某特大橋主墩首節(jié)鋼套箱沉放技術(shù)

1、阜六高速公路淮河特大橋主墩首節(jié)鋼套箱千斤頂法沉放技術(shù)中港二航局四公司 方頂 廖正根 摘 要 淮河特大橋主墩首節(jié)鋼套箱重150t，在現(xiàn)場分片拼裝后，采用千斤頂起吊下放，取得了成功，其起吊下水技術(shù)有獨到之處，本文著重進(jìn)行了介紹。關(guān)鍵詞：淮河特大橋、主墩、首節(jié)鋼套箱、沉放1 工程概況淮河特大橋主橋為59+100+59米預(yù)應(yīng)力混凝土變截面直腹板連續(xù)箱梁，上構(gòu)為雙幅單箱單室箱形截面。主墩采用16根直徑1.8米長70米灌注摩擦樁基礎(chǔ)，主墩墩身采用米截面的箱形空心墩身，雙幅采用一個整體承臺。主橋主墩位于淮河中，其承臺為左右幅整體式鋼筋砼結(jié)構(gòu)，承臺平面形狀為菱形，長向尺寸28米，寬12米，承臺厚度為5米。承臺

2、頂標(biāo)高為+13.1米（黃海高程系統(tǒng)，以下同）。2. 承臺施工總體思路根據(jù)本工程的特點及施工環(huán)境，本工程按以下思路組織施工：、先利用鋼護(hù)筒承重搭設(shè)平臺進(jìn)行樁基施工，之后安裝套箱進(jìn)行承臺施工。、由于受到通航條件的限制，水上起重僅能依靠30噸的起重船，故鋼套箱采用分片加工，現(xiàn)場拼裝成節(jié)，分節(jié)下水的施工工藝。其中首節(jié)鋼套箱重約150噸，其起吊沉放入水是本工程施工的一個難點。、為加快鋼套箱沉放速度，鋼套箱拼裝前，先用挖泥船將墩位處挖除了幾米的覆蓋層，并將下沉過程中需要割除的鋼護(hù)筒內(nèi)的樁頭砼提前鑿除，提前搭設(shè)好拼裝和起吊平臺。3. 鋼套箱設(shè)計結(jié)構(gòu)形式主墩鋼套箱底標(biāo)高取為+5.7m，鋼套箱總高度為+15.8

3、m，封底厚度為2.2m，總重約300t。鋼套箱分三節(jié)制作，其中第一節(jié)高度7.1m，為雙壁形式，重約150噸，分成14片；第二節(jié)高度7.2m，為雙壁形式，重約126.1噸。由于鋼套箱內(nèi)壁兼作承臺模板，考慮到鋼套箱安裝時的誤差，為確保承臺的理論位置，設(shè)計時鋼套箱平面內(nèi)口尺寸按承臺尺寸放大了10cm。鋼套箱結(jié)構(gòu)詳見下圖。4 鋼套箱加工、拼裝4.1鋼套箱加工由鋼結(jié)構(gòu)加工專業(yè)廠家在橋址附近硬化的場地上進(jìn)行加工。由于現(xiàn)場起吊能力有限，無法實行整節(jié)起吊，根據(jù)鋼套箱的重量、結(jié)構(gòu)形式及現(xiàn)場起吊能力，首節(jié)及第二節(jié)鋼套箱均分14塊加工，第三節(jié)鋼套箱分8塊加工。每片鋼套箱共分若干單元塊加工，加工好后進(jìn)行編號，然后拼裝

4、成塊。為確保加工質(zhì)量，每單元塊加工時須進(jìn)行現(xiàn)場放樣。鋼套箱加工質(zhì)量按照規(guī)范要求及設(shè)計要求進(jìn)行。4.2首節(jié)鋼套箱拼裝由于首節(jié)鋼套箱無法實現(xiàn)整體起吊，須在現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，因此鋼套箱拼裝前須在墩位處搭設(shè)首節(jié)鋼套箱拼裝平臺，在拼裝平臺搭設(shè)之前，先用挖泥船將墩位處河床底標(biāo)高挖至+10.0m左右，以加快鋼套箱的沉放進(jìn)度。根據(jù)現(xiàn)場實測，淮河水位為+18.0m，將首節(jié)鋼套箱拼裝平臺頂標(biāo)高定位+19.0m。將鋼護(hù)筒與鋼管樁平聯(lián)標(biāo)高改為+19.0m，平聯(lián)焊接好后，在平聯(lián)上進(jìn)行測量放線，放出鋼套箱的理論位置，根據(jù)施工圖紙在平聯(lián)上焊好限位塊。利用型鋼通過平聯(lián)鋪設(shè)腳手板搭設(shè)簡易操作平臺，平臺搭設(shè)詳見下圖。首節(jié)鋼套箱加工好

