深水双壁钢吊箱围堰施工关键技术研究

周宏伟

(中铁七局集团第三工程有限公司，陕西 西安 710000)

随着经济的发展，我国越来越重视交通运输的发展，故而我国交通发展迅速，而桥梁是交通业的重要组成部分，道路建设中桥梁占了相当大的比重。深水承台施工多有沉井法、钢围堰法、钢吊箱法，相比沉井法、钢围堰法，钢吊箱具有施工工艺简单，用料少，施工周期短等特点。深水承台施工钢吊箱施工问题一直是国内专家学者关注的重点问题之一，国内钢吊箱施工工艺良莠不齐，其定位等问题依然存在，以桥梁深水双壁钢吊箱围堰施工作为研究对象，结合工程实例，对深水双壁钢吊箱围堰施工关键技术进行详细探讨[1]。

1 工程概况

江湾大桥主桥采用独塔双索面钢-混凝土混合梁斜拉桥，桥跨布置为(33+102+183)m，桥面宽度44.5 m，主塔采用拱形桥塔，主塔高109.5 m。16号主塔基础设计桩基29根，桩径2.5 m，最长桩102.024 m。

江湾大桥16号主墩位于北江河道内，河道总宽度450 m，覆盖层为砂卵石，溶洞发育。桥位于孟洲坝上游3.2 km，常水位53.6，流速缓慢，水位平稳，河道最大水深21 m，16号墩处水深15 m～17 m，主墩承台为高桩承台，底距河床高度9.2 m～11.2 m，吊箱底距河床高度7.9 m～9.9 m。16号主墩承台为圆端哑铃型承台，横桥向宽度62.8 m，顺桥向20.75 m，高5 m，系梁位置宽度5 m，采用双壁钢吊箱施工，双壁钢吊箱围堰模型见图1。

2 施工重难点及关键技术

2.1 施工重难点

钢吊箱尺寸和重量大，拼装、下放、定位难度大。墩位区孟洲坝库区，流速稳定底且稳定，但16号墩位水深度较深。16号墩封底混凝土和承台混凝土方量大，施工中需要前后工序配合多，技术难度和组织难度均较大。16号钢吊箱全部拼装完成总重量大，需要各吊点千斤顶同步下放，控制难度大。

2.2 施工关键技术

1)采用BIM技术设计、模拟整个施工过程，优化设计施工方案，采用三维立体交底技术，有效保证了吊箱的设计深度及加工精度。

2)钢吊箱壁板采用单块四周及底板封闭，壁板中灌水抗浮，替代壁板抗浮混凝土作用，减少了混凝土使用量及钢吊箱自重。

3)壁板间夹橡胶止水条，采用螺栓连接，壁板缝隙中灌注环氧树脂砂浆，既保证了壁板之间不漏水，安装更为方便，拆除减少了水下切割，经济环保。

3 总体施工方案

双壁钢吊箱采用BIM技术模拟施工，提前发现施工问题。预留护筒与底板间缝隙，安装导向护弦等工艺，减少桩基及水流对钢吊箱位置的影响。以水代替壁板加强混凝土承受水浮力的作用。既保证钢吊箱的阻水性能，又便于后期壁板拆除工作，减少了施工工序，降低了混凝土用量。减免了浪费，节约了成本，壁板间采用螺栓连接，代替焊接，便于壁板安拆以及后期壁板的调整[2]。

施工工艺流程：在钢护筒上焊接牛腿→搭设主梁及分配梁→安装悬吊系统及吊杆→分块加工的吊箱底板在拼装平台上定位、焊接→拼装加固吊箱侧壁板→钢吊箱验收下放→安装围檩内支撑→潜水员下水封堵护筒与底板间缝隙、清理钢护筒上的附着物→封底混凝土施工→等强、抽水、体系转换→转入承台施工工序。

