56可拆除底板式单壁钢吊箱施工工法

可拆除底板式单壁钢吊箱施工工法GGG（鲁）C1056-2008傅柏先 赵根生 徐景岩 周茂祥 周焕涛（山东省路桥集团有限公司 山东鲁桥建设有限公司）（山东省公路桥梁建设有限公司）1、前言深水施工目前多采用沉井、钢围堰或钢吊箱法。沉井为上下开口 的筒形结构物。通常用混凝土或钢筋混凝土制成。沉井下沉工序繁琐， 受地质情况影响较大，材料用量大；而钢套箱围堰主要使用于流速较 小、覆盖层较薄、透水性好的砂砾或岩石深水河床，埋置不深的水中 基础，但对于高桩承台采用钢套箱围堰材料浪费较大。而钢吊箱是在 深水桩基完成后，用起吊设备将钢吊箱拼装悬挂在定位桩桩顶然后灌 注水下砼封底，抽水后浇筑承台砼。吊箱的作用就是实现了承台的干 施工。传统钢吊箱工艺操作简单，节约工期，材料用量合理并能回收 再利用，技术上可行，目前钢吊箱应用逐渐得到推广。在青岛海湾大桥承台施工时，签于吊箱投入数量较大，我公司对 传统钢吊箱进行了优化设计，成功开发、设计、制造了可拆除底板式 单壁钢吊箱，大大降低了施工成本。2、工法特点2.1、底板采用两端起吊，底板范围不设置吊点，底板型钢构件分块 制作，不设焊接，拆除简便，底板型钢构件可周转使用。2.2、在封底混凝土内预埋钢带骨架，钢带焊接到护筒上，增加封底 混凝土和护筒间的粘结力，大幅减小了封底混凝土厚度。2.3、底板和侧板两边采用角钢相扣进行连接，两边采用大间距长杆 螺栓连接；侧板和侧板水下部分采用型钢扣接，避免了水下操作，施 工简便，同时降低了成本。2.4、分块拼装，单片重量轻，操作简便，不需要大型的机械设备。3、适用范围本工法适用范围：铁路、公路桥的圆形、方形深水承台的施工， 承台平面尺寸最大为12.4 m,潮水水位最低时钢吊箱下节顶部露出水 面12m,吊箱下放到位后底板距海床最小高度为0.2m。4、工艺原理本工法所用钢吊箱包括底板、侧板、内支撑、吊挂系统四大部分。 平面形式为正方形。上节侧板高3m,下节侧板高4m。4.1、吊箱上节的作用主要是挡水,钢构件间采用法兰连接。4.2、吊箱竖向连接水上部分（低潮位可以退出来的部分）采用法兰 连接,水下部分采用型钢扣接,避免了拆除时的水下操作。使用该吊箱可完成承台的水下砼封底、钢筋绑扎、模板支立、混 凝土浇筑、养护、海工砼表面防腐及墩身的全部工作,能安全、快速、 优质地完成承台施工。5、施工工艺流程及操作要点可拆除底板式钢吊箱是为深水承台施工而设计的围护结构,其功 能是用于完成承台施工，为墩柱施工提供工作平台，其操作要点主要 是板块间的相互连接。5.1、吊箱结构简介 根据吊箱使用功能，将其分为底板、侧板、内支撑、吊挂系统四 大部分。5.1.1 底板吊箱底板由面板和纵横梁组成，纵梁为110工字钢，横梁为4组 I45双肢工字钢，面板为厚度4mm的钢板。底板在护筒位置处根据护 45a筒中心坐标、护筒倾斜度及拼装平台高程进行开孔，对于底板和护筒 间的空隙采用胶皮结合钢板进行堵漏。面板之间焊接连接。底板面板 直接铺放在下部型钢框架上，利用和侧板连接时的螺栓孔位及侧板压 力进行限位固定。纵梁分块焊接，直接铺放在横梁上；底板吊杆侧采 用100X10的角钢进行加强，加强角钢焊接在底板面板上，和侧板 角钢相扣,角钢之间加垫10mm的橡塑板;非吊杆侧采用L160X100X10 的角钢加强，在加强角钢上开孔，间距50cm，将螺帽焊接在角钢下 面，利用28mm圆钢套丝，采用长螺杆连接底板和侧板，螺杆的拆 除水上进行。底板拆除时，解除吊杆限位，水上拆除螺杆，则底板纵横梁和面 板自动分离，吊出纵横梁分块，周转使用。5.1.2侧板侧板为单壁结构，分为4m （下节）、3m（上节）两节，整块制作。8槽钢做纵肋，横肋为I36工字钢，外侧竖肋为145工字钢，在侧36a45a板分节的上下两端各设一根I20工字钢进行加强；面板采用6mm的20a钢板，和槽钢焊接连接。