唐祥春

（保利長大工程有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

經(jīng)過交通建設高速增長期，我國高速公路網(wǎng)已覆蓋各縣市、不同地形，山嶺地區(qū)、河流地區(qū)和水庫地區(qū)均有橋梁橫跨，高速公路為了提高與環(huán)境的和諧度、與周邊交通設施的一體性，通常要在施工方便性上妥協(xié)，而平口資水大橋深水承臺通過Midas軟件建模驗算設計雙壁鋼吊箱圍堰，保證了深水承臺施工過程中的安全性及施工質量。

1 工程概況

管莊至新化高速平口資水大橋位于安化縣平口鎮(zhèn)移民新村境內，為左右幅分離式橋型，全長839m，主跨（56+90+90+56）m，上部結構采用連續(xù)鋼構+預應力混凝土T梁，墩承臺采用長方形高樁承臺結構，平面總尺寸為12.60m（橫橋向）×8.50m（順橋向），承臺厚3.2m。承臺上為分離式薄壁墩柱?；A采用6根樁徑為2.0m的鉆孔樁基礎。承臺底標高：+151.8m，承臺頂標高：+155.0m，承臺設計圖見圖1。

圖1 承臺設計圖（單位：mm）

因橫跨柘溪水庫，橋下為Ⅳ級航道。由于水庫需要調蓄洪峰，枯水期為每年3月～6月，水位為+149m，蓄水期水位為+166m，高差達17m。主墩承臺底標高為+146.8m，河床標高為+145m，因此主墩承臺需要通過深水鋼吊箱圍堰進行輔助施工，且施工窗口期僅為每年枯水期的3個月，需在枯水期安全、快速地將承臺施工完畢。

2 工程技術特點

（1）主墩承臺施工采用鋼吊箱作為擋水結構。該橋位于柘溪水庫，受柘溪大壩影響，大型駁船與浮吊無法進入，擬采用“先樁后圍”的方式，利用樁基鋼護筒作為懸吊系統(tǒng)，現(xiàn)場進行圍堰焊接拼裝與下放。

（2）套箱結構設計難度大，套箱深度大，受力復雜，荷載分布、大小均不明確，一旦考慮不周全，可能造成結構設計不合理，無法滿足受力要求。

（3）套箱施工難度大，受現(xiàn)場條件限制，大型浮吊無法進入，套箱只能分層分塊加工運輸，現(xiàn)場安裝，整體下放。下放重量大、時間長，對下放設備要求高，同步控制難。同時下放到位后如何固定并盡可能減少對已成樁基的影響較難把握。

3 雙壁鋼吊箱設計

3.1 鋼吊箱結構形式

平口資水大橋雙壁鋼吊箱長15.4m、寬11.3m、高21.9m，下放后圍堰頂標高為+166.5m，最高設防水位為+166m，圍堰結構由底板面板、側板、下放吊掛系統(tǒng)、封底吊掛系統(tǒng)和內支撐組成。

（1）鋼吊箱底板面板從下至上依次為H500型鋼、6mm鋼面板和間距40cm布置的[12.6槽鋼加勁肋，面板與底板龍骨間的焊縫為6mm一級角焊縫。

（2）側板前后均采用6mm厚鋼板，橫向肋為整根L200×125×12角鋼間距700～1000mm布置，豎向肋為間斷的L75×50×6角鋼，間距400mm布置，前后壁板通過斜撐連接，斜撐由L100×63×8角鋼構成。

（3）圍堰內設置5道內支撐，由H500型鋼分配梁和?630×10鋼管組成，分別設置在+150.5m,+153.2m,+156.1m,+159.2m,+163.2m高度。圍堰立面圖見圖2，圍堰平面圖見圖3。

圖2 圍堰立面圖

圖3 圍堰平面圖

3.2 鋼吊箱結構受力工況

根據(jù)施工的基本過程，鋼吊箱圍堰計算的荷載組合及計算內容如下：

（1）工況一（圍堰下放階段）：鋼吊箱圍堰下放過程中，鋼吊箱自重（280t）全部由下放吊點和鋼絞線承受，該工況對下放吊點、底板龍骨的強度、剛度進行受力驗算及分析。

（2）工況二（圍堰封底混凝土施工）：該階段的鋼吊箱應計算浮重，同時荷載應考慮封底混凝土的浮重，兩組荷載加載在封底吊點和下放吊點上，此時應對吊點和底板龍骨的強度、剛度進行受力驗算及分析。

（3）工況三（圍堰抽水施工）：該階段應驗算圍堰、封底自重和封底混凝土與鋼護筒握裹力之和能否抵抗浮力作用，或者枯水期握裹力能否支撐圍堰和封底自重。

以上各個工況要對鋼吊箱的側板、底板、內支撐及吊掛系統(tǒng)進行強度和剛度驗算，外界荷載應考慮不同水位的浮力、靜水壓力和流水壓力。

3.3 Midas建模驗算鋼吊箱不同工況

利用有限元受力分析軟件Midas Civil對設計好的圍堰進行建模并計算。圖4為1/4圍堰受力模型圖。

圖4 1/4圍堰受力模型圖

將不同工況的流水壓力加載至模型上，可得出不同工況下的構件受力情況和變形情況（見表1）。

表1 不同工況下的圍堰最大應力和變形值

4 鋼吊箱施工

4.1 鋼吊箱加工

鋼吊箱在封閉式加工場內加工，在硬化地面上用角鋼+鋼板搭設水平加工平臺，在加工平臺上焊接側板。焊接均采用二氧化碳保護焊。加工制作依據(jù)平板車、場地、吊車等限制，分塊成縱橫不超過6m的大小，側板分為A、B、C三種標準塊，便于流水化施工和標準化管理，制作完成的側板堆放在平整、硬化后的場地上，等待安裝。鋼吊箱底板龍骨在施工平臺上焊接，拼裝成型后用吊車就地下放。

