简析深水裸岩高桩承台钢吊箱围堰设计及施工技巧

简析深水裸岩高桩承台钢吊箱围堰设计及施工技巧

摘要: 钢吊箱围堰施工方法是深水承台施工中主要施工方法，钢吊箱是深水承台施工的主要构件，它的设计是否合理会影响到整体施工质量。本文以罗屿特大桥高桩承台施工为例，论述了钢吊箱围堰的设计方案、施工技巧。

关键词:深水裸岩; 高桩承台;设计及施工

1. 工程概况

罗屿特大桥为跨越罗屿海峡设计，桥全长765.75m。墩台基础采用u 1.25m和

u 1.5m钻孔桩，钻孔桩共计113根，最长桩长36米;桥台为矩形空心桥台，桥墩为圆端形桥墩，最高墩9.75米；桥跨为23-32m预制后张法简支T梁。8#-23#墩承台基础采用5根钻孔灌注桩，桩顶以上设整体式高桩承台，承台尺寸为8.7(长)x

8.7m(宽)x 3m (高)，下设封底混凝土设计厚1.5m。桥位位于海中、水深约7-16m。最低水位在-1.5m、最咼潮水位在+3.92 m、浪咼60cm 承台设计底咼程为- 5.4m 。根据施工水位、工程特点及工期要求等综合考虑，决定采用有底钢吊箱围堰施工。考虑到承台砼施工后需要进行防腐处理，钢吊箱围堰尺寸为10m(长)x 10m宽)x 12m (高)。

2.整体式钢吊箱围堰设计

护筒外径D(m): 1.7m，承台桩数n(根):5，设计最高水位(m): 4.6 ，围堰顶高程(m):4.6 ，围堰底高程(m): -6.9 ，承台顶高程：-2.4m ，潮位差H(m):

6.1，封底厚度h1(m):1.5 ，围堰外轮廓底面积A0(m2):100，孔面积A1(m2): 11.4( 去孔后)A= A0- A1(m2): 88.6 。

2.1工况分析。工况一：150 cm厚封底混凝土浇筑完成，按最低水位-1.5m考虑; 吊挂及底承重系统承受吊箱围堰自重及封底砼重量(100+320=420吨)。工况二: 150 cm厚封底混凝土浇筑完成，抽干水阶段按最高水位+4.6m考虑；吊箱围堰承受浮力1019吨。工况三：浇筑承台混凝土施工阶段，按在最低水位-1.5m考虑；吊挂系统

承受围堰自重及封底砼自重、承台砼重量、封底砼与钢护筒粘结力。浮力剩余部分重量（100+320+590-720-434=-144

吨）。故吊挂系统不受力无需验算。

2.3围堰结构组成及受力体系。?模板：吊箱侧模、底模模板采用S =6mn钢

板，？80x 8mm为组合模板边框，内肋为8cm槽钢，间距为30cm ?侧板：侧板采用模板组合而成，第一层采用双16槽钢竖向布置作为整体背肋（间距为1m）、第二层采用双32工钢横向布置作为加强肋（间距为1.5m X2道+2m<3道），立柱与加强肋采用拉杆螺栓连接并焊接，加强肋与模板背肋采用焊接连接成整体。?底模及承重结构:底模采用6mn钢板拼装，在护筒处预留孔洞。模板下铺设12工钢作为分配梁，间距为20cm分配梁长度为12米；分配梁下设4道双拼45cm工字钢作为主承重梁，每排桩基在护筒两侧各设一道，每道长度均为12m。?承吊系统：利用钢护筒作为承吊系统，由于封底混凝土浇筑后要割除钢护筒，为保证底模及侧板正常工作，在护筒内埋设u 500mn钢管，作为以后体系的转换。主承重上吊梁采用双贝雷梁（横向布置4组8片贝雷片），长度为12m顺路线方向在护筒顶立柱横梁上安装，通过

50mn ffl钢与底承重梁连接，共设置横向个、纵向8个共32个吊点。

2.4吊挂系统检算。？悬吊用50mn H钢。按工况一检算，总荷载为420t，共设置32 根吊杆，考虑吊杆间受力不均匀系数1.2，吊杆承受的最大荷载为

1.2 X 420/32=15t。单根圆钢25X 25X 3.14 X 140=27.4t，满足要求。？抗浮，按工况二检算。检算水位+4.6m,浮力计算水头差h: 6.1m，围堰总计算浮力F总

=A*h=1019t。围堰封底砼重量G仁320t, 围堰重量G2=100t, 护筒外壁与封底混凝土粘结力G3=720t。抗浮总稳定荷载？G1=1140t

3.侧板模板加强肋施工验算

结构模式：内支撑三道横向间距为1m+4m+4m+[n内支撑直接对顶在模板外侧双拼I32 工字钢的垂直面上。

计算模式:按横向三根钢管(横向间距4m)、管顶双拼132工字钢，按二等跨连续梁计算内力。

受力分析: 封底后抽干吊箱内水时最下层I32 工字钢横梁承受最大水压力。(此时水头压力H=10米)

N=rHs=10KN/m* 10X 8X 0.26=208KN q=208/8=26k n/m

Mmax=0.125ql2=0.125X 26X 16=52KN.m

Qmax=(0.625+0.625)ql=1.35 X 26X 4=140KN

I32 力学特性:Ix=16574cm4，Wx=920.8cm3，Sx=541.2cm3，t=15.8mm

主梁横梁强度验算：(T =Mmax/Wo=5X106/(920.8 X 2X 103)=28Mpa<〔c〕

=188Mpa 剪应力T =Q

Sx/(lxt)=140 X 1000X 1082.4 X 1000/(33148 X 10000X 30)=16Mpa<[ T ]=110 Mpa。模板加强肋采用双拼I32 工字钢满足使用要求。

4.侧板整体内支撑施工验算

由加强肋计算知道，内支撑最大压力为140KN计算200mm冈管应力。钢管桩

杆件按两端固结受力模式验算

钢管桩截面惯性半径:i===7.4cm

截面面积:A=0.785(20 X 20-19.88X 19.88)=3.75cm2

柔度：入=0.65l/i=0.65 X 10X 102/7.4=87，查表知纵向弯曲系数?1=0.60 应力:N=140KN/3.75cm2=37MPa<0.60〔c〕=84Mpa

横向布置三道采用200mm钢管内支撑满足使用要求。

5.钢吊箱围堰施工