水中系梁有底钢套箱围堰施工技术

水中系梁有底钢套箱围堰施工技术
摘要：采用何种围堰是桥梁水中结构施工首要考虑的问题，如何在水下安装钢筋、模板与混凝土浇注都需要详细的进行经济比较。

本文介绍了224省道昆山周市至常熟任阳段养护改善工程七浦塘大桥水中系梁施工，系梁施工经多方案比选，采用了有底钢套箱围堰浇注水中系梁，提出了钢套箱的设计与施工工艺，对设计与施工中的难点作了分析。

关键词：围堰系梁施工吊装平台钢套箱
一、工程概况
224省道昆山周市至常熟任阳段养护改善工程起自旧路与339省道交叉口以南200m处，沿旧路向北至昆山、常熟交界的七浦塘河，路线全长约14.038Km。

昆山段13.696Km，常熟段0.342Km，其中KSQ2标为一独立大桥—七浦塘大桥。

本标段设计桩号范围为K13+481.408～K14+037.808，长0.556Km，共23个墩台，桥宽36m，由双幅组成，其横断面为：中间带2.0m+行车道2×12.25m+机非隔离带2×0.5m+非机动车道2×3.75m+外侧墙式护栏2×0.5m。

七浦塘大桥平面位于R=9800m的左偏圆曲线上，跨越七浦塘河及窑石公路。

七浦塘河为规划Ⅵ级航道，规划航道中心线与桥梁前进方向夹角为78.3°。

大桥上部结构采用22×25m装配式部分预应力混凝土组合箱梁，先简支后结构连续，梁高1.4m；下部结构采用柱式墩台，φ1.3m柱，φ1.5m钻孔灌注桩基础。

二、施工方案的确定
七浦塘大桥主桥8#、9#墩位于七浦塘河中，根据现场测量七浦塘河水面标高为+1.3m，最大水深3.8m，系梁设计顶标高为+0.89m，系梁高1.2m，系梁顶位于水下0.41m，系梁底位于水下1.61m，因此系梁将完全处于水下施工。

水下系梁施工可以选择以下几种方案。

第一种方案是采用双壁钢围堰及船吊机，因钢围堰加工件多，占用时间长，同时钢围堰用钢量大，要求起吊设备的能力大、费用高，该方案被否决。

第二种方案是采用土石围堰，但因填筑量大及清除困难、拥塞河道不符合航道、环保等部门的要求，此方案被否决。

根据该工程水中桩施工条件及系梁结构特点，经综合考虑，采用有底钢套箱围堰施工。

其优点是投资大大降低，围堰高度小，用钢量少，除底模外其余交易回收，围堰底部采用水下混凝土作封底，无须抛填土石等，施工工序少，工期短，成功率高、成本节省、安全可靠。

三、有底钢套箱围堰施工过程
1、挖除河底部分泥土外运，根据设计方案，套箱吊装平台底下方套箱至设计标高时，吊装平台底距离水下 2.2m，因此需挖除靠近河岸一侧河床底斜坡上
部分泥土，确保套箱准确下沉。

2、搭设支撑排架
套箱内模尺寸与系梁一致，因设计系梁在水中0.5m～1.6m位置，故考虑模板高出水面0.5m，所以系梁侧模高度采用2.1m，为确保沉箱就为正确，故将原有钻孔桩平台拆除部分，部分利用，重新布置沉箱排架。

根据现场实际情况原钻孔桩平台还需加高0.8m，可满足沉箱下沉，采用Φ10.8钢管在排架上搭设支撑排架（详见附图），支撑排架做好各项支撑确保吊装平台的整体稳定性。

3、搭设吊装平台
在支撑排架上搭设套箱吊挂平台及悬挂横梁（详见附图），在套箱拼装前穿入吊杆（Φ32高强螺栓杆）连接底模支架，高强螺母下端固定，上端自由，可通过旋转高强螺栓杆调节平台底模支架高度。

4、钢套箱制作与就位下沉
在吊装平台上制作、拼装钢套箱底模、侧模（详见附图）。

根据系梁尺寸，把套箱底模尺寸定为3×270cm×270cm+2×359.2cm×100cm，用壁厚5mm的钢板制作钢套箱底模、侧模，套箱四周用[6.5号和[8号槽钢加固以抵抗抽水时外界水压使套箱变形。

安装底模支架纵、横梁采用[20b号和槽钢，其相交处设套箱吊点24个，用于下放钢套箱、吊挂底模以及承受套箱重力和自重。

并对套箱架设反支撑，防止套箱抽干水后上浮。

套箱拼装后，通过调节高强螺栓干上的螺母将套箱下放到设计标高，并对护筒预留孔进行逐个封堵，以减少封底漏浆。

5、套箱与水中桩护筒四周采用C30水下砼进行封底，待砼达到强度后，进行套箱内排水，剩余部分积水汇流到集水孔中以便全部排出。

6、箱内安装系梁圆头模板，模板与固定侧模焊接牢固。

7、现场绑扎钢筋，砼浇筑具体施工工艺与陆上系梁施工相同
四、主要施工技术
1、钢套箱施工设计
钢套箱内内模尺寸与系梁一致。

系梁浇筑好后，因最低水位时，系梁依然
在水下0.5-1.6米，底盘、水下部分侧模不拆除，共需底盘、侧模四套。

钢套箱利用水中桩施工平台拼装完成后，旋转高强螺栓杆下放就位。

对于钢套箱的定位，采用Φ10.8钢管在制作排架上搭设支撑排架，Φ32高强螺栓杆直接将套箱吊在排架顶梁上。

2、砼封底
封底砼的作用不仅在于堵水，而且还能平衡套箱抽水后受到的浮力。

封底砼采用水下砼施工浇筑工艺，待砼达到强度后再抽水施工。

3、套箱受力分析
底模(5mm钢板)：
（2.7×2.7×3+3.529×1×2-∏×1.152×3）m2×39.25kg/ m2×9.8N/ kg =6.3KN
[6.5号槽钢：
（3.8×5×2+2.9×2×2）m×6.7 kg/ m×9.8N/ kg=3.3KN
侧模(5mm钢板)：
（2.7×2.1×8+0.85×2.1×8+0.791×2.1×8）m2×39.25kg/ m2×9.8N/ kg=28KN
[8号槽钢：
(2.7×7×2+16×7×2+0.85×7×8) m×8.045kg/ m×9.8N/ kg=24.4KN
浮力F:
（2.7×2.7×3+3.529×1×2-∏×1.152×3）m2×1.61m×9.8KN/m3=259KN
系梁自重: 11.64 m3×25 KN/m3+2443.8kg×9.8N/kg=315KN
根据有关资料，护筒与砼的容许摩阻力为120kPa，砼与护筒的粘接长度保守计为0.3m，则护筒的容许摩阻力：τ= ∏×2×3×0.3×120=678KN
当模内抽水时套箱承受向上的浮力，套箱自重，封底砼与护筒之间的摩阻力τ=315KN-（6.3+3.3+28+24.4）KN=253KN5KN，可满足要求。

五、结语
七浦塘大桥主墩基础系梁为水下系梁，施工难度较大，结合实际情况，采用单壁钢套箱进行施工，取得了显著效果。

由于方案选择的对，平行作业工序多，
已按预期目标完成两个系梁。

通过使用有底钢吊箱围堰工艺进行深水墩高承台施工，给整个桥施工带来深远的影响，相比传统的无底钢围堰施工更显灵活、操作简单和施工快捷。

大大提高了生产效率，大大减少水下工作量，降低了水下施工难度，在施工中可节约大量人工费、机械费、材料费，获得很好的经济效益。