套筒螺母。

2）掛架旋轉(zhuǎn)臂：活動(dòng)掛架的腹板采用Q235厚度20 mm的鋼板，底板采用10 mm厚的Q235鋼板。

3）掛架盒：掛架盒除封頭板采用20 mm厚度的鋼板外，其它全部為10 mm厚的Q235鋼板。

4）掛架絞：掛架盒插銷孔直徑36 mm，活動(dòng)掛架插銷孔為32 mm，插銷直徑為30 mm。

5）墊板：主要用于擴(kuò)散應(yīng)力。由于吊筋跟鋼護(hù)筒有1個(gè)小夾角，楔型墊板采用變坡為30∶1的鋼板，最薄邊厚度不小于20 mm。

6）十字梁：用于傳遞掛架受到的彎矩，采用I20工字鋼制作。

7）穿孔：吊筋需穿過吊箱的底板，為防止破壞底板的整體性，穿孔處需加套管，套管采用無縫鋼管，無縫鋼管需與相鄰底板鋼梁的HN型鋼滿焊連接，焊縫高度不小于7 mm。無縫鋼管也是鋼吊箱的1個(gè)受力點(diǎn)，焊接完成后，對焊縫進(jìn)行全面檢查，確保焊縫質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。由于精軋螺紋鋼連接到無縫鋼管和掛架盒上后，精軋螺紋鋼與豎直線有一定的夾角，焊接無縫鋼管時(shí)根據(jù)精軋螺紋鋼安裝后與豎直線夾角的大小，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整無縫鋼管的傾斜度，避免精軋螺紋鋼彎曲受力，見圖2。

旋轉(zhuǎn)掛架的旋轉(zhuǎn)部分可在加工廠加工成型，但掛架盒及聯(lián)系梁必須在現(xiàn)場焊接。焊接質(zhì)量要滿足鋼結(jié)構(gòu)施工規(guī)范的要求。

2.2 旋轉(zhuǎn)掛架安裝

旋轉(zhuǎn)掛架在鉆孔灌注樁完成后即可著手加工，在吊箱安裝前掛架必須安裝到位，安裝時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：

1）掛架與掛架盒之間采用絞結(jié)，掛架可以在掛架盒內(nèi)90°旋轉(zhuǎn)，在吊箱吊裝前掛架應(yīng)翻向樁內(nèi)側(cè)，待吊箱底板預(yù)留孔洞全部套住樁頭后將掛架向外翻轉(zhuǎn)，掛架的加勁板應(yīng)完全壓在鋼護(hù)筒的筒壁上，不應(yīng)留縫。

2）掛架端部設(shè)有斜向拉桿導(dǎo)向角鋼，用于使拉桿自動(dòng)就位。

3）拉桿的長度須根據(jù)樁的偏位情況及吊箱連接點(diǎn)的實(shí)際位置，經(jīng)實(shí)測確定，并預(yù)先將長度定好。

2.3 鋼吊箱安裝

1）拉桿穿孔及固定

無縫鋼管焊好后，將9 m長的精軋螺紋鋼一端先套上套筒并將套筒擰進(jìn)精軋螺紋鋼約50 cm，將套上套筒的精軋螺紋鋼穿過無縫鋼管，再在端頭穿上墊片，套上套筒螺母，套筒螺母擰進(jìn)精軋螺紋鋼5 cm，將底板上面的套筒螺母擰緊。為了防止精軋螺紋鋼歪倒，影響鋼吊箱對位下放，在鋼吊箱內(nèi)順長度和寬度方向分別拉設(shè)8根、10根細(xì)鋼絲繩，將精軋螺紋鋼頂端用麻繩綁扎在細(xì)鋼絲繩上，固定精軋螺紋鋼。

2）鋼吊箱吊裝

鋼吊箱采用600 t浮吊吊裝。當(dāng)鋼吊箱沉放至距設(shè)計(jì)標(biāo)高3～5 cm時(shí)，停止沉放，將精軋螺紋鋼卡入掛架盒內(nèi)，墊上墊片（墊片與掛架盒焊接，防止滑脫）并上緊套筒螺母。精軋螺紋鋼套筒全部上好后，用扭矩扳手校核使精軋螺紋鋼受力基本均勻。浮吊緩慢松鉤，將荷載緩慢地從浮吊上轉(zhuǎn)移到精軋螺紋鋼上。

當(dāng)鋼吊箱的荷載全部從浮吊上轉(zhuǎn)移到精軋螺紋鋼上之后，用扭矩扳手（或帶度數(shù)的千斤頂）再次校核精軋螺紋鋼的受力情況，使每根精軋螺紋鋼的受力基本均勻。若精軋螺紋鋼受力不均勻，澆筑封底混凝土?xí)r荷載將會(huì)集中在先前受力較大的精軋螺紋鋼上，可能超過精軋螺紋鋼的承載能力，致使精軋螺紋鋼拉斷，造成嚴(yán)重后果。

3 使用效果

鋼套箱在工地附近碼頭上加工成型，直接用600 t的浮吊吊運(yùn)，吊運(yùn)距離約600 m，用時(shí)3 h，浮吊就位及安裝時(shí)間共用時(shí)8 h，鋼吊箱完全就位，浮吊脫鉤離開施工現(xiàn)場。安裝就位后通過測力扳手調(diào)整每個(gè)拉桿的拉力以接近理論值。3 d后采用導(dǎo)管法澆筑了吊箱1.5 m厚的封底混凝土。經(jīng)檢查旋轉(zhuǎn)掛架完好無損，變形在可控范圍內(nèi)。使用后旋轉(zhuǎn)掛架可以回收，用于其它類似工程。

采用旋轉(zhuǎn)掛架不但節(jié)省了船機(jī)費(fèi)用和數(shù)十噸的鋼材，并且簡化了施工程序，使鋼吊箱的施工具有更好的可操作性。

該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)被批準(zhǔn)為國家專利技術(shù)，專利名稱：水中承臺(tái)鋼吊箱旋轉(zhuǎn)掛臂裝置，專利號(hào)：ZL2011 2 000572.0，在今后的深水橋墩鋼吊箱的施工中具有廣泛的推廣價(jià)值。

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