钢套箱设计与施工方案.doc

1、 路桥集团国际建设股份有限公司 西主墩承台双壁钢套箱设计与施工东海大桥 VII 标 工程 - 1 -西主墩承台双壁钢套箱设计与施工一、工程概况1.1 工程简介颗珠山大桥起点桩号为 K29+387.929，终点桩号为 K31+047.929，全长1660m，桥跨组合为 750m+(50+139+332+139+50)m+1250m。其中主桥长 710m，主桥斜拉桥部分为 610m，两侧过渡孔长度分别为 50m，采用双塔双索面叠合梁结构，主塔和锚墩基础为钻孔灌注桩。主桥桥型布置见下图所示。 32071-17 39139050 121390-0.55010987 50m 2m-.0.5 2m 250

2、m主桥桥型布置示意图1.2 主墩基础结构简介东海大桥 VII 标西侧主墩桩基有 24 根，桩径为 2500mm。西主墩承台砼方量约 4760m3。一座主墩承台分左右幅、横系梁三部分浇注。路桥集团国际建设股份有限公司 西主墩承台双壁钢套箱设计与施工东海大桥 VII 标 工程 - 2 -西主墩立面示意图西主墩平面示意图西 主 墩 平 面 示 意 图 2501.3 方案比选根据本工程施工特点、自然条件以及工期要求，主墩承台施工必须设置套箱以形成干施工环境，为此，我部对主墩承台施工方案组织了多次讨论，并初步形成了两种方案的总体思路，两种方案叙述如下。方案一：无底钢套箱方案无底钢套箱由侧板和内支撑组成。

3、钢套箱侧板在加工厂分块加工，然后由平板车通过栈桥运输至现场，采用履带式吊机或浮吊在钢护筒上设置的临时平台上组拼，然后由悬吊下沉系统下放钢套箱。钢套箱下放到位后，与护筒固定，抛片石、碎石等进行基底处理，待基底稳定后浇注封底砼，最后进行左右幅承台施工。方案二：有底钢套箱方案有底钢套箱由侧板、底板和内支撑组成。钢套箱侧板在加工厂分块加工，然后由平板车通过栈桥运输至现场，采用履带式吊机或浮吊在钢护筒上设置的临时平台上组拼底板和侧板，然后由悬吊下沉系统下放钢套箱至倒挂牛腿上固定。浇注封底砼，最后分两次施工承台。路桥集团国际建设股份有限公司 西主墩承台双壁钢套箱设计与施工东海大桥 VII 标 工程 - 3

4、 -无底钢套箱和有底钢套箱方案综合比较见下表。施工方案综合比较方案比较项目方案一 方案二结构形式 无底双壁钢套箱 有底双壁钢套箱材料用量 2852570t 297.52595t封底施工 需采用抛石进行基底处理。封底砼方量为 1649.5m3。 封底砼方量较小，仅为 659.8m3。左右幅分开施工，择时一次干浇。拼装悬吊系统设临时悬吊系统下放拼装成型的套箱，套箱自重由浮力和悬吊系统承担。设临时悬吊系统下放拼装成型的套箱，套箱自重和封底砼重量由倒挂牛腿承担。工期 84 天 88 天1.钢套箱不承受波浪浮托力作用，整体抗波流能力强。1.钢套箱分块加工、分块组拼下沉，材料投入较少，不需大型设备的投入。

5、2.钢套箱分块加工、分块组拼下沉，材料投入较少，不需大型设备的投入。2.承台分次浇注方量较小；双壁钢套箱内与外界隔离，对控制承台砼内外温差有利。3.承台砼可一次浇注完毕。优点4.双壁钢套箱内与外界隔离，对控制承台砼内外温差有利。1.钢套箱拆除需进行水下切割。 1.钢套箱承受波浪浮托力作用，整体抗波流能力较差。2.基底表层为淤泥，须作抛填处理，且易产生沉降。2.钢套箱底板拆除比较困难，需进行水下作业。优缺点比较缺点3.承台砼一次浇注方量较大。 3.承台砼须分 2 次浇注。经上述工期、成本、优缺点及套箱构造等方面比选较，西主墩承台拟采用无底双壁钢套箱进行设计与施工。路桥集团国际建设股份有限公司 西

