桥10-无底钢套箱施工工艺

桥10-无底钢套箱施工工艺

无底钢套箱围堰施工工艺

1前言

桥梁深水基础的施工，施工技术各有差异，且各具特色。无底钢套箱

在深水低承台桩基础的施工中，得到了广泛的应用。较之双壁钢围堰，钢

套箱具有施工工期短、水流阻力小、利于通航、施工难度小、材料用量少、经济合理等特点。

2适用范围及特点

2.1无底钢套箱的适用范围

无底钢套箱适用于水深10m以内，河床易清淤吸泥，河床覆盖软弱层

较薄的低桩承台的施工。

2.2无底钢套箱的特点

无底钢套箱下沉施工干扰小，不受桩基影响。其结构构造简单，封底

混凝土直接与河床接触，套箱承受荷载小，壁板重复利用率高。但是，无

底钢套箱下沉定位难度大，封底混凝土易漏失，数量不确定，套箱围堰需

着床，对河床表面的地质情况及大面平整要求较高。

3无底钢套箱的设计

无底钢套箱围堰设计与有底钢套箱区别是无底钢套箱底部直接落在河

床上。无底钢套箱主要结构由壁板、外圈梁、内支撑、导向架组成。

3.1水文地质技术参数的选择

见《有底钢套箱围堰施工工艺3.1》

3.2钢套箱壁板及加劲肋、支撑系统技术参数的选择

广深准高速铁路石龙特大桥采用单壁无底钢套箱。设计时按照抽水作承台时最不利工况计算。围堰考虑在墩位拼装，受起吊限制，考虑分节分块拼装。

钢套箱设计高度为8.5m，平面尺寸为12.05某7.85m。高度方向分二节施工（4.5+4m），栓接拼装加橡胶垫封水。

侧板是肋板式结构，采用5mm钢板作围水壁板，壁板支撑竖肋用[14a 槽钢，横肋用∠75某50某8，壁板围肋用∠75某75某8。

水平内支撑采用边抽水边加内支撑的方法。

3.3锚碇系统的选择

一般单壁钢套箱施工时，钻孔桩钢管平台均为固定时，因此钢套箱的定位均依靠钢管工作桩，锚碇较为简单，有以下两种定位方式：（1）水流流速较小时的简易定位措施

根据水流速度，计算水流冲击力，在钻孔平台每边钢管支撑桩上设置倒链葫芦，钢套箱边下沉，边用倒链葫芦调整，以调整好套箱水平位置。（2）水流流速较大时的定位措施

当水流流速较大时，水面以上的水平定位可以用设置于钻孔平台钢管支撑桩上的倒链葫芦，对钢套箱进行水平纠偏。水面以下钢套箱底部的定位则通过设置于其下部1/3处的锚缆调整。

3.4封底混凝土选择

无底钢套箱封底混凝土选择也是当围堰位于施工最高水位时，围堰抽水后封底混凝土在浮力作用不被破坏。

3.5主要检算项目及方法

（1）钢套箱壁板及加劲、支撑系统验算无底钢套箱壁板、支撑计算同有底钢套箱。（2）无底钢套箱壁板入土深度确定及验算

无底钢套箱壁板为单壁结构刚度较小，靠自身入土较为困难，而且入土过程要确保均匀下沉，保证平面高差不超过20cm。围堰入土一般均要求围堰穿过覆盖层，切入河床岩层。围堰入土深度的计算以围堰加重大于围堰壁板与覆盖层间摩阻力，实际施工时入土主要靠在套箱外部采用长臂挖掘机进行挖砂，套箱内部采用抓斗进行水下捞砂，再配合高压水泵冲砂入土下沉。

入土深度计算：取决于围堰下沉力与摩阻力比值。围堰下沉系数R：R下沉力1

摩阻力（3）封底混凝土混凝土验算封底砼强度计算：

荷载取值：q水h1混h2

式中：水—水的容重h1—计算水深混—混凝土的容重h2—封底混凝土容重

封底混凝土计算可取1单元（宽取1m，高度取封底砼计算厚度）计算，将该单元砼按连续梁模式用有限元分析方法得出封底混凝土最大弯矩M。根据弯矩验算封底混凝土拉、剪应力应符合要求。

拉应力验算：M[f]WM计

式中：M—封底混凝土容许弯矩[f]—封底混凝土容许拉应力

M计—封底混凝土计算弯矩

Q剪应力验算：[]

A式中：Q—封底混凝土剪力

A—封底混凝土剪切面积[]—容许剪应力（5）钢套箱抗浮计算

计算抗浮稳定性应考虑在计算最高水位条件下的浮力

GKF式中：G—钢套箱自重、内支撑自重、封底混凝土重、封底混凝

土与钢护筒握裹力（握裹系数取10t/m）

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F—钢套箱所受浮力K—安全系数，取 1.１～1.2浮力计算时应注意：1）浮力计算若扣出钢护筒排开水的体积产生的浮力，这时G不计算

桩重和钢护筒重，只计算封底混凝土与钢护筒握裹力，

2）若封底混凝土按全底面积计算，G计算入，不计算封底混凝土与

钢护筒握裹力。但应对握裹力和桩重和钢护筒重进行比较，取其小值。

（6）锚碇系统验算

锚碇按水流力、风力的最不利组合确定各向所需锚碇力。沱江大桥6

号墩设计均采用混凝土锚。设计锚重采用W2.5R（W为锚重；R为锚碇力）配置。具体计算详见11《双壁钢围堰施工工艺》。

4钢套箱施工工艺流程及加工制作

4.1钢套箱施工工艺流程图及说明

无底钢套箱施工工艺流程图：

套箱加工试拼→检查套箱加工质量→准备起吊设备→套箱吊装就位→

套箱下沉就位（清基、吸泥下沉）→潜水员入水码袋堵漏→钢护筒安装→

灌注封底混凝土→抽水查堵漏→清理桩头凿平封底混凝土至设计标高→作灌注承台混凝土前的准备工作。

4.2钢套箱加工制造及拼装

4.2.1加工制造及拼装的总体要求及精度控制

见《有底钢套箱围堰施工工艺4.2.1》。4.2.2钢套箱壁板加工制造根据套箱结构的受力要求，保证每层水平肋板在同一高程很关键，加工时其偏差不得大于2mm，保证在拼装阶段能够顺利对接。

每个壁板块段加工完成后均单独进行检验，其加工精度要求如下：宽度方向尺寸偏差：±15mm。壁板厚度偏差：±2mm。外形对角线偏差：

±20mm。高度方向偏差：0，-30mm。4.2.3钢套箱内支撑系统加工制造每个内支撑块段加工完成后均单独进行检验，其加工精度要求如下：平面长宽尺寸偏差：±20mm。高度方向尺寸偏差：±5mm。4.2.4钢套箱整体吊装、分节吊装

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钢套箱整体吊装：当钢套箱平面尺寸较小，重量较轻时，可以采用浮吊或缆索吊整体起吊。在岸边组拚钢套箱，气囊顶升后牵引下水，或在岸边滑道上拼装钢套箱，拼装完毕，借助滑移设备滑移入水。用推轮将钢套箱推至浮吊作业区，然后用浮吊或缆索吊起吊钢套箱下沉就位。

钢套箱分节吊装：当钢套箱整体重量较重，高度较高时，可以在岸上分节组拚，然后采用浮吊或缆索吊分节吊装。4.2.5钢套箱墩位处分块组拼