主橋墩基礎(chǔ)承臺單壁鋼吊箱圍堰設(shè)計與施工

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①底板

吊箱底板為井字梁結(jié)構(gòu)，由型鋼梁和δ＝8mm鋼板焊接而成。底板平面尺寸為30．956m*14．536m，底板高0.328m，重量為49.47t。樁間設(shè)置縱、橫。［32al字鋼梁，縱梁（順橋向）為主梁，除中梁因間距大、承載重設(shè)置3[32a工字鋼外，其余均為2[32a工字鋼，兩端各設(shè)置2[32a槽鋼。橫梁（順水方向）為次梁，中梁各設(shè)置2[32a槽鋼。縱、橫梁之間設(shè)置的斜撐（除端部吊桿梁外）為[16槽鋼?？v、橫梁之間設(shè)置[75*50*6角鋼加勁肋。吊桿梁設(shè)焊在縱梁（端吊桿梁除外）上為2[32a槽鋼。頂板為δ＝8mm鋼板，頂板與18根鋼護筒相交平面位置各留有直徑為3．064m圓孔洞，以利于下沉吊箱。

②側(cè)板

側(cè)板采用單壁結(jié)構(gòu)，由型鋼和8mm厚鋼板焊制而成。側(cè)板高度方向分為下、上兩層，各層高度分別為6．20m和4．50m。每層分為10塊，其中長邊方向各3塊，短邊方向各2塊。兩層共計20塊。下層長邊側(cè)板分塊尺寸為10．135m*6．20m，每塊重量為8．55t，短邊分塊尺寸為7.181m*6．20m，每塊重6．51t，下層側(cè)板總重77．34t；上層長邊側(cè)板分塊尺寸為

10．135m*4．50m，每塊重4．62t，短邊分塊尺寸為7．181m*4．50m，每塊重3．32t，上層側(cè)板總重41．00t；上、下兩層側(cè)板總重124．56t。分塊的原則主要是便于加工及運輸，避免產(chǎn)生超標變形。吊箱下層側(cè)板與底板及上、下層側(cè)板之間的水平縫和豎縫均采用螺栓連接，縫間設(shè)置10mm（壓縮后為3～4mm）泡沫橡膠墊以防漏水。下層側(cè)板的豎楞（接縫角鋼除外）均為［25a工字鋼，間距為640mm；上層側(cè)板的豎楞為［12工字鋼，間距與下層側(cè)板相同。側(cè)板的水平加勁肋為（接縫角鋼除外）［75*50*6角鋼，間跨450～750mm，隨水深而變化。面板為8mm鋼板。側(cè)板的作用是與底板（包括封底混凝土）共同組成阻水結(jié)構(gòu)，變承臺及部分墩身水上施工為陸上施工，另一用途是兼作承臺施工的外模板。

③吊箱內(nèi)支撐

內(nèi)支撐由內(nèi)圈梁、水平支撐柱及豎向支撐柱三部分組成：

內(nèi)圈梁：內(nèi)圈梁分為上、中、下三層，設(shè)在吊箱側(cè)板內(nèi)側(cè)，高程分別為+4.40m，+2.00m，±0.00m。分別為2[14、2［36a和4[45b工字鋼，內(nèi)圈梁的作用主要是承受側(cè)板傳遞的荷載，并將其傳給水平支撐柱。另一用途作為拼裝側(cè)板的靠模。除下層內(nèi)圈梁與側(cè)板之間采用連接焊縫焊接外，其余均采用間斷焊接；圈梁與水平鋼管支撐柱之間采用連續(xù)焊縫焊接。水平鋼管支撐柱：分為上、中、下三層，分別支撐在三層內(nèi)圈梁上，承受圈梁傳遞的荷載。分別為φ203mm*8mm，φ245mm*8mm和φ299mm*10mm鋼管；水平鋼管支撐柱縱、橫方向交叉設(shè)置，縱向（順橋向）為通長鋼管，縱、橫向水平鋼管支撐柱相交處用支撐連接件連接。豎向支撐柱：豎向支撐柱分為中支撐柱和邊支撐柱。中支撐柱為桁架結(jié)構(gòu)，立桿為4L100*100*10角鋼，水平桿及斜桿均為L75*50*6角鋼。邊支撐柱豎桿為2[18工字鋼，承重水平桿為［16a槽鋼（支承鋼管的），非承重水平桿及斜桿均為L75*50*6角鋼，牛腿水平桿及斜桿均為[18工字鋼。豎向支撐柱的作用主要是支撐水平支撐柱及內(nèi)圈梁。豎向支撐柱底端焊接到底板上，上端分別與上、中、下三層水平鋼管支撐柱的連接件焊接。