6、主墩承台双壁钢套箱设计与施工东海大桥 VII 标 工程 - 4 -二、钢套箱设计2.1 设计条件2.1.1 地质条件根据颗珠山大桥补充地质详勘报告，河床表层为淤泥。2.1.2 水文条件设计高水位：2.15m流速：V=1.2m/s波浪二十年一遇波浪要素表位置 波向 水位 H5% T T（平均） L颗珠山 NE 2.15 2.3 7.4 6.4 49.12.1.3 设计参数海床面标高：左幅最低海床标高约-3.5m，右幅平均海床标高约-4.5m 。冲刷深度：根据地质水文资料，参考东海大桥 IV 标的施工经验，本桥位局部冲刷按 1m 考虑。钢套箱参数钢套箱设计参数序号 项目 标高（m）1 钢套箱顶标高

7、 +5.5m2 钢套箱底标高 -4.5m(-5.5m)3 内支撑标高 +5.3m4 承台顶标高 +4.5m5 承台底标高 -0.5m6 封底砼底标高 -3.0m7 设计抽水位 +2.15m路桥集团国际建设股份有限公司 西主墩承台双壁钢套箱设计与施工东海大桥 VII 标 工程 - 5 -2.2 结构计算详见附件 计算书。2.3 钢套箱结构简介双壁钢套箱平面矩形，圆形倒角，内壁平面尺寸为 24m17.4m，外平面尺寸为 26m19.4m，套箱左幅高 11m，右幅高 10m。壁厚 1.0m，刃脚高为0.8m。钢套箱竖向分 2 节，顶节高度为 5m，底节高度为 5m 或 6m；平面每节划分为 10 块

8、，块间设有钢箱或竖向加劲桁片。2.3.1 套箱结构组成钢套箱由壁板、竖向背肋、水平环向桁架、钢箱以及内支撑组成。2.3.2 套箱侧板钢套箱壁板：经计算拟定面板采用 6mm 钢板。面板加劲肋：拟采用角钢75756，竖向布置间距为 20cm30cm 不等。2.3.3 水平环向桁片水平环向桁片是钢套箱主要承重部位，主要承受壁板传递的荷载，通过内支撑传递给钢套箱达到受力平衡，水平桁片沿竖向布置间距为 1m。水平桁片由弦杆和斜杆组成，弦杆为 10 250mm 钢板，斜杆为 290566 。2.3.4 钢箱内支撑处均设有钢箱，共有 12 个。钢箱断面尺寸为 1.0m1.0m，高度方向每 50cm 设置一道

9、“回形板” ，箱内采用钢板加劲。2.3.5 内支撑设置一道内支撑，内支撑采用 240a，在钢套箱顶部对应于钢箱设置。路桥集团国际建设股份有限公司 西主墩承台双壁钢套箱设计与施工东海大桥 VII 标 工程 - 6 -三、钢套箱施工3.1 概述钢套箱由钢板和型钢焊接而成，套箱壁、分隔舱和钢箱均为水密结构。双壁钢套箱的主要作用和用途是为承台施工创造一个良好的干施工作业环境，因此，双壁钢套箱施工是主墩基础施工的关键工序之一。钢套箱施工采用现场分片制作，试拼合格后通过栈桥运输至墩位现场，用墩位处的 50t 履带吊或浮吊进行吊装组拼，采用钢护筒上的吊装系统下沉钢套箱，水下刚性导管法进行封底砼灌注。3.2

10、施工工艺流程 拆 除 钻 孔 平 台 、 清 理 河 床 等陆 地 试 拼 装搭 设 拼 装 、 吊 装 平 台 设 置 导 向 架钢 套 箱 分 块 制 作 底 节 钢 套 箱 拼 装顶 节 钢 套 箱 拼 装 下 沉主 墩 双 壁 钢 套 箱 施 工 工 艺 框 图清 底 、 基 底 处 理浇 筑 封 底 砼等 强 度 、 抽 水割 护 筒 、 破 桩 头 等绑 扎 承 台 、 墩 身 预 埋 钢 筋承 台 砼 浇 筑设 置 内 支 撑砼 拌 和砼 运 输砼 拌 和砼 运 输承 台 砼 养 生钢 筋 检 验钢 筋 制 作路桥集团国际建设股份有限公司 西主墩承台双壁钢套箱设计与施工东海大桥

11、VII 标 工程 - 7 -3.3 施工技术要点3.3.1 钢套箱制作、试拼装钢套箱在施工现场分片制作，单片重量一般控制在 15t 以内，根据钢套箱结构设计，每节钢套箱按照 10 片进行加工。钢套箱分片制作采用流水作业组织生产，每片钢套箱均在特制的平台和模具上组装焊接成型。每节钢套箱加工完成后，均进行该节钢套箱整体试拼工作，以检验钢套箱加工误差和加工质量。3.3.2 钢套箱拼装底节钢套箱分片拼装在墩位现场的拼装平台上进行。拼装平台利用主护筒和钢管桩搭设而成。钢套箱拼装利用墩位处的 50t 履带吊或浮吊实施。以底节钢套箱作为拼装平台拼装顶节钢套箱。顶节钢套箱拼装焊接完成，焊接横桥向三道内支撑，内

