85双壁有底钢套箱施工工法

1 双壁有底钢套箱施工工法 GGG（中企）C4085-2008 檀兴华 樊俊丽 郭利明 徐峰 尚力强 （中交路桥北方工程有限公司）

1 前言 钢套箱施工是指在水环境条件下，为进行承台（系梁）结构物的钢筋、混凝土施工而设置的隔水设施，将有水环境转换为无水环境的施工工艺。双壁有底钢套箱设置有内、外两层壁板，底板开孔，套过桩基钢护筒，实现承台的“有底”。通过在钢套箱内浇筑封底混凝土，将钢套箱锚固于桩基上，在水中形成一个封闭的施工环境，从而实现承台的“无水”施工。 本桥根据主墩位的水文、地质条件采用双壁有底钢套箱，并将钢套箱分块加工制作，在施工现场拼装成型，整体下放到位。此种工法成功的应用于威海长会口斜拉桥海上承台的施工，并在海洋、湖泊、河流等环境下的桥梁基础建设得到应用。 2 工艺特点 2.1 本套箱与传统的大双壁套箱相比，自重较小，并且采用分块加工拼装，减少了大型吊装设备的投入，同时钢套箱作为永久结构提高了承台防撞、防腐能力。 2.2 套箱采用精轧螺纹钢进行下放和锚固，与传统的卷扬机下放和其他锚固方式相比，提高了套箱下放的安全可靠性，并且通过精轧螺纹钢把封底的荷载转化到钢护筒上，确保锚固安全。 2.3 钢套箱封底厚度1.5m，满足了钢套箱与桩基间的粘结锚固及套箱自身的抗浮要求。通过钢套箱侧壁上设置的连通管实现了套箱内外水压的平衡。 3 适用范围 1

本工法适用于河床水位较深的高桩承台的施工。 4 工艺原理 4.1双壁有底钢套箱的工作原理 双壁有底钢套箱承台施工首先进行钢套箱的加工制作，桩基施工完毕后，首先在护筒上焊接下承重梁牛腿，安装下承重梁，在其上安装底板和侧板，拼装上承重梁和悬吊系统，通过机械千斤顶整体下放，浇筑封底混凝土实现钢套箱与桩基间的粘结固定，拆除套箱的悬吊系统抽水后进行承台的钢筋绑扎及混凝土浇筑施工。 4.2双壁有底钢套箱的构造 双壁有底钢套箱系统包括底板、侧板、下承重构造、上承重构造、悬吊系统、围囹、内撑、导向装置、下放设备组成。

图4.2-1套箱总体平面图 1 图4.2-2套箱立面图 5 施工工艺流程及操作要点 :图5-1钢套箱施工工艺流程图:

布设封底导管 混凝土制备

施工准备 钢套箱制作 套箱底板拼装 套箱侧板拼装 悬吊系统安装 钢护筒牛腿焊接 平台拆除海床清淤

侧板放样

安装导向限位 钢套箱初步下放 钢套箱下放就位 钢套箱校位、固定

割除钢护筒牛腿 启动悬吊系统

钢套箱底板堵漏 钢护筒、钢套箱底板清理 导向架转换 1

承台双壁钢套箱施工包括：施工准备、钢套箱底板、侧板分块加工制作，钢套箱防腐，现场拼装下放，封底混凝土浇筑，承台施工。 5.1 钢套箱加工制作 钢套箱加工场地的选择应满足吊车支放、加工平台、成品堆放的要求，同时还应考虑板块的方便倒运。钢套箱加工前对加工场地进行硬化处理，同时搭设操作平台、样架，设置一套3t龙门吊用于板块的掉转。 单块套箱板在套箱加工场现场制作，主要控制以下几点： ①平整度；②平面尺寸；③焊接变形的校正；④焊缝的质量检查。 5.2钢套箱拼装下放 钢套箱加工完毕，运输至施工现场进行拼装下放施工。其施工如下： ⑴承台范围内平台拆除、清除障碍物。 ⑵牛腿、底承重梁的安装、底板拼装。 ⑶贝雷、上承重梁、吊杆、千斤顶安装。 ⑷安装侧板。

灌注侧板隔舱砼 侧板顶口封口 封口除锈防腐 1

⑸提起套箱，割除牛腿。 ⑹下放套箱到设计标高。 ⑺安装围囹和内支撑，调整套箱平面位置及各吊杆受力，然后对其进行固定。 5.2.1平台拆除及障碍物清除 1、平台上部结构拆除：在平台上用履带吊从南向北，倒向便桥方向拆除套箱范围内平台上部结构，从上向下依次拆除。 2平台下部结构拆除：平台上部结构拆除完成后，进行钢护筒倒挂牛腿焊接，根据牛腿焊接进展情况，再逐步拆除平台下部结构。下部结构拆除顺序为：割除上下平联和斜撑——拔出钢管桩；若钢管桩无法拔出，在河床面附近水下切除。 5.2.2 牛腿、底承重梁的安装、底板拼装 1、焊接牛腿 在横桥向两侧两排钢护筒上设置牛腿，一个钢护筒上横桥向对称设置两个牛腿。所有牛腿承重面板顶面需在同一个平面内，牛腿承重面板顶面标高误差控制在2mm之内，见图5.2.2-1。 2、底承重梁的安装 底承重梁采用2I32a工字钢，双工字钢之间间隙控制在10cm，以利于穿吊杆；承重梁与钢护筒壁间隙设计时预留7cm，防止钢护筒偏位造成无法就位，留 出承重梁就位时的调整空间。 3、底板拼装 底承重梁安装完毕后，在承重梁下方利用钢护筒搭设临时操作平台，然后用履带吊分块吊装套箱底板，进行底板拼装施工,并将面板满焊连接。 5.2.3安装侧板 侧板和侧板、下层侧板与底板采用焊接连接，防浪板与侧板间采用满焊连接。 下层侧板安装完毕后，检验侧板垂直度和顶口尺寸，满足要求后，进行后续工序施工，见图5.2.3-1。 1

