双壁钢套箱围堰施工方案

基础工程鹤岗至大连高速公路小沟岭（黑吉界）至抚松段双壁钢套箱围堰专项施工方案编制：复核：审核：中交路桥鹤大高速公路ZT03标段项目经理部页脚内容目录1 工程概述 (1)2 技术准备 (1)2.1内业准备 (1)2.2外业准备 (2)3 人员组织 (3)4 材料及制作要求 (4)4.1材料要求 (4)4.2双壁钢套箱制作拼装要求 (4)4.3壁钢套箱制作拼装允许误差 (4)5 主要设备、机具选型 (5)6钢套箱围堰专项施工方案 (6)6.1钢套箱施工工艺流程 (6)6.2双壁钢套箱的设计 (7)6.3钢套箱沉放系统设计及安装 (10)6.3.1 第一层钢套箱拼装下沉 (11)6.3.2钢套箱下沉步骤 (12)6.4钢套箱封底 (13)6.5钢套箱排水 (15)6.6拆除钢套箱悬吊系统及套箱回收 (15)7 钢套箱质量控制及检验标准 (15)7.1双壁钢套箱制作加工 (15)7.2双壁钢套箱沉放 (16)7.3封底混凝土 (16)8 钢套箱施工常见问题与处理措施 (17)围堰抗浮计算 (18)双壁钢套箱施工方案1 工程概述钢套箱顾名思义是套在永久结构外面的临时结构，起到围堰作用。

钢套箱为桥梁基础及下部构造水上施工作业中常用的一类围护结构形式，尤其适合于大河流中的深水基础，能承受较大的水压，保证基础全年施工安全度汛。

特别是在一些施工条件困难或受水文、地形、地质条件限制而无法采用钢板桩、筑岛围堰等围护结构的条件下，钢套箱更显示出了其优越性。

常用的钢套箱分单壁和双壁两种，由于单壁钢套箱刚度差，一般深水基础较少采用，实际工程中大部分情况下采用双壁钢套箱。

钢套箱围堰是一种无底结构，下沉后底部着床或嵌入河床，然后用水下混凝土封底，排水后形成围堰。

钢套箱平面形状可根据承台形状加工成圆形、矩形、也有其他形状。

立面分层，平面分块。

堰壁钢壳由有加劲肋的内外壁板和多层水平桁架所组成。

堰壁底端设刃脚，以利切土下沉。

在堰壁内腔，用隔舱板将其对称地分为若干个密封的隔舱，以利于下沉和排水。

本标段内黄泥河大桥、牡丹江大桥为水中桥。

其中黄泥河大桥7#墩处水深达6m；牡丹江大桥11#墩处水深达6m，故决定采用双壁钢套箱围堰施工水中墩承台。

2 技术准备2.1 内业准备(1)方案选择钢套箱施工分为先桩后堰法和先堰后桩法，本项目为节省工期，决定采用先桩后堰法进行施工。

此法是先搭设钻孔平台进行钻孔桩施工，钻孔桩施工结束后，钢套箱借助钻孔平台拼装下水。

接高桩基钢护筒作为钢套箱悬吊系统的承重立柱，在承重立柱上安装悬吊系统主梁（贝雷梁或型钢），主梁上安装横梁（多为型钢），横梁上安装导链或千斤顶。

利用钻孔平台拼装首节钢套箱，并于套箱与钢护筒之间焊接导向架，以便克服水流冲击影响，保证下沉位置准确。

然后用导链或千斤顶将首节套箱提起，拆除套箱下部的钻孔平台，下沉钢套箱入水至自浮状态，继续拼装第二节钢套箱，然后注水下沉，直至钢套箱着床。

钢套箱着床后使用长臂挖掘机、抓斗或空气吸泥机继续下沉至设计高程，清底后在刃脚内外抛填沙袋或片石，然后对钢套箱进行封底。

（2）明确设计要求双壁钢套箱多采用工厂加工，现场拼装的方法，为便于运输和拼装一般立面分层高度不大于3m，平面分块长度不大于5m，壁厚0.8～1.5m。

节段采用高强螺栓连接，并设置橡胶止水带用于止水密封。

同时分设多个横向互不通水的隔水仓，以便在下沉过程中根据施工需要分仓对称灌水。

顶部标高较施工期最大洪水位高出50～70cm，底部标高应保证封底混凝厚度要求即可，封底混凝土厚度按相关公式进行计算，本标段钢套箱封底混凝土厚度为1.5m；同时需对结构强度、刚度及稳定性进行检算，编制专项施工方案，并报监理单位审批。