工艺原理：采用双层壁板，减小了水压对钢吊箱壁板造成的影响，保证了承台结构。壁板结构分仓，相互独立，壁板采用螺栓夹橡胶止水条连接，安装拆除方便，板缝之间灌注环氧树脂砂浆，亦能起到很好的止水效果。减少安装现场焊接，安装速度快。下放时壁板内注水抗浮，保证壁板下放稳定性，降低水流对吊箱位置的影响，降低了混凝土用量，施工工艺简单，节约成本。桩基周围壁板预留15 cm间隙，避免下放过程中钢吊箱与壁板间的碰撞，保证吊箱位置准确，下放完成后，用圆弧钢板封堵缝隙。在护筒上焊接导向护弦，护弦与护筒间留2 cm～3 cm间隙，保证钢吊箱位置准确。BIM技术模拟施工，检测碰撞，提前发现解决问题，钢吊箱壁板兼做模板，减少二次立模工序，缩短工期。

3.1 双壁钢吊箱拼装

1)主次梁拼装。

对桩基钢护筒位置及垂直度进行测量、复核，确定钢吊箱拼装牛腿高度。牛腿采用20b工字钢，与钢护筒满焊，用于临时支撑主次梁工字钢。上、下游侧各设置10处，系梁部位设置2处，共设置22处，牛腿焊接位置与吊点位置错开布置。

在焊接好的牛腿上依次铺设主、次梁，主次梁采用Ⅰ56b双拼，底板与下放梁、分布横梁焊接成整体。采用三角肋板将主次梁连接成整体，主次梁与护筒间预留15 cm间隙，避免下放过程中与钢吊箱碰撞影响钢吊箱平面位置。

2)安装悬吊系统。

悬吊系统支撑设置在钢护筒上，吊杆采用Φ32精轧螺纹钢，与底板龙骨系统连接。共设置下放吊点14组，封底混凝土吊点68组。悬吊系统横担采用双拼Ⅰ56b工字钢加工而成，横担布置在钢护筒上。横担与下放主次梁采用Φ32精轧螺纹钢连接，精轧螺纹钢在下放主次梁及悬吊系统横担上设置钢垫板，垫板采用双层20 mm厚钢板加工而成。

3)拼装底板。

底板利用桩基施工平台材料，采用Ⅰ16b和10 mm厚钢板组合而成，Ⅰ16b工字钢布置间距40 cm。安装时先从吊箱中部向两侧对称拼装，底板与钢护筒间预留15 cm间隙。

4)钢吊箱壁板安装。

16号钢吊箱壁板共分46块，壁板采用双壁结构，高度9 m，厚度1 m，横向桁架支撑采用[14与L75×7焊接成整体，内外壁钢板厚度8 mm。单个箱体底、侧板采用12 mm钢板封闭，竖肋采用[10,布置间距0.4 m，两侧壁板间开螺栓连接孔。

钢吊箱作为承台模板使用，按照承台轮廓线外扩3 cm，保证承台结构尺寸。壁板从中间向两侧对称安装，壁板安装时保证垂直度，按照承台模板要求安装，相邻模板间错台控制在3 mm以内，并控制好垂直度。垂直度要求为承台高度的0.3%，本承台要求不大于2 cm。

安装前沿着放样出的模板边线焊接定位码，辅助钢吊箱壁板安装，方便快捷，定位准确，壁板安装完成后，检验壁板间的密封性。壁板之间内侧采用螺栓连接，外侧采用连接钢板焊接。单块壁板吊装[3]完成后用2根[20槽钢在吊箱顶口固定。吊箱外侧与底板之间焊接三角钢板固定。

5)钢吊箱内支撑安装。

吊箱下放前共安装六道内支撑，其中系梁部位4道，承台部位2道，顺桥向布置，内支撑采用φ820 mm钢管加工而成。在钢吊箱侧壁上焊接限位装置，限位装置距钢护筒5 cm，用于限制下放过程中钢吊箱位置移动。上、下游侧各设置4处。

