浅谈深水吊箱设计与施工.docx

1、浅谈深水吊箱设计与施工 摘要：本文通过计算及理论分析，并考虑现场施工的实际情况及经济情况，采用了较合理的深水吊箱设计案，速度快、质量优、效益好。 思想汇报 关键词：深水 系梁 吊箱 设计。 一、工程概况 1.1 工程概况 大源渡湘江特大桥，位于湘江大源渡航运枢纽电站大坝上游大约 1280米处跨越湘江，全桥长 1220.08m，起讫里程 LK0+412.72 LK1+632.80，跨越京广铁路和湘江，共有 28 个墩台。 16# 25#墩全部位于湘江之中， 16#19#墩为引桥墩，桩径为 2.5m ； 20# 25#墩为主桥墩，桩径为截面桩，上段直径为 3.8m ，下段直径为 3.0m 。每个墩

2、位共有四根桩，即左、右幅各两根，每幅桩顶通过系梁联成一个整体，其系梁顶面标高为 50.0m，其中 16# 19#墩系梁截面尺寸为 2.0m2.5m （宽 高）； 20# 25#墩系梁截面尺寸为 3.0m3.0m （宽 高），由于水中各墩处水位较深，其系梁均采用钢吊箱围堰法施工。 1.2 水文条件 本桥所处位置为湘江流域，雨季多集中于 4 7月，此期间为汛期，河水受降水影响明显，河水陡涨抖落，一般在 10 月至翌年 3月为枯水期。由于桥址下游大约 1280 米处为大源渡航运枢纽电站大坝，其水位标高一般控制在 50.0m 左右，变化较小，只有受到强降雨时，才开闸放水，水位最低不低于 47.5m，最

3、高不超过 51.0m,，而且一般时间不超过 5天。 本桥址处湘江 江面宽 672m， 16#及 25#墩位于岸边，水深在 9m 左右，17#24#水深在 12m14m。 思想汇报 二、吊箱设计 2.1 吊箱选型及设计思路 水中系梁施工采用全钢结构的吊箱在以往较为多见，但由于本工程工期紧，箱梁投入数量相对较多，倒用次数较少，若采用全钢吊箱费用较大。另外吊箱钢底板倒用时拆卸必须潜水员下水拆卸，因而一造成危险性较大，二是潜水员费用较高。为了解决这一问题，我们经过研究、分析采用钢、砼结构的吊箱较为适用，即吊箱侧模采用全钢结构，底板采用不倒用，一次性的预制混凝土结构 。 2.2 吊箱尺寸确定 （ 1）吊

4、箱高度确定 吊箱下到位后，为了防止桩与吊箱之间的空隙露水以及吊箱抽水后抵消部分浮力，初步确定，封底混凝土厚度为 1.0m，另外根据水文情况，本桥址处水位常年变化在系梁顶面标高 50.0m 附近，最多长水不超过 51.0m，因此吊箱顶面按高于系梁顶面 1.0m 考虑，即吊箱高度为： 1.0（吊箱高出系梁顶面的高度） h（系梁高度） 1.0m（封底混凝土厚度）。 （ 2）吊箱长、宽确定 系梁宽度均小于桩基直径，考虑吊箱到位后，系梁模板安装之后，施工方 便，吊箱宽度确定为： R（桩基直径） 20.75m （施工空间）；吊箱长度确定为： R（桩基直径） D（系梁联接的两根桩中心距） 20.75m （施

5、工空间） 2.3 吊箱受力分析 （ 1）吊箱侧模及端模 吊箱侧模及端模仅受水的侧压力及流水冲击力，因此最不利时为吊箱封底抽水后，水位涨至 51.0m。 （ 2）吊箱底模 底模主要承受吊箱自重、封底混凝土重量、系梁自重、系梁模板重量、水的浮力以及施工荷载这六种力的合力。因此其最不利受力工况为以下两种： 吊箱封底抽水 后，此时水位最高时； 系梁刚浇筑后，此时水位最低时。 2.4 吊箱结构设计 2.4.1 底模 由于吊箱底模刚封底抽水后，受向上的弯矩，浇筑系梁后又受向下的弯矩，因此其混凝土底模采用板式底模，用 C30混凝土预制而成，上、下均配钢筋网片，底层采用 20 螺纹钢，横向间距为 150mm，

6、纵向间距为 200mm。在底模四周，距边缘 200mm处设置椭圆型预留孔，以便安装精轧螺纹钢筋与侧模相连，间距为 800mm，每个预留孔内预埋螺旋筋，以加强混凝土抗裂性。 为便于吊箱下方，将底模开 孔制成阶梯状，内直径为 “ 已成直径 +20cm”的孔，外直径为 “ 已成直径 +60cm” 的孔，上层厚 200mm，下层厚 150mm，孔中设置圈劲，并在阶梯层，钉圆形胶皮，与桩基紧贴，防止浇注封底混凝土时泄露。 2.4.2 侧模及端模 侧模及端模主要承受水的侧压力及流水冲击力，为方便安装，将侧模及端模制作成整体。面板采用 =6mm 厚钢板。为方便模板拆卸，及避免施工人员水下作业，面板只采用竖向