（3）对全体施工人员进行技术交底和岗前技术培训。

由于双壁钢套箱施工难度大、技术要求高，且大部分为水上作业，因此必须做好技术交底及岗前培训工作。

2.2 外业准备（1）双壁钢套箱的加工与试拼在工厂按预定的分块制作双壁钢吊箱，编号贮存，完工后在加工场附近进行试拼，并进行焊接质量检查和水密试验。

（2）搭设拼装平台钻孔桩施工完成后，拆除原有钻孔桩施工平台，接高桩基钢护筒作为悬吊系统的承重立柱。

（3）钢套箱起重牛腿套箱起重牛腿设置在距套箱顶60cm处，分别对称布置在套箱面板的外壁和内壁。

图2.2-1 钢套箱悬吊系统起重牛腿示意图3 人员组织施工人员结合既定施工方案、机械、工期要求进行合理配置，拟投入施工的项目部主要管理人员见下表3-1；所需施工人员需求计划见表3-2 劳动力需求计划表（本表仅列出2014年需求计划）。

表3-1主要人员配置表其中施工负责人、技术主管、工班长、技术人员、安全员等主要岗位和关键性岗位管理人员和生产作业人员必须由本企业正式职工担任，其他岗位可根据工程情况适当配备劳务工人。

起重机械、场内机械驾驶、电工、焊工、混凝土工等特殊工种作业人员必须持证上岗。

4 材料及制作要求4.1材料要求双壁钢套箱采用的钢材和焊接材料的品种规格、化学成分及力学性能必须符合设计和有关规范技术要求，具有完整的出厂材料合格证明。

4.2双壁钢套箱制作拼装要求双壁钢套箱加工时必须按设计尺寸及规范规定进行加工制作，严格控制加工质量和焊接残余变形。

4.3壁钢套箱制作拼装允许误差双壁钢套箱制作拼装允许误差如下表4.3-1。

表4.3-1双壁钢套箱制作拼装允许误差5 主要设备、机具选型主要施工机械设备包括钢套箱加工设备、沉放设备以及混凝土浇筑设备等，主要施工机具设备配置如表5-1。

表5-1主要施工机具设备配置6钢套箱围堰专项施工方案6.1钢套箱施工工艺流程黄泥河大桥7#墩以及牡丹江大桥11#墩承台施工采用双壁钢套箱围堰，钻孔桩施工结束后，接高桩基钢护筒作为钢套箱悬吊系统的承重立柱，在钢平台上拼装首节钢套箱。

本工程悬吊系统主梁采用321贝雷梁（每组两片间距45cm），上横梁采用4根2I56b工字钢，吊杆采用φ32精轧螺纹钢并用连接器进行接长，使用液压千斤顶下沉或锁紧钢套箱。

图6.1-1 承台钢套箱围堰施工工艺流程图6.2双壁钢套箱的设计黄泥河大桥7#墩承台施工使用双壁钢套箱作为围堰，钢套箱顶面标高为432.5m，钢套箱封底砼标号为水下C20，封底厚度为1.5m，钢套箱底面标高为424.5m。

牡丹江大桥11#墩承台施工使用双壁钢套箱作为围堰，套箱顶面高程为408.5m, 钢套箱封底砼标号为水下C20，封底厚度为1.5m,套箱底面标高为403.5m。

本方案将重点针对黄泥河大桥钢套箱施工进行介绍。

钢套箱内壁尺寸为7.05m×7.05m，外壁尺寸为8.65m×8.65m，双壁间距0.8m，高8.2m；钢套箱面板厚度6mm；∠100×80×8角钢作为套箱节块间拼装边肋；双壁钢之间设8横向互不通水的隔水舱，以便在下沉过程中根据施工需要分仓灌水以保证下沉平衡；［8槽钢作为双壁间横肋，∠75×75×6角钢作为双壁间竖肋，∠63×63×6角钢作为双壁钢间水平支撑腹杆及斜支撑腹杆；钢套箱下设1.2m高的刃脚，留20cm的切土深度。