④吊箱支吊系統(tǒng)

支吊系統(tǒng)由縱、橫梁、吊桿及鋼護筒組成。支吊系統(tǒng)的作用是承擔(dān)吊箱自重及封底混凝土的重量。

橫梁：橫（順水方向）梁，共計三排，分別設(shè)在鋼護筒頂上，每排橫梁由兩片貝雷組成。貝雷橫梁支點設(shè)專用支座（牛腿）焊接于護筒內(nèi)側(cè)，采用U型螺栓將貝雷固定在鋼護筒內(nèi)側(cè)的專用支座（牛腿）上。貝雷橫梁的作用是支承縱梁，并將縱梁傳遞的荷載（通過護筒）傳給基樁。

縱梁：縱（順橋向）梁設(shè)置在貝雷橫梁上，共12排，每排由2[56b工字鋼（搭設(shè)工作平臺用過的）組成。縱梁的作用是支承吊桿，并將吊桿荷載傳給貝雷橫梁。

吊桿：吊桿由φ32mm精軋螺紋粗鋼筋及與之配套的連接器、螺帽等組成，每個吊箱72根吊桿，重量6.5t。吊桿下端固定到底板的吊桿梁上，上端固定到支架的縱梁上。吊桿的作用是將吊箱自重及封底混凝土的重量傳給支架縱梁。

⑤下沉吊點系統(tǒng)

吊點系統(tǒng)供300t浮吊船安裝吊箱入水時使用。吊點設(shè)在吊箱底層長邊側(cè)板內(nèi)側(cè)內(nèi)圈梁處，每個吊箱設(shè)4個吊點，吊點中心相距15．25m，每個吊點設(shè)兩塊厚度δ＝40mm吊耳板、一根直徑φ115mm承重銷和4[28a加強帶。兩塊耳板中心相距640mm，焊于側(cè)板及內(nèi)圈梁上，并用加勁板加強，耳板上設(shè)直徑φll8mm的圓孔，供安裝承銷使用，4根加強吊帶呈雙

"人'字開布置，焊于側(cè)板外側(cè)豎楞（[25a）上。安裝吊箱時，將一根長吊索（鋼絲繩）分別掛于300t浮吊船的主鉤及吊箱一側(cè)的2個吊點上，將2根短吊索分別掛于對價浮吊船的2個副構(gòu)及吊箱另一側(cè)的2個吊點上。

③吊箱定位系統(tǒng)

鋼吊箱下沉入水后受流水壓力的作用，吊箱圍堰會向下游漂移，為便于及時調(diào)整吊箱位置，確保順利下沉，我們在鋼吊箱圍堰上設(shè)定位系統(tǒng)。定位系統(tǒng)由導(dǎo)向鋼板、定位孔、定位器（短型鋼）及調(diào)位千斤頂組成。導(dǎo)向板為厚度δ＝16mm鋼板，端部制成圓弧，分別焊于吊箱4個角部位的縱、橫內(nèi)圈梁上，導(dǎo)向板端部至鋼護筒外壁之間留一定的空隙；定位孔是利用吊箱底板上靠上游的前排3個護筒孔洞作為定位孔，其位置必須和護筒-5．70m處位置保持一致；導(dǎo)向鋼板及定位孔的作用是控制下沉吊箱的平面位置。調(diào)位時用調(diào)位千斤頂進行。定位是在吊箱下沉到位后，封底混凝土凝固前，為防止水流壓力、波浪力及靠船力等動荷載對自由懸掛的鋼吊箱發(fā)生撓動，影響封底混凝土質(zhì)量而設(shè)置固定裝置。定位主要利用鋼護筒的穩(wěn)定性將下沉到位的鋼吊箱通過定位器與4個角的鋼護筒連成整體達到鋼吊箱的定位。

4．設(shè)計計算

根據(jù)鋼吊箱圍堰施工時段分析進行結(jié)構(gòu)設(shè)計驗算。限于篇幅，在此僅就計算思路簡單介紹，具體計算過程從略。

（1）荷載取值依據(jù)

