小套箱定稿剖析

第一章编制说明
1.编制依据
（1）胡惠元堤延伸段（昌南大道，罗谢公路-幽兰立交）道路工程BT项目合同及有关的技术参考资料。

（2）工程施工设计图纸。

南昌市胡惠元堤延伸段道路施工设计图纸第二册《抚河大桥工程》——2011年8月
（3）国家或行业发布的相关技术标准和规范；
a.《公路工程质量检验评定标准》——JTCF80/1—2011
b.《公路工程技术标准》JTG B01-2003
c.《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2011
d.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》——JTJ025—86
e.《公路工程施工安全技术规范》——JTJ076—95
f.《城市道路工程施工质量验收规范》DGJ08-118-2005
g.《路桥施工计算手册》；
（4）施工前现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。

（5）我单位所拥有的技术力量、机械设备状况、管理水平、工法及科技成果和多年类似工程的施工经验。

2.编制原则
（1）按照投资建设—回购（BT）项目合同中的各项条款要求，实质性响应业主的指令和要求。

（2）在满足要求的基础上力求技术先进、管理科学、经济实用的原则。

（3）根据工程实际情况，围绕施工重难点，合理安排施工顺序。

（4）坚持工程施工全过程严密监控，以科学的方法实行动态管理，灵活实施“动静结合”的管理原则。

（5）施工进度按照“突出重点，统筹优化，均衡快速，确保安质，确保工期”的原则进行安排。

（6）实施有效管理，通过对人员、设备、材料、资金、技术、方案、时
间与空间条件的优化处置，确保实现成本、工期、质量、安全及社会信誉预期目标。

（7）做好环境保护，减少因施工对当地带来的一切干扰。

3.编制范围
本方案适于水压在7.5米即水位17.8米以下，水中所有承台、系梁施工。

包括53—66号墩，其中计算采用体积最大，水深最深，受力最复杂的水中主墩承台套箱作为模型，并进行详细的结构计算。

第二章工程概况
1.工程范围及规模
抚河大桥起迄里程为K0-659～K1+994.6，全长2653.6米,为全线控制工程，包含西引桥、主桥、东引桥三部分，其中东、西引桥又分为跨堤桥和引桥。

桥位处河面宽度约500米，规划航道等级为VIII-（1）级。

主桥为55米+80米+80米+45米（左幅桥）、45米+80米+80米+55米（右幅桥）变截面悬浇连续箱桥，引桥为30米预应力连续小箱梁，跨重点（红旗联圩和长乐联圩）采用60米跨变截面现浇连续箱梁。

孔跨结构：左幅桥5×（6×30m）+3×（5×30m）+（45+60+45）m+6×30m+（55+80+80+45）m+2×（6×30m）+(5×30m)+（48+60×2+35.6）m；
右幅桥5×（6×30m）+3×（5×30m）+（32+56+32）m+7×30m+（45+80+80+55）m+2×（6×30m）+(5×30m)+（36+60×2+36）m。