5、后，通過25t吊車吊至臨時碼頭旁，然后通過30t浮吊吊至現(xiàn)場進(jìn)行拼裝。首節(jié)鋼套箱第一塊起吊后進(jìn)行初步定位，通過葫蘆進(jìn)行精確定位，確保鋼套箱平面位置及垂直度符合規(guī)范要求。定位好后用型鋼固定在鋼護(hù)筒和鋼管樁上。起吊第二塊鋼套箱進(jìn)行定位，與第一塊鋼套箱進(jìn)行點焊，精確定位后固定在鋼護(hù)筒和鋼管樁上，然后進(jìn)行拼縫焊接，豎向焊縫借助吊籃或爬梯進(jìn)行焊接，依次類推將首節(jié)鋼套箱其余塊拼裝好。最后一塊即合攏塊的選擇十分重要，為確保合攏塊能夠順利吊進(jìn)兩側(cè)已拼好的鋼套箱內(nèi)，應(yīng)選擇里口尺寸小，外口尺寸大的塊件作為合攏塊；如果選擇里口尺寸和外口尺寸相同的塊作為合攏塊，將成倍增加了鋼套箱合攏難度。首節(jié)鋼套箱拼裝見下圖。5.

6、首節(jié)鋼套箱起吊下放5.1首節(jié)鋼套箱起吊方案構(gòu)思首節(jié)鋼套箱重量大，為150t，其起吊下放是本工程的一個難點，經(jīng)過認(rèn)真構(gòu)思，初步擬訂了以下四種方案：5.1.1方案一：三角吊架葫蘆起吊下放法通過四周共12根鋼護(hù)筒焊接12個吊架，每個吊架上掛一個20t的葫蘆，焊接吊耳，通過12個20t葫蘆起吊將鋼套箱下放到位。其起吊示意圖詳見下圖。其方案已在我國縱多橋梁中成功應(yīng)用，該方法的優(yōu)點：充分利用了鋼護(hù)筒做起吊支架，不需要采用萬能桿件、貝雷架等特種材料，只需采用少量型鋼就可實現(xiàn)首節(jié)鋼套箱沉放。其缺點為：需要20t葫蘆12個，不夠經(jīng)濟；由于葫蘆多，需要的操作人員也多，且下放時操作人員很難控制各葫蘆受力均勻，下放過

7、程不夠安全；吊架焊接工作量大，施工難度也較大。5.1.2 方案二：貝雷架吊架葫蘆起吊下放法通過前后兩排共10根鋼護(hù)筒搭設(shè)5榀貝雷架，每榀貝雷架由兩排貝雷架組成，每排貝雷架長12m，每榀貝雷架之間用型鋼作剪刀撐聯(lián)成整體，在每榀貝雷架兩段頂部安裝一個反壓梁，反壓梁中部下端焊一個吊耳，每個吊耳上掛一個20t葫蘆進(jìn)行起吊。該方法與方案一相比起吊支架安全，型鋼用量小，且焊接工作量較小。但該方法具有以下缺點：需要20t葫蘆10個，貝雷架40片，不夠經(jīng)濟；下放過程中葫蘆受力不均勻，葫蘆受力不安全；需對10根鋼護(hù)筒頂部進(jìn)行找平，其工作量較大。5.1.3 方案三：貝雷架平臺卷揚機起吊下放法通過四菱角鋼護(hù)筒搭設(shè)兩

8、榀貝雷架（每榀由四排貝雷架組成）作為起吊平臺，每榀貝雷架頂部兩端各安裝一臺10t卷揚機（鋼絲繩走6道）進(jìn)行起吊。本方法的優(yōu)點如下：操作工人較安全；鋼護(hù)筒頂部找平工作量較小；由于卷揚機較少，各卷揚機受力容易控制，起吊較安全。但該方法存在如下缺點：需要10t卷揚機4臺，貝雷架32片，不夠經(jīng)濟；受凈空高度影響，卷揚機導(dǎo)向輪不好設(shè)置，且要對鋼套箱的導(dǎo)向輪受力處進(jìn)行局部加強。5.1.4 方案四：貝雷架千斤頂起吊下放法通過四菱角鋼護(hù)筒搭設(shè)兩榀貝雷架（每榀由四排貝雷架組成）作為起吊平臺，在鋼套箱工字梁上4個焊接倒牛腿，每個牛腿上安裝2根精軋螺紋吊帶，通過螺旋千斤頂起吊下放，起吊示意圖詳見下圖：該方法具有以下

