吳 俊，梁修坐

（1.杭州市城鄉(xiāng)建設(shè)設(shè)計院股份有限公司，浙江 杭州 310000；2.中鐵大橋勘測設(shè)計院集團(tuán)有限公司華東分公司，江蘇 南京 210000）

富春江大橋主橋為（85+2×151+85）m連續(xù)剛構(gòu)橋，主墩承臺采用整體式倒圓角八邊形，樁基采用梅花形布置方式，承臺施工采用雙壁鋼吊箱圍堰方案，圍堰外形與承臺保持一致。結(jié)合樁基梅花形布置方式，原位拼裝平臺中主龍骨采用折線形設(shè)計。該圍堰的設(shè)計充分考慮了加工制造、運輸和安裝等主要工況，并結(jié)合現(xiàn)場實時反饋的情況對圍堰結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改和檢算。計算結(jié)果和工程實踐均表明，圍堰結(jié)構(gòu)合理、可靠。

1 工程概況

富春江大橋位于杭州市富陽區(qū)中埠村境內(nèi)，其主體位于ZK112+178.424處，橋體跨越富春江。本橋起訖樁號為ZK111+635.604～ZK112+534.424，全長898.82m。主橋上部結(jié)構(gòu)為（85+2×151+85）m預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)-連續(xù)箱梁。其主墩承臺采用整體式倒圓角八邊形承臺，平面尺寸為37m×13.6m，厚度為4.5m，倒圓角半徑為2.0m，承臺頂面設(shè)計標(biāo)高為-0.8m，承臺底面高程為-5.3m，每個承臺下設(shè)19根直徑2.2m鉆孔灌注樁。主墩承臺基礎(chǔ)布置如圖1所示。主墩處300年一遇洪水位為+13.26m，5年一遇洪水位為+9.33m。洪水期水流流速1.5m/s。

2 主墩承臺施工方案

根據(jù)現(xiàn)場施工條件和工程結(jié)構(gòu)特點，大橋主墩承臺施工采用雙壁鋼圍堰方案施工。鋼圍堰在工廠設(shè)置胎膜分片制作，利用平板車通過施工棧橋分片運至現(xiàn)場，利用龍門吊或桅桿吊機(jī)拼裝，利用多臺千斤頂同步控制下放。圍堰施工工藝流程為搭設(shè)拼裝拼臺→鋼圍堰分片制作→分片運至現(xiàn)場進(jìn)行組拼→安裝導(dǎo)向限位系統(tǒng)→安裝提吊下放系統(tǒng)→圍堰提吊并拆除拼裝平臺→圍堰下放至設(shè)計標(biāo)高→澆筑封底混凝土→拆除提吊系統(tǒng)。根據(jù)工期安排，承臺安排在枯水期施工。鋼吊箱施工期間的設(shè)防水位按+5.5m控制（實際計算偏保守按+6.0m考慮）。

3 雙壁鋼吊箱圍堰設(shè)計

3.1 雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)

主墩鋼吊箱圍堰高度方向分2節(jié)，下節(jié)圍堰（雙壁結(jié)構(gòu)）高11.5m，上節(jié)圍堰（單壁結(jié)構(gòu)）高2.3m。圍堰壁板水平分塊最大尺寸為3.3m，均在工廠分塊制造，在墩位處拼裝。圍堰尺寸為39.301m（橫橋向）×16.4m（順橋向）×13.8m（高），壁厚1.4m。鋼吊箱底板由主龍骨、次龍骨和底模板組成，底模板最大分塊尺寸為7m×5m，底模板在護(hù)筒位置開孔直徑2.7m。吊箱內(nèi)部設(shè)置5道內(nèi)支撐，內(nèi)支撐與吊箱內(nèi)壁焊接連接，內(nèi)支撐之間連接桿采用螺栓連接。

主墩圍堰布置如圖2所示。

主墩圍堰構(gòu)件參數(shù)如表1所示。

3.2 圍堰計算工況

根據(jù)鋼吊箱圍堰施工的全過程，將圍堰的計算分為以下五個工況。

（1）工況1：鋼吊箱提吊下放。鋼吊箱圍堰在拼裝平臺上拼裝完成，提吊系統(tǒng)安裝到位后，圍堰跟隨龍骨下放。此工況主要分析底板龍骨和提吊系統(tǒng)的受力情況。

