钢套箱设计和施工组织方案

西主墩承台双壁钢套箱设计与施工

一、工程概况

1.1工程简介

颗珠山大桥起点桩号为K29+387.929，终点桩号为K31+047.929，全长1660m，桥跨组合为7×50m+(50+139+332+139+50)m+12×50m。其中主桥长710m，

1.2主墩基础结构简介

东海大桥VII标西侧主墩桩基有24根，桩径为φ2500mm。西主墩承台砼方量约4760m3。一座主墩承台分左右幅、横系梁三部分浇注。

平板车通过栈桥运输至现场，采用履带式吊机或浮吊在钢护筒上设置的临时平台上组拼，然后由悬吊下沉系统下放钢套箱。钢套箱下放到位后，与护筒固定，抛片石、碎石等进行基底处理，待基底稳定后浇注封底砼，最后进行左右幅承台施工。

方案二：有底钢套箱方案

有底钢套箱由侧板、底板和内支撑组成。钢套箱侧板在加工厂分块加工，然后由平板车通过栈桥运输至现场，采用履带式吊机或浮吊在钢护筒上设置的临时平台上组拼底板和侧板，然后由悬吊下沉系统下放钢套箱至倒挂牛腿上固定。浇注封底砼，最后分两次施工承台。

无底钢套箱和有底钢套箱方案综合比较见下表。

施工方案综合比较

经上述工期、成本、优缺点及套箱构造等方面比选较，西主墩承台拟采用无底双壁钢套箱进行设计与施工。

二、钢套箱设计

2.1设计条件

2.1.1地质条件

根据颗珠山大桥补充地质详勘报告，河床表层为淤泥。

2.1.2水文条件

⑴设计高水位：2.15m

⑵流速：V=1.2m/s

⑶波浪

二十年一遇波浪要素表

2.1.3设计参数

⑴海床面标高：左幅最低海床标高约-3.5m，右幅平均海床标高约-4.5m。

⑵冲刷深度：根据地质水文资料，参考东海大桥IV标的施工经验，本桥位局部冲刷按1m考虑。

⑶钢套箱参数

钢套箱设计参数

2.2结构计算

详见附件——计算书。

2.3钢套箱结构简介

双壁钢套箱平面矩形，圆形倒角，内壁平面尺寸为24m×17.4m，外平面尺寸为26m×19.4m，套箱左幅高11m，右幅高10m。壁厚1.0m，刃脚高为0.8m。

钢套箱竖向分2节，顶节高度为5m，底节高度为5m或6m；平面每节划分为10块，块间设有钢箱或竖向加劲桁片。

2.3.1套箱结构组成

钢套箱由壁板、竖向背肋、水平环向桁架、钢箱以及内支撑组成。

2.3.2套箱侧板

钢套箱壁板：经计算拟定面板采用6mm钢板。

面板加劲肋：拟采用角钢∠75×75×6，竖向布置间距为20cm~30cm不等。2.3.3水平环向桁片

水平环向桁片是钢套箱主要承重部位，主要承受壁板传递的荷载，通过内支撑传递给钢套箱达到受力平衡，水平桁片沿竖向布置间距为1m。水平桁片由弦杆和斜杆组成，弦杆为δ10×250mm钢板，斜杆为2∠90×56×6。

2.3.4钢箱

内支撑处均设有钢箱，共有12个。钢箱断面尺寸为1.0m×1.0m，高度方向每50cm设置一道“回形板”，箱内采用钢板加劲。

2.3.5内支撑

设置一道内支撑，内支撑采用2[40a，在钢套箱顶部对应于钢箱设置。

三、钢套箱施工

3.1概述

⑴钢套箱由钢板和型钢焊接而成，套箱壁、分隔舱和钢箱均为水密结构。双壁钢套箱的主要作用和用途是为承台施工创造一个良好的干施工作业环境，因此，双壁钢套箱施工是主墩基础施工的关键工序之一。

⑵钢套箱施工采用现场分片制作，试拼合格后通过栈桥运输至墩位现场，用墩位处的50t履带吊或浮吊进行吊装组拼，采用钢护筒上的吊装系统下沉钢套箱，水下刚性导管法进行封底砼灌注。

3.2施工工艺流程

主墩双壁钢套箱施工工艺框图

3.3施工技术要点

3.3.1钢套箱制作、试拼装

⑴钢套箱在施工现场分片制作，单片重量一般控制在15t以内，根据钢套箱结构设计，每节钢套箱按照10片进行加工。

⑵钢套箱分片制作采用流水作业组织生产，每片钢套箱均在特制的平台和模具上组装焊接成型。

⑶每节钢套箱加工完成后，均进行该节钢套箱整体试拼工作，以检验钢套箱加工误差和加工质量。

3.3.2钢套箱拼装

⑴底节钢套箱分片拼装在墩位现场的拼装平台上进行。拼装平台利用主护筒和钢管桩搭设而成。钢套箱拼装利用墩位处的50t履带吊或浮吊实施。

⑵以底节钢套箱作为拼装平台拼装顶节钢套箱。

⑶顶节钢套箱拼装焊接完成，焊接横桥向三道内支撑，内支撑随钢套箱一起下沉。其余内支撑待封底抽水后焊接。

⑷接缝焊接应严格把关，设专职人员现场蹲点，接缝焊接完毕进行渗透检验，以确保焊缝质量。

3.3.3钢套箱下沉

⑴钢套箱采用在钢护筒上设置吊装下沉系统，以5t卷扬机为动力进行下沉。

⑵下沉系统设置

①钢套箱总重量达285t，采取在钢套箱内壁设置10个下沉吊点，每个吊点按照30t的荷载进行控制设计。各个吊点上均安装1台5t卷扬机配6轮滑车。

②采用在主护筒上焊接立柱和斜拉杆形成吊装支架。

⑶导向架设置

①为了保证钢套箱下沉过程中和下沉到位后，其平面位置和倾斜度满足要求，采取在护筒上设置刚性导向，一个钢套箱共设置12个导向。

②导向架由导向型钢和支腿组成，支腿均由型钢和钢板焊接而成。

③导向架顶标高为+9.0m，底标高为0.0m，总长为9.0m，共设置4个支腿。

④导向架导轨顶至钢套箱内侧的间隙为3cm。

⑤为了避免导向支腿处的护筒产生局部变形，在护筒内设型钢支撑，其位置应与导向架支腿位置相对应。

⑷采用在套箱壁内加水，以抵消部分浮力，以其自重下沉至设计标高。

⑸套箱着床稳定后，立即进行套箱内和套箱外侧的砂袋抛填。

⑹钢套箱的纠偏、调位主要靠钢护筒和导向进行。

3.3.4钢套箱封底

⑴锚筋设置：承台砼一次浇注完毕，方量大，为保证封底砼满足承载要求，在封底范围的护筒四周焊接锚固钢筋。

⑵钢套箱封底在钢套箱下沉到位并进行基底处理后进行。采用刚性导管法灌注水下封底砼，封底净面积为316㎡和343.8㎡，共布设18根导管。

⑶封底砼最大方量为688m3左右，砼采用后场150m3/h的搅拌站集中搅拌供料，配备3辆搅拌运输车通过栈桥运料至现场，直接用输送泵泵送到料斗内进行封底砼灌注。

⑷封底砼方量大，砼配合比拟采用掺加缓凝剂，砼初凝时间为10小时左右，以保证所有封底砼在砼初凝前浇注完成。