2.水中承台及系梁构造形式
水中主桥悬浇段57、58、59#墩左右幅承台平面尺寸为12m×7.5m高2.5m。

承台底标高均为10.3m，除开此三墩54#—66#均设高1.5m，顶宽1.2m系梁，系梁底标高均为12.8m。

3.气候特点
桥区属亚热带湿润气候，气候温暖，雨量充沛，四季分明。

多年平均
气温为17.5℃，7～9月为高温期，极端最高气温为43.2℃(7月)，12月～翌年2月气温最低极端最低气温为-9.9℃（2月）。

多年均降雨量为1645毫米，最大年降雨量为2356毫米，最小年降雨量为1046毫米，最大日降雨量为208.9毫米，最大时降雨量为57.8毫米。

4.地质情况
沿线主要为养殖场地、渔塘、农田、沟渠等，地形起伏较大，场地高程为12.7～23.8m。

地貌单元属赣抚平原Ⅱ级阶地，部分为抚河Ⅰ级阶地。

自上而下的场地岩土层分述如下：填土、淤泥、低依液限粘土、中砂、砾石、强风化泥岩、中风化泥质砂岩，微风化砂岩。

主墩桩基要求入微风化2m以上，其他墩桩基要求入中风化层5m以上。

自上至下覆盖层及岩层构成概况见下表。

抚河大桥地质构成统计表
5.水文情况
场地水文地质条件较简单，地表水系发育，沿线有抚河水系，沟塘及水渠分布，场地地下水类型主要为空隙性潜水。

地表水主要分布沟塘、水渠、和抚河中，受大气降水和生活用水补给。

孔隙潜水主要分布于第四系砂类土及圆砾层中，含水丰富，埋藏较深，略具承压性，主要受赣江、抚河水下渗和侧向补给，稳定水位埋深1.5～11.3米，水位高程8.22～17.65m。

地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

地表水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构无腐蚀性。

抚河大桥所在河段年最高水位主要受鄱阳湖洪水的顶托影响，每年4月～8月为主汛期，大桥基础和上部结构施工均需经历主汛期，抚河最低通航水位13.8米，最高通航水位19.96米，设计水位H1%=22.5米，
H5%=21.3米，最大流速V=0.28m/s，施工期间河床一般冲刷1.8米，局部最大冲刷达2.12米。

综合各种因素，水中套箱采用11.3m高。

以保施工安全。

6.工程特点、难点、关键点
本工程抚河大桥共81个墩台，其中有13个（54-66）墩台位于抚河河道深水中，其中跨抚河K0+920～K1+856.9（53#墩～78#墩）936.9米水面需搭建水中钢栈桥。

54#-66#墩采用钢平台做桩基施工及钻孔作业平台，水中系梁（承台）均采用双壁钢围堰法施工。

7.施工内容
水中墩54--66#墩左右幅水中系梁及承台，主要采用双壁钢套箱围堰施工，双壁钢套箱围内空尺寸按系梁尺寸两侧各加宽50cm，施工期水位按17.8m考虑，系梁底标高12.8m，封底砼采用C30,厚度为2m，双壁钢套箱围伸入封底砼底至少1.5m，安全高度0.3m，制作高度为11.3m。

，每个系梁封底砼方量为72m3。

第三章施工总体安排
1.主要材料需求
水中系梁共计20根，考虑循环利用和总工期制约因素，每墩安排左右幅共用一个小双壁套箱，共制小套箱10个。

以确保工期。

一套11.3米高双壁围堰主要材料数量为：
2.施工主要设备计划
主要机械设备表
3.劳动力安排
承台套箱施工采取两班工作制，每个承台每班施工工人8人；吊装工人6人。

高峰期需要劳动力人数为20人。

4.施工进度计划
54#墩围堰施工：2013.1.1～2012.1.10；
55#墩围堰施工：2013 1.11～2012.1.20；
56#墩围堰施工：2013.1.21～2012.1.31；
60#墩围堰施工：2012.12.1～2012.12.10；
61#墩围堰施工：2012.12.10～2012.12.20；
62#墩围堰施工：2012.12.15～2012.12.25；
63#墩围堰施工：2013.1.5～2013.1.15；
64#墩围堰施工：2013.1.15～2013.1.25；
65#墩围堰施工：2013.1.25～2013.2.5；
66#墩围堰施工；2013.2.20～2013.2.28
第四章系梁及承台双壁钢套箱围堰施工
1.双壁围堰结构描述
主桥悬浇段57、58、59#墩左右幅水中承台，主要采用大双壁钢套箱围堰施工，套箱内空尺寸按承台尺寸，即12*7.5m,高度11.3m，内外壁宽
1.25m。

围堰共设两道内撑，内撑结构布置为两层，上层在顶部，下层按承台顶以上1.5m，横撑均采用双I32b型钢，每层两道，共4道，横撑端设长2米双I32b型钢支垫。

内外壁板采用10mm厚钢板，内外壁板竖向加劲肋采用L75X50X6角钢，间距按不大于1m, 内外壁横向加劲肋高度方向每0.75m一道，采用12mm*120 mm钢板，内外壁水平方向采用L75X50X6角钢斜撑，高度方向每1.5m一道。