吊箱侧板与侧板之间、非吊杆侧侧板与底板之间均采用螺栓连 接，缝间设置 10mm 橡塑板以防漏水，吊杆侧侧板和底板连接采用 100X10 角钢相扣，进行限位。吊箱侧板横向分节及竖向拼缝水上 部分均采用螺栓连接，竖向拼缝水下部分通过侧板外侧横肋工字钢进 行扣接，避免了模板拆除时水下操作工作。为了保持吊箱内外水头一致，结合桥位区潮水情况及封堵的实施，在吊箱吊杆侧侧板上对称开2个直径10cm的圆孔。开孔位置标 高-1.0m。钢吊箱下沉入水后受流水力的作用，吊箱会发生漂移，为便于调 整吊箱位置，确保顺利下沉，在吊箱侧板内壁与钢护筒之间设三层导 向系统，每层4 个导向。导向系统由导向钢板、定位器（短型钢）及 调位千斤顶组成。导向钢板的作用是控制下沉吊箱的平面位置。调位 时用调位千斤顶进行。定位主要利用钢护筒的稳定性将下沉到位的钢 吊箱通过定位器与钢护筒连成整体达到钢吊箱的定位。5.1.3吊箱内支撑内支撑主要为水平斜撑，共二层，设在吊箱侧板的内侧，高程为+0.60m和+3. 0m处。水平斜撑为双肢I工字钢八字撑，杆端通过 20a连接板与侧板利用螺栓连接成一体。5.1.4 吊箱吊挂系统吊挂系统由贝雷梁、吊杆梁、平台横梁、吊杆及钢护筒组成，吊 挂系统的作用是承担吊箱自重及封底混凝土的重量，同时利用吊杆对 侧板进行限位，增强模板的整体稳定性。该吊箱设计共设置 12 根吊杆，4 根作为吊箱拼装下沉时临时支 撑，位于吊箱内部；下放到位后，进行拆除，转换到外部8 根承重吊 杆。吊杆下端通过焊接在横梁上的螺帽固定到底板横梁上，上端固定 到吊挂系统的吊杆梁上。吊杆的作用是将吊箱自重、封底混凝土的重 量传给吊杆梁。在施工过程中，对吊杆要充分保护好，禁止碰撞，以 免影响施工的安全。在吊箱入水下放前，在底板上沿护筒一周各焊接6 根钢带，在封 底混凝土达到 90%以上强度进行抽水后，将钢带焊接到护筒上，增加 了封底混凝土和护筒间的粘结力，封底混凝土厚度由 1.6m 减小到 1.0m。5.2、施工工艺流程5.2.1 施工准备5.2.1.1 试验室建设情况吊箱施工前，高标准试验室用房：办公室、混凝土室、耐久性试 验室、养护室、水泥室、力学室、土工室、仓库等搭设完毕，工程所 需的主要试验仪器、设备均安装结束并标定完毕，试验室人员全部到 位，试验资质审批完毕，开工前的各项试验工作均须完成（水泥及砂 石料等原材试验完毕，满足施工要求，配合比试验已完成，并经监理 工程师批准使用）。5.2.1.2 工程测量情况结合工程的实际情况，在桩基施工完毕后用全站仪测出各护筒的中心坐标及护筒垂直度，计算出拼装位置处及下放到位位置处护筒的 具体偏位，根据偏位数据进行吊箱底板面板开孔。护筒刷洗吊箱底板安装吊箱底板制作工吊箱下节侧板安装吊箱下节侧板制作钢带焊接、安装临时吊杆及下节侧板吊杆t吊箱下放、上节侧板安装 J I上节侧板制作 1吊箱整体下放、安装支撑 吊杆、解除临时吊杆拆除、 清理、 修整 吊箱抽水、堵漏、绑扎承台钢筋丨封底混凝土施工支立承台模板养混凝土浇T 承台模板制作I筑及养牛承台降温处理、压浆墩柱钢筋绑扎墩柱钢筋制作图 5.2.1 吊箱施工工艺框图5.2.1.3、施工现场准备首先拆除钻孔平台上部结构，割除平台内钢管桩的连接支撑和护 筒之间的泥浆连通管,同时清除护筒内泥浆。 用浮吊配合振动锤拔除平台内的钢管桩。拔除时，要先使振动锤急振， 使钢管桩周围土层充分液化后再行拔除。用特制大型筒刷刷洗护筒，筒刷采用 16mm 钢板卷制，直径比护 筒直径大30cm，高度150cm。用废旧钢丝绳设三排，利用吊机或浮 吊吊起筒刷对封底混凝土部位作重点刷除，以确保封底混凝土与护筒 之间的粘结效果。护筒刷洗干净后，在拼装位置处对护筒进行开孔，穿拼装工字钢。