3.2 下放双壁钢吊箱

圆弧堵漏钢板单个护筒设置4块，下水前安放在护筒周围，吊箱下水后潜水员将圆弧钢板用螺栓连接，紧贴钢护筒。吊箱内部安装隔仓板，将底板分成三个区域。

钢吊箱下放共设计14组吊点，下放过程中保证14组钢吊箱每一流程下放高度相同，保证吊箱下放平稳吊杆受力均匀，在吊杆上制作刻度标识，每一下放流程下放高度的精确控制。入水后，考虑河水对钢吊箱的浮力影响，每下放1.5 m，向壁板内注1.5 m，保证壁板不受浮力影响。下放到位后，用水准仪对壁板标高进行测量调整，确定钢吊箱下放至设计高程。拆除下放千斤顶，将所有副吊杆收紧，精轧螺纹钢螺帽拧紧，副吊杆用于承受封底混凝土重量。

3.3 封底混凝土浇筑

混凝土浇筑前潜水员水下安装护筒四周圆弧钢板、封堵底板与护筒之间缝隙、封堵吊杆与底板之间间隙，采用铁铲清除护筒上附着物保证封底混凝土与钢护筒之间的黏结力。安装全部内支撑，内支撑采用φ820 mm钢管，顺桥向布置12道，横桥向布置2道[4]。

封底混凝土浇筑前，在护筒上搭设封底混凝土浇筑及测量平台，在平台上布置相应数量的测点和测绳，对导管的埋深，封底混凝土的浇筑高度进行准确的控制。导管逐根灌注放料，由上、下游向承台中部推进，混凝土按扩散半径3.0 m控制。首批混凝土利用储料盆内混凝土与泵送混凝土同时灌注，方量不小于11.5 m3，确保导管埋深不小于0.5 m。选用直径为φ300 mm导管，底口距底板20 cm，导管长度13 m，布置间距4 m。

1)封底混凝土灌注采用逐根筑堆、及时补料的原则，各点首灌封底采用拔塞工艺。灌注顺序先周围导管，再中部导管，采用两台汽车泵同对称输送混凝土，一次性灌注完成，泵送混凝土且缓凝时间不小于10 h，坍落度为160 mm～200 mm。

2)封底混凝土分为三区域，为保证封底混凝土质量，要求混凝土供应连续不间断进行并且尽可能在24 h内完成。

3)封底混凝土设计总厚度2 m，封底时浇筑混凝土1.8 m，剩余0.2 m作为抽水后的承台底面的调平层。封底面积较大，施工时在吊箱内按1.5 m×1.5 m方格布置测点，在灌注过程中随时用测绳进行测量，掌握混凝土的流动情况便于及时调整导管的埋深。

4)当导管下口混凝土顶面接近控制标高时，加大测量频率，特别是对相邻导管的交界面、钢护筒四周、吊箱转角等位置，根据所测结果有针对性地调整各导管混凝土灌注量，力求混凝土顶面均匀平整。当测点达到规定标高后，终止该处混凝土灌注。

5)在施工过程中所有机具设备必须保证运转正常，发现问题及时处理。混凝土封底首批料开始后要连续作业，一气呵成，保证封底质量。

3.4 抽水、体系转换

封底混凝土浇筑完成后，待混凝土强度达到90%后，抽出吊箱内河水，抽水过程中对吊箱侧壁位移及高程进行观测。

将各吊点精轧螺纹钢逐根割除，在承台底高程位置焊接牛腿，将精轧螺纹钢锚固在牛腿上。拆除钢护筒上悬吊梁，割除钢护筒，破除桩头，清除封底混凝土上浮渣，浇筑C25混凝土找平层[5]。

4 结语

双壁钢吊箱属于桥梁临时结构，起到辅助施工的作用，在深水环境下围堰施工难度大，围堰的每个关键工序直接影响后续施工的安全。深水双壁钢 吊箱围堰是深水承台施工选用最多的方案之一，现对深水双壁钢吊箱拼装、下放、封底、体系转换等施工关键技术进行研究，可为类似工程的施工提供借鉴。