（2）工況2：澆筑封底混凝土。圍堰下放到設(shè)計標(biāo)高后，向圍堰內(nèi)澆筑封底混凝土。在封底混凝土硬化前，混凝土自重及鋼吊箱、龍骨等配件重量全部通過龍骨傳遞至吊桿，并最終由置于鋼護(hù)筒上方的挑梁承臺。因此本工況主要計算底板龍骨和提吊系統(tǒng)的受力情況。

（3）工況3：高水位（+6.0m）吊箱內(nèi)抽水。封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求后，需抽出圍堰內(nèi)的水，以提供澆筑承臺混凝土的施工作業(yè)面。抽水的整個工況根據(jù)計算可細(xì)分為三個步驟：①雙壁間水位保持+4.1m，吊箱內(nèi)抽至水位+2.5m時，安裝上層剩余3根內(nèi)支撐；②吊箱雙壁間與箱內(nèi)同步抽水，雙壁間水位抽至+3.0m，吊箱內(nèi)抽至水位-1.0m時，安裝下層剩余3根內(nèi)支撐；③吊箱雙壁間與箱內(nèi)同步抽水，雙壁間水位抽至-0.5m，吊箱內(nèi)抽至水位-5.5m，吊箱抽水完成。此工況主要分析吊箱側(cè)板及其加勁、內(nèi)支撐的受力情況以及分析封底混凝土自身強(qiáng)度，以及其與鋼護(hù)筒間黏結(jié)力是否滿足抗浮要求。

（4）工況4：低水位澆筑承臺第一層2m厚混凝土。澆筑承臺混凝土前原提吊系統(tǒng)將全部撤除，因此承臺混凝土質(zhì)量以及前期整個圍堰、封底混凝土的自重都將由封底混凝土與鋼護(hù)筒的黏結(jié)力和水浮力共同承擔(dān)。因此本工況主要分析封底混凝土自身強(qiáng)度，以及其與鋼護(hù)筒間黏結(jié)力是否滿足要求。

（5）工況5：高水位（+6.0m）拆除內(nèi)支撐。承臺混凝土澆筑完成后，需拆除圍堰內(nèi)所有內(nèi)支撐，以提供澆筑橋墩的施工作業(yè)面。此工況主要分析承臺澆筑完成后，鋼吊箱圍堰側(cè)板及其加勁在靜水壓力和動水壓力作用下的受力情況。

3.3 有限元模型

采用極限應(yīng)力法，利用Midas Civil程序?qū)Y(jié)構(gòu)進(jìn)行計算分析，全結(jié)構(gòu)共分為4295個節(jié)點、9887個單元。全結(jié)構(gòu)有限元模型如圖3所示。

表1 主墩圍堰構(gòu)件參數(shù)

圖3 全結(jié)構(gòu)有限元模型

3.4 計算結(jié)果

經(jīng)上述各工況的計算分析得到圍堰各主要構(gòu)件的應(yīng)力如表2所示。計算結(jié)果表明，在整個施工過程中，各構(gòu)件受力均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

4 重難點分析

本項目施工場地不具備岸上拼裝后整體平移至橋位處的施工條件，因此只能采用原位拼裝下放的施工方案，而原位拼裝則必須事先搭設(shè)拼裝平臺。本項目承臺樁基采用梅花形布置方式，龍骨的布置方式設(shè)計難度較大。根據(jù)受力分析，短邊受力較大，因此承臺短邊方向作為主龍骨，承臺長邊方向作為次龍骨，主龍骨與次龍骨在一個平面內(nèi)焊接。由于樁基采用梅花形布置方式，因此為避讓樁基，主龍骨平面線形需設(shè)計為折線形，龍骨平面布置如圖4所示。

表2 主墩圍堰主要構(gòu)件應(yīng)力

圖4 龍骨平面布置圖（單位：cm）

5 結(jié)束語

鋼吊箱是高樁承臺施工方案中的一種重要設(shè)施，其設(shè)計的可靠性關(guān)系到整座橋梁施工的安全性。本設(shè)計根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況采用原位拼裝的施工方案，同時結(jié)合承臺標(biāo)高及水文條件，對圍堰結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷對比分析及優(yōu)化，既滿足施工條件，又能節(jié)省投資。對施工全過程各工況進(jìn)行計算分析，確保結(jié)構(gòu)安全。經(jīng)實際工程檢驗，證明該圍堰的設(shè)計是合理、可靠的，尤其本項目中主龍骨的折線形設(shè)計，可為后續(xù)同類橋墩承臺的施工提供借鑒。