双壁钢套箱围堰周向分12块制作。

接头处制作成隔仓板形式。

其余54#-66#墩系梁套箱围堰按系梁尺寸做成
12*3.2m,高度11.3m，周向分八块制作，其余结构和承台大套箱围堰一样，具体结构见详图。

2.施工工艺
2.1.工艺流程
双壁钢套箱分块构件制作→清理河床→打导向定位桩→安装钢套箱
分块构件→焊接成型→钢套箱下沉落床→吹砂下沉就位→砂袋护脚→水
下砼封底→砼待强→抽水加横撑→凿平清理→承台施工
2.2.施工准备
a桩基施工及检测完成后，拆除钢管桩-贝雷架平台，组织长臂挖机进场，将承台及周边2m左右范围内的河床扫平。

b根据本方案设计图纸文件，加工各构件，加工承台模板等，组织所需材料设备进场。

3.围堰施工
3.1施工准备
a 机械、材料进场：双壁围堰施工的主要施工机械为汽车吊、平板汽车、振动锤，清理河床用长臂挖机，抛砂阶段的运砂船、材料船等。

设备在进入施工场地前必须完成机械检修和报审程序，以免因机械故障影响施工工期。

b 双壁围堰施工前，应对双壁围堰加工件进行检查、修整、组拼，避免施工时焊缝脱落，无法拼装等情况。

c打设定位桩在码道及栈桥上进行，主要施打设备为1套90t液压夹子振动锤及配套设备。

3.2双壁围堰制作
钢围堰高度方向分四段，除顶节长2.3米外，下部分三个3米节，周向分6块，长边分为2块。

分块在隔仓中部。

除隔仓劲板现场焊接外，其余部分按分块制作，要求尺寸准确，板面平整，焊接牢固。

3.3打导向定位桩焊接操作平台
定位桩用振动锤在长边侧各打4根，短边各打2根，并在定位桩上焊接操作平台、吊点等，定位桩用φ630*10钢管，单根长28m左右，每个承台共12。

系梁套箱长边各打2根，短边不打。

每系梁各4根。

3.4安装双壁围堰
用长平板车将分块件运至现场，先将底节在墩位处拼装焊接成整体，检查合格后用50t履带吊车整体吊入，用12个10T手拉葫芦悬挂在定位桩上，缓缓下放，当围堰口距焊接平台0.6m左右时，同样将第二节在墩位处拼装焊接成整体，检查合格后用50t履带吊车整体吊入，进行接口和隔仓劲板、隔仓水平斜撑焊接。

检查合格后，手拉葫芦缓缓下放，换吊点，边灌水边缓缓下放，当围堰口距焊接平台0.6m左右时，进行下节安装，依此类推。

直至落床。

详见步骤图。

3.5调准标高并砂袋护脚
当初次下床未达到标高时，用空气吸泥机吹砂下沉至设计标高。

安装好顶层支撑后，外侧脚部用砂袋护脚1.5米左右。

3.6封底混凝土施工
a概述
在双壁围堰施工中，封底砼不仅起隔水作用，还利用其作为系梁及承台施工时的持力层及施工平台，所以要求封底砼质量、均匀度良好，不能出现薄弱地方，以免引起漏水等问题。

封底砼质量的好坏直接影响到承台施工质量和工期。

封底砼标号为C30厚2m，一个主墩承台封底层总方量约180m3，一个系梁封底层总方量约72m3要求封底混凝土坍落度为18-22cm；初凝时间控
制在8小时左右；和易性、泵送性能良好。

