钢吊箱围堰在深水高桩承台施工中的应用探讨

钢吊箱围堰在深水高桩承台施工中的应用探讨

摘要：本文以某大桥主桥深水承台施工为例,就钢吊箱围堰在高桩承台施工中的应用进行简要的论述。

关键词：钢吊箱围堰； 深水高桩承台； 施工应用

我国桥梁深水基础技术，从20世纪50年代修建武汉长江大桥开始，发展至今已进入国际先进水平，在跨越大江、大河等深水河流中得到广泛的应用。桥梁深水基础的修建，施工中防水、防土以及防止冲刷、滑坡等是关键，也是难点。除沉井和沉箱基础具有防水功能外，深水中管桩、桩基础的施工，常需要配以防水围堰。

目前，桥梁深水基础施工中，采用的防水围堰大致有：钢板桩围堰、双壁钢围堰、异形钢围堰、双壁薄层钢筋混凝土围堰、锁口钢管桩围堰以及钢吊箱围堰等形式。

随着钻孔灌注桩技术的日益成熟，我国内河深水中修建桥梁所设置的防通航冲撞的高桩承台较多，且大型桥梁深水桩基承台的尺寸越来越大，为实现承台的干施工，多肜钢吊箱围堰作为临时性结构的防、阻水措施进行承台施工，下文结合某大桥主桥深水承台施工为例,对钢吊箱围堰在高桩承台施工中的应用进行简要的分析。

一、工程概况

某大桥全长3.23km，其中62#、63#、64#、65#、66#墩均为深水高桩承台，上述各墩承台采用有底钢吊箱围堰施工法。

钢吊箱是为深水高桩承台施工而设计的临时围堰阻水结构， 其作用是通过吊箱侧板和底板上砼围水为承台施工提供无水的施工环境。

主桥深水高桩承台，其钢吊箱平台内净尺寸分别为：62#、63#、64#、65#、66# 墩单壁有底钢吊箱11.12×6.92m 吊箱平面内四周均比承台设计尺寸大100cm～200cm。根据水文资料，该河段 12 月～次年3月为枯水季节，我单位拟在12月～次年3月进行深水区承台钢吊箱施工。因此，63#、64#、65# 墩双壁钢吊箱箱高定为 10.0m；62#、66#墩单壁钢吊箱箱高定为90m。

二、钢吊箱围堰结构

由钢吊箱使用功能，将其分为底板、侧板、内支撑、起吊及导向定位系统五大部分，其中侧板、底板是吊箱围堰的主要围水结构。本桥承台平面尺寸不大，吊箱吨位较小，吊箱侧壁采用单壁结构，节省材料，加工方便，亦可保证施工安全。钢吊箱结构详见《钢吊箱施工图》。

1、 钢吊箱底板

钢吊箱底板、侧板采用δ=12mm 钢板。底板横向加焊 T 字板，1.0m一道， 纵向加焊10槽钢，40cm一道，增加底板刚度，减小底板的挠度变形。吊箱底设纵向、横向托梁，托梁为I20工字钢。

2 、吊箱侧板

吊箱侧板竖肋采用14槽钢，间距50cm；吊箱横肋均采用14槽钢，沿侧壁周长方向等间距0.5m 布置一道，以分别形成50cm×50cm的网格结构，钢吊箱外围设计为型钢圈梁，增加侧壁刚度和抗变形能力，以提高侧板承受竖向、水平方向荷载能力。

3 、内支撑

为了保证吊箱箱体具有足够的刚度，在完成封底砼后，抽干吊箱水时侧壁不致产生较大变形，内支撑由内圈梁、水平支撑柱组成。

4 、上承系统

上承系统是由承重梁、导链滑车、φ32精轧螺纹钢筋、连接器、吊点、吊杆、托梁等组成。吊箱顶面上设 8个观测点，控制吊箱平衡下沉。2#、3# 墩有底钢吊箱下沉设40个吊点。

上承系统是以群体钻孔桩钢护筒为依托，将钢吊箱挂其上进行钢吊箱的下沉、 定位、 浇筑封底砼等工作。承重梁是由大型钢组成，主要承受吊箱的重量。起吊系统的下沉过程是通过链滑车，吊杆用φ32 精轧螺纹钢筋，下端套上螺纹，由螺纹连接器加垫片固定，当吊箱下沉到位，浇注水下封底砼之前，将吊杆另一端通过螺纹连接器和垫片固定在承重梁上。

5 、吊箱定位系统

钢吊箱下沉入水后受流水压力的作用，吊箱围堰会向下游漂移。吊箱下放到位后，为防止水流压力、波浪力及靠船等动荷载对自由悬挂的钢吊箱发生扰动，在钢吊箱、钢护筒上设置导向定位系统，导向定位系统由导向钢板、定位孔、定位器(短型钢)及调位千斤顶组成。定位主要利用钢护筒的稳定性，将下沉到位的钢吊箱通过定位器与 4 个角的钢护筒连成整体，达到钢吊箱的定位。

三、钢吊箱施工

1、钢吊箱拼装

钢吊箱的拼装平台焊制，利用钢护筒焊制牛腿，加固钢护筒，铺装拼装平台。在平台上拼焊吊箱底板，并根据测孔资料反映的钢护筒倾斜情况，切割出吊箱底板护筒预留孔， 预留孔既要满足下放吊箱不卡住，又要尽量使孔洞偏小，便于封堵。