由《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTJ021-89）荷載組合V考慮鋼吊箱圍堰設(shè)計荷載組合。

水平荷載：∑Hj=靜水壓力+流水壓力+風(fēng)力+其他；

豎直荷載：∑Gj=吊箱自重+封底混凝土重+浮力+其他；

其中：單位面積上的靜水壓力按10kN／平方米計，水壓隨高度按線性分布；

流水壓力按橋址斷面設(shè)計流速：V設(shè)=1．00m/s；

風(fēng)速取設(shè)計風(fēng)速：V風(fēng)＝2．50m／s；

封底混凝土容重：γ=24kN／立方米；

水的浮力γw=10kN／立方米。

（2）計算內(nèi)容

①吊箱拼裝（包括滑移入水、浮運）下沉計算；

②吊箱結(jié)構(gòu)設(shè)計計算；

③封底混凝土施工階段計算；

④抽水后吊箱止浮計算。

（3）計算

綜合工況條件分析和計算內(nèi)容，對鋼吊箱各部分取最不利受力工況進行計算：

①底板主要承受封底混凝土重量和吊箱自重。底板受力以豎向荷載為主，其最不利受力工況應(yīng)為封底混凝土澆注階段，此時底板受力荷載組合取封底混凝土重+吊箱自重+浮力進行驗算。此外還要對首節(jié)吊箱滑移入水及整體起吊下沉等階段底板受力情況進行復(fù)算。

②肥側(cè)準板柿以獎承接受興水勿平稅荷達載想為地主特，現(xiàn)其狀最嬸不值利帆受泛力捆工柔況捷為解抽統(tǒng)水疼階筋段忌，惹取腸此捷工擾況爭受田力壟荷辣載投組奪合沒進具行蔥側(cè)魯板醋計例算賠?？祩?cè)浸板技計銳算嫁包詠括篩楞謹、壓水廢平茅加緩勁鐵肋裁、婆面督板殘、亡接工縫燈螺寨栓監(jiān)及棒側(cè)舒板掃焊燈縫吉等細物為件話的燕內(nèi)腿力洪、信變柜形腫及培應(yīng)堤力暫計刪算碎。網(wǎng)另摟外樓，合還巴要沫對秀吊偷箱沿滑防移噴入屬水塞、附整本體僅起煤吊壺下副沉戀、域吊心箱?；斓湍滞怜B封廣底尤及輕承療臺讀施短工隙等付階曠段調(diào)側(cè)魯板偶受虛力鍵情謊況奴進出行抱復(fù)杏算享，持進饒行敗多搏重膛控駝制曬設(shè)寺計踢。

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皮⑧扣抗達浮鴿計壓算惱分遇兩億個扣階療段列：腫一鉗個逼階日段隸是約吊捐箱塵內(nèi)罷抽興完腥水桃后體澆扭筑紀承咽臺唐混擱凝磚土尼前表，盤另天一縫個弄階奧段桐是散澆凱筑此完同承毒臺票混彎凝鞋土澡后蹦承傳臺型混葵凝或土環(huán)初么凝臣前夫；撥分影別驅(qū)計纏算慎封漂底偉混綁凝衡土消與柜鋼栗護敬筒軍間蓬粘霜結(jié)摘力棟及借吊揀箱摘圍境堰址的澆上邊浮念力耽，膊使開其禾滿懂足孔下乘式據(jù)要凈求理：

⑨封底混凝土強度驗算：封底混凝土主要承受吊箱、封底混凝土、承臺混凝土的自重和浮力，以豎向荷載為主。驗算分兩階段進行，階段劃分同抗浮計算，選取最不利荷載組合進行控制，驗算封底混凝土周邊懸臂時之拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，以及中間混凝土之拉應(yīng)力和剪應(yīng)力。

三、施工工藝流程

施工工藝流程見圖2。

四、鋼吊箱施工

22號（23號）主墩承臺施工鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)尺寸大、自重大，目前在單壁鋼吊箱中位居國內(nèi)第一，受加工、運輸和現(xiàn)場環(huán)境制約，造成施工環(huán)節(jié)多、施工難度高。針對現(xiàn)場實際，在完善結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計的同時，我們對鋼吊箱的施工采用了靈活多變的施工方法，取得了顯著成效。