5.2.2 吊箱拼装及下沉底板：底板在钢构件加工场加工制作试拼合格后用挂车运输至平 台位置，根据现场实测的护筒平面位置，并充分考虑护筒的垂直度情 况，开挖底板孔洞，孔洞的直径要大于护筒直径20cm。底板型钢分 块制作，现场拼装。底板拼装完成之后，安装吊挂系统，拼装侧板， 安装封堵板，焊接预埋钢带，围堰入水。侧板：先将侧板下节按顺序提前运至墩位处，利用浮吊结合倒链 对称悬挂安装下节侧板（根据扣接工字钢的上下顺序，按照先下后上 的原则拼装下节侧板）。在下节侧板拼装的同时完成临时吊挂系统及 外侧下节吊挂系统的安装。吊挂系统就绪后，下放吊箱给上节侧板的 拼装提供工作面。拼装完上节侧板后，连接外侧吊杆，转换体系，拆 除临时吊杆。侧板安装完成后，全面检查套箱拼装质量和封堵板情况， 确认无遗漏后，套箱下放。安装侧板的关键是确保侧板的密封性，拼 缝间设置 10mm 橡塑板以防漏水。每块侧板焊缝均进行煤油渗透试 验。封底混凝土具有 90%以上强度后，割除护筒，将吊杆固定在下节 吊箱侧板横肋的支撑梁上，保证吊箱的整体稳定性。内支撑：吊厢侧板拼装完毕尚未下放前，进行内支撑连接，内支 撑通过连接板和槽钢栓接在侧板上。套箱下沉利用四台 60 吨液压穿心千斤顶，用精轧螺纹螺帽来调 整各吊点高程，每次升降高度严格控制在 150mm 以内，沉放时，要 有专人指挥，协调一致，以确保套箱下沉的平稳安全，避免扭曲变形。 若吊箱下沉过程中箱内水面明显低于箱外水面，用两台水泵对称向箱 内抽水。套箱下沉到位后，利用侧板顶面标高（+3.30m）控制沉放高度。5.2.3 吊箱定位与堵漏由于在吊箱侧板设有导向定位装置（该装置是根据护筒的实际偏 位设计的），因此，吊箱下沉到位后其平面位置偏差均在施工规范允 许误差范围以内。吊箱下放到位后用四台千斤顶对 8 根吊杆进行调 整，使其受力均匀 ，然后用型钢将导向型钢和护筒焊死，确保吊箱 在后续的水封施工中不得有平面位移。护筒开口封堵板用橡胶板，将橡胶板用螺栓固定在圆形压板上， 利用橡胶板包紧护筒以达到封堵的目的。套箱下沉到位并精确定位 后，由潜水员下水检查，以确保封堵效果。在灌注封底混凝土前，要及时搭建临时施工平台，以便于施工人 员进行施工。5.2.4 灌注封底混凝土封底混凝土的作用：一是利用封底混凝土与护筒之间的粘结力作 为平衡结构重量的主体；二是防水渗漏；三是抵抗水浮力在吊箱底部 形成的弯曲应力；四是作为承台的承重底模。封底混凝土采用一次封底法，待混凝土达到设计强度的 90%以上 后，进行箱内抽水，抽水时应限制抽水速度，密切观察套箱状况，以 确保安全。抽水后，套箱侧板拼缝处可能会有个别漏水处，要用棉纱 或棉絮进行封堵处理。封底混凝土浇注是吊箱施工成败的一大关键，主要难点是水下混 凝土浇注面积大，而且水位较深。在吊箱混凝土封底中，采用一根导 管进行灌注。为了保证混凝土质量，在施工中拟采取了以下几点措施：5.2.4.1 吊箱下沉前，用自行研制的大型圆筒形钢丝刷清除封底混 凝土高度范围护筒表面氧化层及附着物，确保封底混凝土与钢护筒间 粘结力；吊箱定位后至水封前，每天测量其平面位置，观察吊箱是否 稳定。5.2.4.2 水封前潜水员逐一对4 根护筒四周进行认真检查，以确保 封底时围堰底板不漏混凝土。5.243提高封底混凝土坍落度，将混凝土坍落度控制在 18 20cm，另外掺加粉煤灰和高效缓凝型减水剂，提高混凝土的流动性， 延长混凝土的初凝时间。为保证封底混凝土厚度一致，在导管上设置附着式振动器，测量 封底混凝土顶面发现混凝土堆积时开动振动器，找平顶面。振动过程 中要控制好振动时间，以确保混凝土良好结合。由于侧板上对称开了 两个连通孔，整个浇筑过程中吊箱内外水头一致，底板基本不受扰动， 保证了封底混凝土和吊箱的良好粘结。封底混凝土浇注过程中在混凝 土顶面内预留