吊箱侧板用浮吊吊装，逐块拼成时，先栓接暂时联成整体，后焊接成整体，下沉利用吊装系统进行。由于钢吊箱高 10.0m～9.0m，拟采取上下两节拼接，两次下沉到位。吊箱利用钢护筒为依托拼装、下沉到位。下沉过程无箱壁浮力，完全靠吊点悬吊。

2、下沉到位的调整和固定

吊箱下沉到位后，各吊点所受力应均匀，使箱顶保持水平。下沉到位后进行调整和固定，将各吊点φ32 钢筋穿入承重梁预留孔内，并接上连接器，再检查箱顶高程，并通过导链滑车调整，使箱顶水平。确认后逐个拧紧连接器，待全部拧紧后，放松各吊点导链滑车，确认箱顶是否水平，不水平可用导链滑车进行个别调整。箱顶水平后，拆除导链滑车，使各吊点φ32 钢筋受力。

吊箱定位后，每天两次对吊箱的平面位置和高程进行观测，当平面位置偏差超过5cm，高程偏差超过3cm时，用导链滑车进行调整。

3 、底板与钢护筒间的密封

底板与钢护筒通过上、下两道密封箍密封，密封箍由两个半圆组成，用螺栓拧紧成一个整圆，内衬 10mm 厚胶皮板，增加密封效果。下密封箍在吊箱施工前用潜水员作业安放，上密封箍在吊箱就位后安放。密封箍安放完成后，潜水员潜水作业，对密封箍与护筒的间隙用棉絮塞紧。

4 、吊箱封底

对吊箱内进行清理，用自制的大型圆筒形钢丝刷清除封底混凝土高度范围内护筒表面氧化层及附着物，确保封底混凝土与钢护筒之间的粘结。

清理合格后即可进行封底砼的灌注， 封底砼标号为 C25， 坍落度控制在 18～20cm； 另外，为提高混凝土的流动性和延长混凝土的初凝时间，在砼拌制中可掺加粉煤灰和高效缓凝型减水剂。

根据《施工技术规范》要求，封底时水深约5.0m，考虑钢护筒对砼扩散有一定影响，封底采用泵送砼法多点快速灌注，导管作用半径按3.0m 取值，导管

内径 250mm，导管内不设阻水栓。从下游端开始依次侧移向上游推进施工。根据计算首盘砼方量，加工大型储料斗，按水下砼灌注方法进行封底施工。导管底口距吊箱底板 20～30cm，砼灌注过程中应随时测量砼顶面设计标高。63#～65# 墩设计封底厚度为 1.5m，实际施工时按 1.45m 控制； 62#、 66# 墩设计封底厚度为1.2m，实际施工时按 1.15m 控制；当第2 排导管砼浇筑完成后，可拔出第一排导管，以此类推。封底砼时，配备2台旋转式浮吊，两台砼输送泵，人员组织按双班配备。

为了防止封底时吊箱内水位高于箱外水位，可预先在吊箱上节侧板(箱外水位处)开孔， 封底时排出箱内封底混凝土置换出的水量。吊箱内抽水时，再用钢板封焊堵孔。砼浇筑过程中，应随时对钢吊箱的平面位置和高程进行观测。并在浇筑砼前，在吊箱壁上设两个连通管，以保证在砼浇筑过程中，吊箱内外水位一致。

5 、封底抽水

(1)施工排水

砼试件强度达到设计强度后，安装封闭连通管，立即进行吊箱抽水。

(2)抽水后漏水的处理

抽水后，个别小处漏水，将漏水处浮浆凿除，用细钢管插入，向钢管内灌注细粒砼，使钢管内水泥浆压力大于水压，待强度达标后，将钢管从封底砼面切除。

6、承台砼

(1)破桩：待封底砼强度满足要求后，把吊箱内水抽干后进行突击破桩工作，破桩采用风动凿岩机破桩，并保留桩头的最后10～20cm用人工破除，破桩后应保持桩头的完整。破桩的同时清除高出承台底面的封底混凝土。

(2)模板：承台模板利用钢吊箱侧板，形成内壁光滑的模板结构，并在其内浇注承台砼。

(3)钢筋：承台钢筋采用加工场弯制的半成品，现场绑扎成型。钢筋保护层使用同级别砼预制垫块。

(4)砼浇注：承台砼采用拌和站集中供应(陆地上砼由砼输送车运至现场)，砼输送泵配木制滑槽入模。浇注时分层进行，分层厚度不大于30cm。砼振捣使用插入式振捣器，砼浇注至设计标高时，表面使用木抹刮平，用光抹压光，并在砼初凝前用光抹多次收光以防止砼表面产生收缩裂纹。

(5)砼的温控：承台砼为大体积砼，浇筑时水化热问题将十分突出。为保证砼浇筑质量，在承台内预埋φ40mm 钢管，利用循环水降温，并采用蓄水法养护

承台砼。管道布置采用回形方式，水平敷设，层间距1.0m，主桥2#、3# 墩设3层(承台厚4.0m)，1#、4# 墩设2层(承台厚3.0m)。

各管间距80cm，各循环主管露出承台砼顶面30cm，然后接塑料加筋管以连接出入水总管。降温水循环速度依据冷却水管内进、出口水温差确定。

四、结束语

对于本桥深水围堰施工总结以下几点经验： 1）、 注意钢吊箱的定位和施工过程中的随时纠偏； 2）、 下沉吊箱应缓慢，吊箱定位导向装置拉杆应连接牢固； 3）、 堰内抽水时，注意吊箱侧板变形情况，必要情况下可增设内

支撑； 4）、 封底时注意首盘封底混凝土的数量。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。