图5.2.2-1 焊接承重梁牛腿 图5.2.3-1拼装底板和侧板 5.2.4 贝雷、上承重梁、吊杆、千斤顶安装 由横桥向护筒上设置3组贝雷梁，每组2排贝雷；贝雷梁长度要比套箱围囹焊接完毕后的尺寸小，以方便套箱下放。贝雷与钢护筒接触处设加劲立杆，加劲立杆采用[10号槽钢，焊在贝雷片的外侧，每侧各焊一根。 上承重梁采用2H400×200H型钢， 2根H型钢之间间隙10cm，用于穿吊杆，上承重梁中心与下承重梁中心控制在同一竖直面内，见图5.2.4-1。 5.2.5 套箱下放及导向架安装 套箱下放利用精轧螺纹钢进行下方施工，吊点选择每组上承重梁两端的吊点。 1、 提升套箱、割除牛腿 2、套箱采用机械千斤顶下放，见图5.2.5-1

5.2.4-1上承重系统安装 5.2.5-1套箱的下放 牛腿割除彻底后，开始下放套箱，套箱下放采用机械式手动千斤顶下放到位。 3、导向架安装通过安装导向装置控制套箱的位置. 5.2.6 安装围囹及内支撑、套箱平面位置调整及固定 1

围囹采用双H型钢，内支撑采用φ426mm钢管， 套箱下放就位后，测量出套箱侧板顶标高和套箱平面位置，根据测量结果精确调整套箱高程和平面位置，使之符合规范和设计要求。套箱精确就位后，安放所有千斤顶和锚具，使所有吊杆共同参与受力，同时设置水平限位装置，固定套箱位置。 5.3 封底混凝土施工 5.3.1底板堵漏、钢护筒和底板清理 1、 底板堵漏：为方便套箱顺利下放，在底板加工时将护筒预留孔位比护筒实测位置加大了一定尺寸，即底板与钢护筒间留有一定缝隙。并在封堵板安装就位后，用细袋装砂或水泥砂浆塞入封堵板与钢护筒之间的小缝隙中，防止漏浆。 2、钢护筒和底板清理：在浇注封底混凝土前，将钢护筒上的积聚物和锈斑用钢丝刷刷除干净，同时将底板上的沉积物用钢刷清理干净，用水枪将沉积物冲散。 5.3.2封底混凝土浇注 封底混凝土标号为C25，高1.5m。封底混凝土浇注采用刚性导管、泵送混凝土法施工，综合考虑钢护筒布置影响，按照每个布料点作用半径3.0～4.0m布置混凝土导管。 1、由于混凝土一次连续浇注方量大，连续浇注时间长，为满足封底混凝土布料要求，配制封底混凝土塌落度控制在16～18cm，初凝时间控制在20h以上。 2、混凝土首灌：混凝土灌注采用储料斗法，多导管分期分批开灌，一次浇注完成。 3、混凝土正常浇筑：各导管完成首灌后，按顺序逐根灌注。 4、封底混凝土高程控制：施工时标高测量控制按每10平方米一个测点，用测绳检测，并配以钢卷尺校核。正常浇注时每小时测一次，并绘制测点高程图以指导施工下料，不致造成混凝土顶面高差过大。根据所测结果有针对性的进行各导管混凝土灌注，力求混凝土面均匀平整。当测点达到标高后，终止该处混凝土浇注，上拔导管冲洗收集，见图5.3-1。 1

图5.3-1 套箱封底施工 图5.3-2套箱抽水、破桩头 5.3.3封底后处理 1、拆除悬吊系统：待封底混凝土达到设计强度后拆除悬吊系统，拆除顺序依次为：上扁担梁——千斤顶——下扁担梁——吊杆——上承重梁——贝雷梁。拆除吊杆时，在承重梁上方用扳手旋转吊杆的办法来拆除吊杆。 2、封堵吊杆孔隙及连通孔：在低潮时，潜水员下入水中，用棉絮塞堵吊杆孔，将连通孔垫上橡胶垫块，安装盖板，拧紧螺栓。 3、抽水，处理封底混凝土表面：吊箱抽水时限实际控制以水下混凝土同条

件养护试件强度为准，采用水泵将水抽出。封底混凝土表面起伏情况按设计标高人工找平，高于标高处用风镐或人工凿除，低于标高处砂浆填补。 4、钢护筒割除，桩头凿除：用气割将钢护筒割除至设计桩顶标高，吊移走割除掉的钢护筒后，将桩头钢筋剥除，然后采用风镐或人工破除桩头达到设计标高，同时要求达到混凝土新鲜面，见图5.3-2。 5.4承台施工 承台为大体积混凝土施工时，为减少因水泥水化热导致混凝土内外温差过大产生温度收缩裂缝，对承台施工必须采取措施进行控制。主要可以从以下几个方面进行处理：减少一次浇筑的体积，设置冷却管，降低水泥水化热，控制浇筑温度，养护保温减少温差等。 5.4.1承台钢筋施工 钢筋在钢筋加工区提前加工制作成型，在施工现场进行钢筋绑扎工作。主筋

接长采用墩粗直螺纹套筒接长，大大提高了钢筋连接的效率。 5.4.2 承台冷却管安装 为降低承台混凝土的水化热，在承台内需要设置冷却水管，冷却管采用热传导性能好、并有一定强度的铁管，公称直径42.3mm。冷却管分层布置，分层间距1m。