4.2 鋼吊箱安裝

主墩樁基施工完畢后即可拆除圍堰范圍內的施工平臺，在護筒高于實時水位2m左右的高度焊接拼裝平臺牛腿，將底板龍骨吊放在拼裝平臺上后即可進行底板面板焊接。

底板面板及吊點安裝完畢后，可進行側板吊裝和焊接，側板通過平板車、運輸駁船運往施工平臺，通過履帶吊吊裝至底板外側進行安裝。

安裝側板時，在底板上測量放出側邊界線，并用紅漆標記根據(jù)位置預先焊接限鋼，后續(xù)側壁接高時同樣在下節(jié)體焊限位鋼。

側板吊裝時采用兩臺履帶吊分別在兩側平臺按編號順序交叉對稱拼裝，確保安裝過程中受力均衡。側板全部拼裝完畢后按圖紙要求進行對應位置的內支撐安裝。

4.3 鋼吊箱下放

鋼吊箱圍堰采用4組連續(xù)千斤頂+鋼絞線的下放組合，下放的受力系統(tǒng)包括持力鋼護筒、吊掛分配梁、提升千斤頂、吊桿等部件。圍堰下放前，在鋼護筒頂部安裝吊掛分配梁、連續(xù)千斤頂和鋼絞線。

根據(jù)圍堰重量及各吊點的荷載值，在圍堰四角護筒各設置1臺額定提升力為150t的連續(xù)千斤頂，每臺千斤頂配置1組9×?15.2鋼絞線，鋼絞線依次穿過上夾持錨具、千斤頂、下夾持錨具、承重支架、側壁板加強結構，然后在側壁板下方通過連接器與側壁板銷接。鋼吊箱下放現(xiàn)場見圖5。

圖5 鋼絞線下放鋼圍堰

4臺連續(xù)千斤頂配置2個泵站1個控制站，控制站的原理為通過在千斤頂上安裝位移傳感器，計算機采集傳感器型號使液壓泵站同步控制各千斤頂?shù)膭幼?，保證各點下放時位移偏差在允許范圍內，使得鋼圍堰下放時保持平衡和精確定位。

連續(xù)千斤頂?shù)腻^具具有逆向運動自鎖性，能確保提升過程的安全性，并且構件可在提升過程中任意位置長期可靠地鎖定。

吊箱下放至設計高程后，復核其平面位置和水平位置，如不滿足要求，可通過調節(jié)千斤頂調整水平位置。將螺旋千斤頂安裝在四角的四個護筒外壁與吊箱側板之間的位置，通過千斤頂?shù)目s放來調整圍堰的平面位置。

4.4 鎖定鋼圍堰

鋼圍堰下放確定好標高和平面位置符合設計要求后，可鎖定封底吊桿和下放鋼絞線。封底吊桿為提前安裝好的?32精軋螺紋鋼，鎖定過程可通過控制螺栓的松緊平均分配每根吊桿的拉力。下放鋼絞線則通過在錨具中安裝工作夾片進行鎖定。

5 封底施工

5.1 底板堵漏

潛水員在水下用沙袋填堵鋼護筒與圍堰底板間的縫隙，要求控制堵漏后的縫隙不大于1cm。

5.2 封底混凝土澆筑

完成堵漏后需進行封底混凝土的灌注，采用導管進行水下混凝土的灌注。封底混凝土具有防滲漏、抵抗浮力在吊箱底板形成的彎曲應力和作為承臺的承重模板作用。主墩封底混凝土標號為C25水下混凝土，厚度為2.2m，不分倉一次性澆筑。

封底混凝土采用“剪球法”施工，在導管內放置泡沫隔水塞，小料斗底部用蓋板封堵關口，小料斗由吊車主鉤吊掛，蓋板通過鋼絲繩懸掛于吊車副鉤，利用汽車泵向料斗注入混凝土，料滿后提升副鉤將封堵蓋板拉出，泵車繼續(xù)灌滿料斗。

灌注過程中及時用吊錘測量導管周圍混凝土面標高，計算導管埋深，首封混凝土灌注后，導管埋深在0.6～0.9m之間。

單點澆筑至設計標高后利用吊車轉移料斗至下一個澆筑點，根據(jù)實測結果重新調整導管底口高度，應距混凝土面30cm左右。若導管底口已被埋入，也要將導管底口提至距混凝土面30cm，才能進行首封。

封底混凝土灌注過程中，應根據(jù)灌注量每隔一定時間測一次標高，用以指導導管下料，使混凝土均勻上升。

5.3 圍堰抽水

當封底混凝土同條件養(yǎng)護時間強度到達設計要求后，即可割除吊桿和鋼護筒。割除的同時派潛水員將連通器堵上后從圍堰內往外部抽水。抽水過程中應對圍堰側板和內支撐進行形變觀測，如有不穩(wěn)定、較大的變形應立即停止，處理后方能繼續(xù)抽水。

6 結語

平口資水大橋深水承臺雙壁鋼吊箱圍堰全部由型鋼和鋼板加工而成，結構設計標準化程度高，受力分析成體系，同時考慮了庫區(qū)大水位變化的環(huán)境因素，因此對于庫區(qū)深水高樁的橋梁承臺施工具有參考意義。