钢套箱分三节制作，最下节高2.4m，第二节高2.8m，第三节高3m。

现场拼装下沉。

节段采用φ22高强螺栓连接，并设置橡胶止水带用于止水钢套箱下沉到底部，着床后进行水下混凝土封底，然后进行排水，排水到距围堰顶标高80cm后，在围堰内侧设置2I32b围檩，用φ300mm*10mm钢管做角撑。

钢套箱结构侧立面图如图6.1-1；平面图如图6.1-2。

图6.2-1 钢套箱侧立面图图6.2-2双壁钢套箱平面图（尺寸单位cm）表6.2-1黄泥河大桥单个双壁钢套箱围堰工程数量统计表6.3 钢套箱沉放系统设计及安装为保证钢套箱下沉时的同步稳定性及安全性，沉放系统主要采用方便同步操作的8台20t千斤顶下放（行程为30cm）。

（1）千斤顶承重梁布置首先布置千斤顶承重梁，承重梁由主梁及扁担梁组成。

主梁采用321贝雷梁，长度为9m，安装在钢护筒上部；扁担梁采用2Ⅰ56b工字钢，长度11m，安装在承重横梁上，位置与底托梁相对应，在千斤顶安放处及吊杆位置上下翼缘板用20mm钢板加强，腹板用10mm钢板加强。

吊杆采用φ32精轧螺纹钢，长度为7m，上横梁及钢套箱起重牛腿上布置锚固螺母，沉放系统布置见图6.3-1图6.3-1钢套箱沉放系统布置图6.3.1 第一层钢套箱拼装下沉钢套箱壁板节段按设计要求在工厂加工，节段拼焊后进行焊接质量检验及水密试验。

完成后在钢平台一侧支立汽车吊吊装节段，在钢平台上分节段拼装钢吊箱。

拼装时，先由测量班在底板上精确放出承台边线。

先由汽车吊对称吊装钢套箱的拐角节段，由拐角节段两侧同时拼装0.8m节段（为加快施工进度，可在场地内预拼出二、三块节段再吊装到拼装平台上拼装钢套箱），每节连接处必须放置止水条，所有连接螺栓全部拧紧，保证钢套箱的密封性，第一层吊钢箱拼装完成后，安装钢套箱悬吊系统，利用吊杆将底托梁与扁担梁连接，在钢套箱内壁与桩基护筒之间安装限位装置。

6.3.2钢套箱下沉步骤钢套箱下沉步骤：千斤顶起吊钢套箱，拆除钢套箱下部的钻孔平台，利用千斤顶循环操作下沉钢套箱入水，钢套箱自浮，拆除起吊梁，固定钢套箱在钢管桩牛腿上，拼装下沉第二层钢套箱，下沉力不足时，向舱内注水，增加钢套箱下沉自重。

沉至河床时，遇到阻力，注水仍下沉力不足时，可利用长臂挖掘机、抓斗或吸泥机将钢套箱刃脚处砾石排出使钢套箱下沉到设计高程。

在流水中施工，钢套箱下沉时会受到水平力的作用，在下沉过程中钢套箱倾斜度及平台位置要求不超过规范允许值，采用有效的导向、定位设施是必须的。

钢套箱定位系统可利用钢管桩作为定位桩，安装导向横撑和滚动轴承，布置在前、后、左、右四个方向，分上下2 层，既控制了钢套箱平面位置，又能控制其倾斜度。

钢套箱定位系统是在露出水面的钢管桩上对称焊接两层导向横撑，控制套箱斜度。

导向横撑前端安装滚动轴承，以利下沉滑动。

图6.3-2钢套箱在平地上进行试拼钢套箱拼接时必须在连接处必须放置止水条，止水条布置为内外壁螺栓连接处各布置一条，下一层钢套箱的竖向止水条顶部预留20cm伸到上一层钢套箱连接处，所有连接螺栓必须拧紧到位，保证钢套箱的密封性。

6.4钢套箱封底封底混凝土采用水下导管法对称灌注，混凝土在2#拌和站集中拌和。

封底混凝土厚度计算。

考虑封底时水深、桩间距、套箱排水后的浮力及封底混凝土与钻孔桩之间的摩擦力等，钢套箱围堰采用1.5m厚水下C20混凝土进行封底，同时也是保证套箱内能够干燥施工的主要途径，因此，封底混凝土必须浇注成功，有效的阻止套箱外侧水流涌入。

(1)采用水下混凝土方法浇注，为使水下混凝土灌注质量达到封底要求，其和易性及流动性必须达到要求。