1．鋼吊箱加工

以鋼吊箱的結(jié)構(gòu)構(gòu)造看，底板、側(cè)板是吊箱加工的主要部分，而內(nèi)支撐、支吊系統(tǒng)多以標準件為主，加工量較小。根據(jù)施工組織要求，吊箱要提前進行設(shè)計和加工。吊箱加工場地選在橋址上游江邊的修船廠，廠內(nèi)有加工車間，距江邊150m，江邊并有簡易修船船臺可供利用。底板加工在簡易船臺滑道上進行，加工前在船臺滑道搭設(shè)加工平臺，在平臺上加工底板，底板加工首先將整個底板的縱、橫型鋼梁焊成井字梁，然后在井字梁頂面焊接δ＝8mm鋼板；為了便于吊箱浮運，底板上護筒及吊桿的孔洞暫不開孔；底板平面尺寸30.956m*14.536m，高度為0．328m，重量（未開孔時）為57.80t，因塊件較大，加工時按程序分區(qū)焊接，防止超標變形；底板加工完后直接在其上面拼裝底層內(nèi)支撐系統(tǒng)及底層側(cè)板。側(cè)板加工在加工車間前面的混凝土地面的場地上進行，加工前在地面上用型鋼及鋼板搭設(shè)加工平臺，在平臺上加工側(cè)板，加工時嚴格按施工圖分塊尺寸進行加工，為防焊接時翹曲變形，采用型鋼梁、定位卡及螺旋千斤頂均勻施壓焊接；側(cè)板加工完試拼檢驗合格后，分塊裝車（或裝船）運至拼裝現(xiàn)場。內(nèi)支撐系統(tǒng)的豎向支撐柱及連接件均在加工車間內(nèi)加工，內(nèi)圈梁及水平支撐

鋼管均購買成品。吊箱支吊系統(tǒng)的貝雷梁、工字鋼梁均為鉆孔施工平臺舊料，吊桿為φ32mm精軋螺紋粗鋼筋購買成品?，F(xiàn)場拼裝時直接調(diào)用。吊相加工質(zhì)量以《鋼模板質(zhì)量標準》為依據(jù)。為保證加工質(zhì)量，制定了嚴格的加工工藝規(guī)程和質(zhì)量體系。

2．吊箱拼裝及下沉

吊箱拼裝及下沉均分兩次進行。吊箱底板、底層側(cè)板及底層內(nèi)支撐加工完后，即可在加工場地的船臺的滑道上拼裝底層鋼吊箱，并安設(shè)滑移設(shè)備，拼裝完畢，起動滑移設(shè)備將底層吊箱滑移入水，并用1200馬力拖輪頂推浮運至橋位，然后用300t浮吊船安裝下沉。底層吊箱下沉到預(yù)定位置后，安裝支吊系統(tǒng)并將吊箱懸掛其上（300t浮吊移位至另一個墩位，準備

下沉另一個鋼吊箱，隨后利用50t浮吊拼裝中、上層內(nèi)支撐及上層側(cè)板，拼裝完后，待另一個底層吊箱下沉完后，300t浮吊移來再下沉整體吊箱至設(shè)計高程。使用一套設(shè)備安裝下沉兩個鋼吊箱，先、后穿插施工。

3．吊箱定位與堵漏

吊箱沉至設(shè)計高程后，復(fù)核其平面位置，如不滿足要求，可將千斤頂安放在四個角的4個護筒外壁與吊箱側(cè)板之間調(diào)整吊箱位置，待其滿足要求后，在四個角的4個護筒與吊箱側(cè)板之間用定位器（短型鋼）焊接定位。然后潛水員下水，將底板堵漏封板緊固到護筒上。每個護筒孔洞堵漏封板由4塊弧形鋼板用螺栓拼成一個環(huán)形板，下沉吊箱前，將封板初步安設(shè)在底板護筒洞口周圍，此時封板的內(nèi)徑應(yīng)大于底板洞口直徑以利于吊箱下沉。

4．灌注封底混凝土

封底混凝土的作用一是作平衡重的主體，二是防水滲漏，三是抵抗水浮力在吊箱底部形成的彎曲應(yīng)力；四是作為承臺的承重底模。封底混凝土灌