7、加劲以加强面板，采用槽 20b，间距 400mm，底部底梁采用槽 20b 及 =10mm 厚钢板组成，顶板主梁采用 HN500。顶板主梁及底部底梁开 U型孔，间距 800mm，以便精轧螺纹钢筋与底模联接。侧模与端模面板之间的竖缝采用 M20螺栓联接，缝间设置 10mm（压缩后为 3 4mm）橡胶垫以防漏水。侧模与端模的作用是与底板（包括封底混凝土）共同组成阻水结构，为系梁施工提供无水的施工环境。 2.4.3 内支撑 吊箱内支撑为中间内支撑及四角内支撑两部分。 中间内支撑设置在吊箱中间上部，采用 HN500，支撑两侧模。四角支撑设施在吊箱四角，采用槽 20a，支撑侧模与端模。 2.4.4 吊箱支

8、吊系统 支吊系统由纵、横梁、吊杆及施工平台组成。支吊系统的作用是承担吊箱自重、封底混凝土的重量及系梁自重（包括系梁模板及施工荷载）。吊箱下放到指定位置后，用支吊系统固定。 横梁：共计两排，分别设在施工平台钢管桩上，每排横梁由三片贝雷片组成（贝雷片为原来施工平台贝雷片横移后即可）。贝雷横梁的作用是支承纵梁，并将纵梁传递的荷载传给钢管桩。 纵梁：纵梁设置在贝雷横梁上，共五排，每排由 2I45 工字钢（搭设工作平台用过的）组成。纵梁的作用是支承吊杆，并将吊杆荷载传给贝雷横梁。 吊杆：吊杆由 2槽 20b及与之配套的轴销等 组成，每个吊箱十根吊杆。吊杆下端联接到侧模的主梁梁上，上端固定到支架的纵梁上。

9、吊杆的作用是将吊箱自重、封底混凝土及系梁自重（包括系梁模板及施工荷载）的重量传给支架纵梁。 2.4.5 吊箱下沉系统 吊箱下沉采用四台 25t 卷扬机均匀下沉。吊点设在吊箱侧模顶板主梁上，每个吊箱设四个吊点，分别位于侧模顶板主梁两端。每个吊点设两块厚度 20mm 吊耳板、一根直径 40mm 承重销。两块耳板中心相距 200mm，焊于侧模顶板主梁上，并用加劲板加强，耳板上设直径 42mm 的圆孔，供安装承销使用。吊箱下沉 时，将钢丝绳挂于承重销上，同时均匀下沉。 2.4.6 吊箱组装 2.4.6.1 底板吊带安装，混凝土底板预制 a) 在贝雷片上按照图纸尺寸安装 1#-6#底板吊带，吊带尺寸须严

10、格控制，结合吊点处贝雷梁标高对吊带上固定装置进行布置，必要时在固定装置下部垫以钢板，以确保底板混 凝土模板水平； b) 铺设底板预制平台； c) 测量并标记系梁中心线及施工基准线； d）安装底板钢筋、预埋件，施工中应特别注意预埋件的埋设位置必须满足设计要求，并且固定牢靠； e) 立模进行混凝土底板浇筑，浇筑前须确保底板预留孔钢管垂直，并仔细核对其位置与垂直度。 2.4.6.2 侧模安装 a) 先拼装一侧侧模，利用精轧螺纹钢筋将侧模与底板固结，侧模安装时应吊线检查侧模垂直度； b) 安装另一侧侧模与侧模位置调整收缩拉杆。 2.4.6.3 端模安装 分别安装两侧端模，端模与侧模连接处须垫 10mm

11、 厚胶皮以保证侧模与底模之间连接缝不漏水。 2.4.6.4 吊箱下沉 a) 将底板顶面砼凿毛并冲洗干净，安装吊箱顶部支撑梁； b) 在吊箱侧模 2#、 4#吊点上方安装卷扬机及动滑轮组； c) 拆除底板预制平台； d) 通过卷扬机逐步下沉吊箱； 在钢吊箱下沉施工过程中，须确保钢吊箱四个卷扬机匀速并保持同步下沉，并保证吊箱处于水平。 2.4.6.5 承重主横梁及承重吊带安装 a) 吊箱下放至设计标高后，安装 1#、 3#、 5#承重主梁及承重吊带； b) 在每根承重主梁型钢与贝雷梁之间均铺设 800*650*16 钢板并涂抹黄油，便于吊箱位置调整； c）连接吊带与吊箱吊点； d) 撤出卷扬机。

12、撤出卷扬机后，吊箱全部重量由贝雷梁顶承重主梁承担。 4 总结 目前，本桥以完成对 17#墩右幅吊箱的施工工作，经过现场实践，效果十分明显。选用本方案具有以下优点：施工速度快、节省了大量钢材，加工方便，节省模板资金，下沉时间短，缩短工期，最大优点是可以避免水下施工，节约工费，安全系数较大。本文仅对钢吊箱围堰进行了简单、浅显的描述。由于作者水平有限，错误之处在所难免，望广大同行批评指正。 参考文献： 王英、李诚 工程流体力学 中南大学出版社， 2004 年 路桥集团第一公路工程局 公路桥涵施工技术规范 人民交通出版社，2000 年 李廉锟 结构力学 高等教育出版社， 2002 年 叶见曙 结构设计原理 人民交通出版社， 2003 年 钢结构设计手册（ GB17-88 版）