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        深水橋梁基礎(chǔ)施工中拼裝式鋼吊箱的應(yīng)用

        2022-05-11 13:13:56張問珣石磊
        交通世界 2022年10期
        關(guān)鍵詞:吊箱鋼護筒深水

        張問珣,石磊

        (1.中虔建設(shè)集團有限公司,江西贛州 341000;2.江西幸福建筑有限公司,江西贛州 341000)

        0 引言

        鋼吊箱是深水橋梁基礎(chǔ)承臺施工常用的圍護結(jié)構(gòu),其底板和部分側(cè)板屬于一次性耗材,無法周轉(zhuǎn)使用,而且水下部分鋼吊箱大多由潛水員水下拆除,材料損耗量大、施工成本高、施工風(fēng)險高。為降低施工工程量,保證施工質(zhì)量,大部分深水橋梁基礎(chǔ)高樁承臺鋼吊箱采用預(yù)制形式,現(xiàn)場拼裝。可見,研究深水橋梁高樁承臺基礎(chǔ)施工中拼裝式鋼吊箱的應(yīng)用,使其結(jié)構(gòu)在水上拆除后還能二次周轉(zhuǎn)使用,對提升工程質(zhì)量及降低施工成本具有一定的實踐指導(dǎo)意義。

        1 工程概況

        某橋梁北岸深水區(qū)引橋承臺均按高樁承臺設(shè)計,承臺底標高和封底混凝土底標高分別為-1.4m和-2.2m,承臺為尺寸9.1m×8.0m×3.5m的矩形圓弧倒角結(jié)構(gòu),工程所在區(qū)域水面開闊,水域內(nèi)河床覆蓋層均為中細砂和淤泥層,潮位在-2.85~3.36m之間,水深4.5~7.8m,水位變化不大;工程所在區(qū)域為典型季風(fēng)區(qū),施工期內(nèi)平均風(fēng)速35.1m/s,最大浪高2.45m。承臺施工工程量大,水面下承臺底標高距河床面較高。結(jié)合類似工程施工經(jīng)驗,本工程深水橋梁基礎(chǔ)承臺施工擬采用拼裝式鋼吊箱法。

        2 鋼吊箱總體施工方案

        鋼吊箱臨時結(jié)構(gòu)主要為橋梁承臺施工提供陸地施工環(huán)境,由于本深水橋梁承臺基礎(chǔ)工程量大、水位高,工期緊,故鋼吊箱底模采用預(yù)制鋼筋混凝土板拼接施工,待承臺澆筑結(jié)束并達設(shè)計強度后將鋼吊箱側(cè)壁拆除。為防止?jié)q潮過程中河水從鋼吊箱頂流入吊箱內(nèi),其側(cè)模高應(yīng)按7.5m確定,采用C50水下混凝土并按80cm厚度封底,且因鋼吊箱和封底混凝土之間黏結(jié)力無法滿足承臺混凝土荷載要求,故需在鋼護筒外增設(shè)剪力件并伸入封底混凝土。

        綜合考慮潮位、鋼吊箱內(nèi)排水、承臺混凝土澆筑前后施工情況,應(yīng)分為5個工況進行鋼吊箱受力驗算,分別為:①完成鋼吊箱下放加固后澆筑封底混凝土;②待封底混凝土達到設(shè)計強度且潮位較低時鋼吊箱內(nèi)抽水;③待封底混凝土達設(shè)計強度且潮位較高時鋼吊箱內(nèi)抽水;④潮位低時承臺混凝土澆筑施工;⑤潮位高時承臺混凝土澆筑施工。其中①為鋼吊箱板受力最不利工況;③④為鋼吊箱側(cè)模荷載最不利工況,考慮到本橋梁封底混凝土澆筑結(jié)束后拆除吊掛系統(tǒng),僅憑鋼護筒和封底混凝土之間的黏結(jié)保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,為此,必須進行③④工況下封底混凝土的受力驗算。

        采用MIDAS有限元分析軟件進行③④工況下側(cè)模、底板受力分析[1],仿真計算結(jié)果詳見表1,根據(jù)仿真結(jié)果,各桿件在③④工況下組合應(yīng)力均比允許應(yīng)力值188.5MPa小,受力符合設(shè)計要求;允許撓度值為L/500,桿件最小長度L為7.5m,則允許撓度值為15mm,整體結(jié)構(gòu)位移量最大值為7mm,符合設(shè)計要求。

        表1 側(cè)模、底板受力仿真計算結(jié)果

        3 拼裝式鋼吊箱施工

        為方便鋼吊箱拼裝施工,在鋼護筒上搭設(shè)臨時拼裝平臺,125B型鋼貫穿鋼護筒作為承力梁,且臨時平臺必須搭設(shè)在最高潮水位之上,以保證施工過程不受潮水影響。

        3.1 鋼吊箱拼裝

        通過汽車吊進行底板初步拼裝,吊裝前應(yīng)對四塊底板分別編號,安裝到位后通過手拉葫蘆和翹桿進行位置微調(diào),保證底板位于同一平面。底板吊裝結(jié)束后,將板間預(yù)埋件牢固焊接,再將精軋螺紋鋼吊桿穿入吊裝孔,用膠布將套管與底板間的接縫包裹密實,隔離混凝土澆筑過程。完成底板拼裝后采用全站儀和鋼尺將模板安裝輪廓線、位置控制線標出,再通過70t履帶吊分塊分層進行吊箱側(cè)模拼裝,模板拼接縫間裝入10mm厚的密封橡膠條后再均勻涂刷1.0~1.5mm膠水黏接,增強密封性和防水性。完成第一層鋼吊箱拼裝后應(yīng)精確定位吊箱位置,確保吊裝位置和垂直度。為順利拆除底板縱梁工字鋼和槽鋼,應(yīng)在工字鋼及槽鋼兩端提前栓接鋼絲繩。