9、優(yōu)點：充分發(fā)揮了精軋螺紋粗鋼筋抗拉好的優(yōu)點，起吊安全系數(shù)較大；采用50t螺旋千斤頂操作，容易控制各千斤頂?shù)氖芰?，操作人員及起吊系統(tǒng)本身比較安全；只需對4根鋼護(hù)筒進(jìn)行初步找平，搭設(shè)起吊平臺比較方便；需要8個50t螺旋千斤頂、60m精軋螺紋粗鋼筋及20套錨具、錨墊板和32片貝雷架(所有材料現(xiàn)場均有)，比其它方案經(jīng)濟。不利之處需在鋼套箱工字梁部焊4個倒牛腿。由于現(xiàn)場貝雷架較多，同時考慮到在上部結(jié)構(gòu)施工時需要8個50t螺旋千斤頂及大量精軋螺紋粗鋼筋，首節(jié)鋼套箱起吊采用方案四進(jìn)行。5.2 首節(jié)鋼套箱起吊下放入水鋼套箱拼裝好后，拆除鋼套箱與鋼護(hù)筒的連接，設(shè)置導(dǎo)向桿，以控制鋼套箱下沉?xí)r的平面位置，采用8根直

10、徑為32mm的精軋螺紋粗鋼筋（其中四根作為保險吊帶）利用8臺50t螺旋千斤頂同時起吊，精軋螺紋粗鋼筋下端錨固在鋼套箱的倒牛腿上，上端錨固在貝雷架上面的分配反壓梁上，使鋼套箱整體脫離鋼護(hù)筒平3-5cm，靜隔十分鐘后無異樣情況發(fā)生，割除底端平聯(lián)，通過千斤頂不斷變換行程緩慢使鋼套箱整體均勻下降，入水約2.4m后，吊帶不承受拉力，此時浮力與首節(jié)鋼套箱重量平衡，拆除吊帶，割除倒牛腿。向鋼套箱內(nèi)注水約1.6m高，此時鋼套箱入水深度為4.0m。5.3 首節(jié)鋼套箱起吊下放注意事項、首節(jié)鋼套箱起吊下放前要提前焊好鋼套箱定位架，確保鋼套箱沉放到位后其平面偏位及垂直度滿足規(guī)范及設(shè)計要求。、由于首節(jié)鋼套箱重，起吊時單

11、個倒牛腿受力較大，為確保首節(jié)鋼套箱起吊下放過程中不因應(yīng)力集中而遭受破壞，倒牛腿應(yīng)焊接在鋼套箱工字箱梁（安裝鋼套箱鋼管支撐用）與鋼套箱環(huán)板結(jié)合部位。、倒牛腿的焊接高度要進(jìn)行專門的計算，確保首節(jié)鋼套箱下放入水處于自浮狀態(tài)時，倒牛腿的底面在水面以上。倒牛腿的大小也要進(jìn)行專門設(shè)計，受力安全系數(shù)在2.6以上，且確保每個倒牛腿上能夠安裝2根吊帶，且其間距不影響千斤頂操作。、首節(jié)鋼套箱下放前，要對起吊平臺、倒牛腿焊縫、千斤頂及精軋螺紋粗鋼筋進(jìn)行檢查，確保施工安全。、首節(jié)鋼套箱過程中，由專人進(jìn)行統(tǒng)一指揮，確保各千斤頂操作人員施工協(xié)調(diào)，鋼套箱四角均勻下放，從而確保各千斤頂和倒牛腿基本均勻受力。6總結(jié) 、鋼套箱設(shè)計前作了充分的技術(shù)準(zhǔn)備工作，如將鋼套箱的施工工藝、現(xiàn)場起吊能力、樁頭頂標(biāo)高、施工水位等提供給設(shè)計院，確保了設(shè)計好的鋼套箱能夠很好滿足現(xiàn)場施工。、由于各節(jié)鋼套箱拼裝時合理地選擇了合攏塊，這樣極大地加快了鋼套箱的拼裝速度，減小了施工難度。、實踐證明，每個倒牛腿上設(shè)置2根吊帶十分必要，在一個主墩首節(jié)鋼套箱下放過程中，其中一根精軋螺紋粗鋼筋因與螺母絲牙不配套，造成鋼套箱下放一半左右憋勁而無法沉放，后來通過保險吊帶受力，將憋勁吊帶割斷后才順利下放到位。、在首個首節(jié)鋼套箱下放前，項目部召開會議進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)交底，并對