围堰封底采用水下灌注砼封底。

封底前，围堰内水位不应低于围堰外的施工水位。

潜水员应潜入水下，将井底浮泥清除干净，接触面应用水冲刷干净。

封底混凝土应连续均匀浇注，不得留有施工缝，浇注时导管口距河床面20cm左右以保证管口始终埋入砼中。

导管直径以25～30cm为宜，采用12套导管同时灌注，2个贮料斗，每个贮料斗开6个口，装有阀门。

在套箱顶设置贮料斗和导管支撑架，导管支撑架用32#工字钢制作，贮料漏斗支撑架用45#工字钢制作。

详见导管布置图。

灌注从两端向中部合拢。

分别按照1-6，7-8的顺序进行初灌封底。

灌注过程中应不断测量砼面标高情况，以控制导管口始终埋入砼中，初灌封底后，根据标高情况进行补灌。

达到设计标高。

待水下封底混凝土达到所需设计强度后，方可从围堰内抽水，加第二道支撑。

并检查封底质量，将浮将凿除，坑洞进行修补。

之后按干处施工方法施工承台。

b灌注设备
灌注设备主要包括泵送车1台、混凝土运输车3台，吊车2台。

灌注时间控制在3小时以内，每小时30m3左右。

4. 双壁围堰施工质量控制和保证措施
4.1封底混凝土质量保证措施
封底混凝土采用运输两台泵机泵送。

为保证混凝土流动性并保证强度，坍落度控制18-22cm。

在护筒上和套箱内壁上作好标高标记，以利于现场测量混凝土面标高，保证混凝土面高度准确。

4.2构件加工质量保证措施
壁板及加劲肋板采用定尺材料，在地样上接宽后采用半自动切割机精确下料，角钢采用砂轮切割机下料。

对深度大于2mm的崩坑、缺口等缺陷应用砂轮将缺陷处修磨成宽深比大于4的圆弧形坡口补焊，补焊后用砂轮沿纵向修磨匀。

面板及肋板的对接缝采用全焊，面板与肋板及加劲角钢焊接采取交错
焊。

单元件横纵骨肋焊接时应先焊纵肋，再焊横肋。

焊接时应特别注意焊接顺序，防止扭曲变形。

可从中间向两边对称焊，切不可对角焊。

围堰结构主要承载焊缝按Ⅱ级，构造焊缝按Ⅲ级。

钢围堰单元件主要尺寸允许偏差见下表：
第五章双壁围堰结构验算
1、结构简述
水中54—66号墩系梁套箱采用和承台相同的结构单元和构造形式，（均由定制单元构成，可以共用）只是平面尺寸由12*7.5m改为12*3m以主桥承台套箱建模计算更具有代表性。

因此，本计算采用主桥悬浇段57、58、59#墩承台套箱做为计算结果更为安全，可靠。

主桥悬浇段57、58、59#墩左右幅水中承台，主要采用双壁钢套箱围堰施工，套箱内空尺寸按承台尺寸即12 *7.5m,高度11.3m，内外壁宽
1.25m。

围堰共设两道内撑，内撑结构布置为两层，上层在顶部，下层按承台顶以上1.5m，横撑均采用双I32b型钢，每层丙道共共4道，横撑端设长2米双I32b型钢支垫。

内外壁板采用10mm厚钢板，内外壁板竖向加劲肋采用L75X50X6角钢，间距按不大于0.75m, 内外壁横向加劲肋高度方向每0.75m一道，采用12mm*120 mm钢板，内外壁水平方向采用
L75X50X6角钢斜撑，高度方向每1.5m一道。

双壁钢套箱围堰周向分12块制作。

接头处制作成隔仑板形式。

2、编制依据和参考资料
1）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）
2）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）
3）路桥施工计算手册. 人民交通出版社. 2002
4）机械工程师手册. 机械工业出版社. 2004
5）Midas/Civil计算程序. Midas公司
3、计算工况及建模
工况为浇筑封底混凝土后抽水施工工况，荷载组合为自重、水压力。

建模时，面板采用板单元，加劲肋及斜撑等采用桁架单元。

边界条件为底部结点全约束。

4.验算内容
验算双壁围堰结构整体变形和面板应力，竖向及横向加劲肋最大组合应力和封底砼最大内应力。

利用MIDASCIVL软件建立模型如下：
模型图及总体位移图
从总体位移图可看出结构X方向最大位移为0.95mm,Y方向最大位移为3.7mm 面板单元应力图
从面板单元应力图看出结构最大组合应力为127MPa<[145MPa]
内撑桁架单元应力图：
从内撑组合应力图可看出竖肋最大组合应力为150MPa＞145MPa稍偏大属节点处局部，结构仍可使用。

C30砼板单元最大剪应力图
从C30砼最大剪应力图加看出最大剪应力为1.24MPa发生在板顶与钢围堰长边侧。

结论：通过对结构建模分析结果分析，钢围堰整体安全可采用。