深水基础钢吊箱围堰施工技术

深水基础钢吊箱围堰施工技术

摘要：目前桥梁深水基础及墩台施工中采用的防水围堰有以下几种：单壁钢围堰（方形和圆形），钢吊箱，双壁钢围堰，钢板桩围堰，锁口钢管桩围堰等，其中钢板桩，锁口钢管桩亦可用在基坑开挖施工。本文是以中铁七局南昌信江大桥深水基础钢套箱围堰施工方法的拓展。利用midas civil2010软件先介绍钢吊箱围堰施工步序，分析各工况的受力状态。从而研究钢吊箱围堰进行施工方法和受力检算。文中对围堰设计、拼装、下沉、加固、堵漏、浇注封底砼等有关施工技术进行阐述。

关键词：钢吊箱；模拟设计；施工工艺；工况检算

abstract: the current bridge deep water foundation and pier construction adopted waterproof cofferdams are the following: single wall steel cofferdam (square and round ), steel hanging box, double wall steel cofferdam, steel sheet pile cofferdam, lock steel pipe pile cofferdam, steel sheet pile, wherein, the lock steel pipe pile can also be used in the foundation pit excavation. this article is based on china railway seven bureau of nanchang letter river bridge deep water foundation steel boxed cofferdam construction method to expand. use midas civil2010 software to introduce steel hanging box cofferdam construction step, analysis under the stress state. in order to study the steel boxed cofferdam

construction method and stress calculation. the cofferdam design, assembly, sinking, reinforcement, plugging, pouring bottom concrete and other related construction technology is analyzed.

key words: steel hanging box; simulation design; construction technology; case check

中图分类号： 文献标识码：a文章编号：2095-2104（2012） 一、钢吊箱设计

计算模型采用：承台顶和底标高，分别在水面下1.5m和5.5m；水深12m，河床附着层1m；钢吊箱围堰尺寸为12m×12m，以承台底标高为参照，围堰高6.5m；钻孔灌注桩为4根φ2.4m，承台尺寸为10.4m× 10.0m×4.0m。钢吊箱由钢护筒牛腿、底板、侧板、内支撑等组成，其中侧板、底板是吊箱围堰的主要围水结构，钢护筒牛腿是整个围堰的主要支撑。（见图1：钢吊箱总图）。机械设备配置同上。

二、施工工艺流程

施工调查和放样→钢护筒牛腿定标高、焊接→打钢护筒→搭设钻机施工平台（桩基础施工完毕）→拼装钢套箱底板→拼装钢套箱侧板→安装内支撑→下沉固定→封底→破桩头(割除桩头护筒)→承台施工→拆除。

2.1钢护筒牛腿定标高、焊接：牛腿和支撑型钢焊接尤为关键，从后面的受力分析可以看出此处受力最大，见（图2：钢护筒牛腿

示意图）。

2.2搭设钻机施工平台：可利用护筒牛腿进行工字钢铺设钻机平台，见（图3：钻机施工平台示意图）。

2.3拼装钢套箱底板：钻孔桩施工完成后搭设钢套箱底模，先进行底模承重工字钢铺设，根据受力分析选择工字钢间距，根据整个钢套箱自重在护筒（桩基础）顶面进行。底模可以采用钢模板，竹胶板，亦可采用混凝土预制板，护筒附近采用1/2或1/4圆，，视拟浇筑的封底混凝土厚度确定，无论采用何种底模都必须进行向上浮力和向下承台施工荷载进行比较，模板缝隙必须封水处理，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。

根据受力分析承台施工可采用分次浇筑。本文采用底模类型与侧模类型一致，底模工字钢与内支撑材料一致。

2.4拼装钢套箱侧板：侧板与底模连接采用角钢栓接，并做封水处理，在封底混凝土浇筑高度范围内设置拉筋，或者在侧模外侧设置限位也可达到同样效果。

2.5安装内支撑：防止下沉时钢套箱变形需要提前设置内支撑。 2.6下沉固定：将承重梁（贝雷梁）安装在钢护筒上。将各吊点精轧螺纹钢穿入事先焊在底板上吊点位置的钢管，缓慢旋紧下端，

上端通过螺母及垫板固定在承重梁（贝雷梁）上。然后检查箱顶高程，可通过卷扬机、滑车调整，使吊箱顶水平。确认水平后将各吊点的螺母逐个拧紧，待全部拧紧后，放松卷扬机、滑车下沉系统，使各吊点精轧螺纹钢筋受力。吊箱定位后，对牛腿与底模工字钢之间的缝隙用钢板调平，并栓接。 2.7灌注承台封底砼

灌注封底混凝土是关系到钢吊箱围堰施工成败的关键之一。封底混凝土的作用一是作平衡重的主体，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，四是作为承台的底模。本文底模采用钢模板，此处封底混凝土厚度浇筑高度为0.5m。 三、钢吊箱设计、检算

利用midas civil2010软件建立计算模型，材料及类型同上。 3.1主要荷载分析：

工况1：拼装完成后下沉调平，内外水压平衡，牛腿受力为钢套箱自重。

工况2：封底混凝土完成后抽水，钢套箱受力为外侧水压力、向上的浮力、封底混凝土和钢套箱自重。

工况3：浇筑承台混凝土，钢套箱受力为外侧水压力、向上的浮力、封底混凝土、承台混凝土和钢套箱自重。见（图4：工况荷载）。 f浮力=12×12×6×10=80kn g承台=10×10.5×4×25=10500kn g封底=12×12×0.5×25=1800kn

g钢套箱=600kn（计算后处理数据查询） 经分析对比，对工况2和工况3分别进行计算。 3.2计算结果查询 工况2计算结果查询：

位移：向上最大位移：12mm，水平方向位移：5mm。 底模型钢和支撑：最大剪应力40mpa，,最大组合应力190 mpa集中出现在牛腿附近。

模板应力：有效应力 43 mpa，剪应力24 mpa。见（图5：工况2计算结果）。

工况3计算结果查询：

位移：向上最大位移：3.5mm，水平方向位移：8mm。 底模型钢和支撑：最大剪应力20mpa，,最大组合应力140 mpa集中出现在牛腿附近。

模板应力：有效应力 26 mpa，剪应力15 mpa。见（图6：工况3计算结果）。

经对比工况2和工况3分析结果，内支撑与侧板的受力较为均等，工况2主要克服浮力影的响，底板与侧板的连接、底板与牛腿的连接尤为关键。工况3由于浮力影响，承台混凝土自重对底模影响较小。两种工况都显示牛腿的受力无论是向下或向上都比较大，

施工时需要特殊处理。

结论：深水高桩承台采用有底钢吊箱施工的方案优点明显，河床地质情况影响较小，难度小、设备要求低、定位精确；尤其封堵工作比无底钢套箱节约很多时间；底模采用模板施工，封底混凝土的厚度可大大减小。