        3.2 模板下放定位

        模板吊掛系統(tǒng)包括分配梁和吊桿兩部分,分配梁為140B雙拼,吊桿則采用精軋螺紋鋼,在鋼護筒頂部設(shè)置2個分配梁,梁間放置液壓千斤頂。完成吊掛系統(tǒng)設(shè)置后吊箱承力便從臨時拼裝平臺轉(zhuǎn)向吊掛系統(tǒng)。模板下放在吊掛系統(tǒng)檢驗合格后且退潮時進行,同時將8臺50t千斤頂分別設(shè)置在鋼護筒頂分配梁之間多點下放作業(yè),以保證模板下放施工全過程中吊箱始終位于水面以上。

        模板下放時先在下層分配梁頂端鎖死精軋螺紋鋼,并放松上層分配梁頂端,確保各臺千斤頂負荷均衡的情況下頂升千斤頂;調(diào)整分配梁狀態(tài),鎖死上層分配梁頂端精軋螺紋鋼,放松下層分配梁頂端;逐步卸載千斤頂負荷,并緩慢下放模板。重復(fù)上述過程,直至承臺模板下放至設(shè)計標高,并鎖死下層分配梁頂端精軋螺紋鋼。待完成吊箱下放后焊接模板、鋼護筒和鋼管樁,保證在水波影響下吊箱模板結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

        3.3 封底混凝土施工

        本深水橋基礎(chǔ)施工鋼吊箱封底混凝土采用C50水下混凝土,導(dǎo)管水下澆筑,封底厚度為80cm,混凝土澆筑方量為52.6m3。

        拆除吊桿后,鋼吊箱主要依靠封底混凝土和鋼護筒間的黏結(jié)力保持穩(wěn)定,還應(yīng)在封底混凝土頂面以下10cm處鋼護筒上焊接剪力件,以增強封底混凝土和鋼護筒間的握裹力[2],每個剪力件主要由φ28鋼筋和φ16鋼筋加強圈構(gòu)成(大樣圖詳見圖2),各鋼護筒上16個剪力件均以雙面焊接方式直接焊接于鋼護筒側(cè)壁。在預(yù)制混凝土板時,應(yīng)使鋼護筒孔洞直徑比鋼護筒直徑大出20cm。為防止混凝土澆筑時發(fā)生泄漏,應(yīng)封堵混凝土底板和鋼護筒之間10cm的空隙。

        圖2 剪力件大樣圖(單位:mm)

        在鋼護筒邊緣50cm位置設(shè)置4根導(dǎo)管,通過拔板法封底后,采用臥泵泵送混凝土入導(dǎo)管分次對稱澆筑封底混凝土,導(dǎo)管由內(nèi)徑φ275mm、壁厚8mm的無縫鋼管制成,管段間通過快速螺紋接頭連接,并通過臨時導(dǎo)管卡固于操作平臺。水下澆筑用封底混凝土由生產(chǎn)能力120m3/h的拌和站拌制,由大集料斗集料后通過溜槽分配至小料斗。為確保澆筑施工質(zhì)量,應(yīng)在落潮時進行水下混凝土澆筑施工,完成導(dǎo)管封底后應(yīng)及時補料,并將同一導(dǎo)管2次灌入混凝土?xí)r間間隔控制在1/2h以內(nèi)。封底混凝土厚度為0.8m,為保證導(dǎo)管埋深及順利灌注,在施工過程中不得隨意提升導(dǎo)管,待全部測點標高均達到設(shè)計要求后,結(jié)束灌注施工。

        3.4 吊掛系統(tǒng)及模板拆除

        待封底混凝土強度達22MPa后封閉連通器,并在低潮位時進行吊箱抽水,完成抽水后拆除吊掛系統(tǒng)。在回收吊桿時先擰松鋼護筒頂分配梁螺母,再擰松承臺底承重分配梁螺母,抽出吊桿后使下承重系統(tǒng)落入水中,逐根收回。

        完成封底混凝土澆筑并拆除吊掛系統(tǒng)后,即完成承臺圍堰安裝,承臺施工完全在“陸地”狀態(tài)下進行,待承臺混凝土強度達到設(shè)計要求后拆除模板,通過履帶吊由上至下分塊拆除承臺鋼吊箱側(cè)板,承臺底板將作為承臺封底混凝土的組成部分而不再拆除。

        4 結(jié)語

        綜上所述,該深水橋梁承臺基礎(chǔ)施工所使用拼裝式鋼吊箱結(jié)構(gòu)底板及承臺基礎(chǔ)以下側(cè)板均能拆除,二次利用,且安裝拆卸快速簡便,鋼吊箱拼裝施工過程全部在臨時拼裝平臺進行,無須潛水作業(yè),能有效防止潮水對拼裝施工的不利影響,確保鋼吊箱拼裝精度,封底混凝土中剪力件的設(shè)置能顯著提升水下混凝土和鋼護筒黏結(jié)力,大幅降低施工風(fēng)險和施工成本。

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