12、支撑随钢套箱一起下沉。其余内支撑待封底抽水后焊接。接缝焊接应严格把关，设专职人员现场蹲点，接缝焊接完毕进行渗透检验，以确保焊缝质量。3.3.3 钢套箱下沉钢套箱采用在钢护筒上设置吊装下沉系统，以 5t 卷扬机为动力进行下沉。下沉系统设置钢套箱总重量达 285t，采取在钢套箱内壁设置 10 个下沉吊点，每个吊点按照 30t 的荷载进行控制设计。各个吊点上均安装 1 台 5t 卷扬机配 6 轮滑车。采用在主护筒上焊接立柱和斜拉杆形成吊装支架。导向架设置为了保证钢套箱下沉过程中和下沉到位后，其平面位置和倾斜度满足要求，采取在护筒上设置刚性导向，一个钢套箱共设置 12 个导向。路桥集团国际建设股份有限

13、公司 西主墩承台双壁钢套箱设计与施工东海大桥 VII 标 工程 - 8 -导向架由导向型钢和支腿组成，支腿均由型钢和钢板焊接而成。导向架顶标高为+9.0m，底标高为 0.0m，总长为 9.0m，共设置 4 个支腿。导向架导轨顶至钢套箱内侧的间隙为 3cm。为了避免导向支腿处的护筒产生局部变形，在护筒内设型钢支撑，其位置应与导向架支腿位置相对应。采用在套箱壁内加水，以抵消部分浮力，以其自重下沉至设计标高。套箱着床稳定后，立即进行套箱内和套箱外侧的砂袋抛填。钢套箱的纠偏、调位主要靠钢护筒和导向进行。3.3.4 钢套箱封底锚筋设置：承台砼一次浇注完毕，方量大，为保证封底砼满足承载要求，在封底范围的护

14、筒四周焊接锚固钢筋。钢套箱封底在钢套箱下沉到位并进行基底处理后进行。采用刚性导管法灌注水下封底砼，封底净面积为 316和 343.8 ，共布设 18 根导管。封底砼最大方量为 688m3左右，砼采用后场 150m3/h 的搅拌站集中搅拌供料，配备 3 辆搅拌运输车通过栈桥运料至现场，直接用输送泵泵送到料斗内进行封底砼灌注。封底砼方量大，砼配合比拟采用掺加缓凝剂，砼初凝时间为 10 小时左右，以保证所有封底砼在砼初凝前浇注完成。路桥集团国际建设股份有限公司 西主墩承台双壁钢套箱设计与施工东海大桥 VII 标 工程 - 9 -四、进度安排和主要机械设备配置4.1 进度安排施工周期分析如下：序号 工

15、序名称 有效作业天数 气候影响系数 实际天数1 平台拆除、清理河床等准备工作 6 1.2 72 拼装平台搭设、下沉吊装系统安装、导向安装等 14 1.2 173 第一节钢套箱组拼、焊接 5 1.5 7.54 第二节钢套箱组拼、焊接 5 1.5 7.55 钢套箱下沉定位 1 1.0 16 钢套箱内外砂袋、片石抛填及基底处理 6 1.0 67 封底砼浇筑 2 1.0 28 等封底砼强度、破桩头 10 1.5 159 钢筋安装、承台砼施工 6 1.5 910 砼养生及钢套箱拆除 12 1.0 12合计 84按照上述分析一个主墩承台施工为 84 天，按照 3 个月编排计划。4.2 主要机械设备配置根据

16、年度施工计划进度和西主墩钢套箱施工计划进度安排，主要机械设备配置如下：50t 履带吊 1 台，80t 浮吊 1 台，拌和站 2 座（60m 3/h、90m 3/h 各 1 座） ，砼搅拌车 3 台，砼输送泵 2 台，潜水设备 2 套。路桥集团国际建设股份有限公司 西主墩承台双壁钢套箱设计与施工东海大桥 VII 标 工程 - 10 -五、质量安全保证措施、环境保护和文明施工5.1 质量保证措施钢套箱施工是主墩承台施工的前提和保障，我部对钢套箱设计与施工方案进行了反复的讨论、论证，确保施工的可靠性。建立以项目经理为工程质量第一责任人的工程质量管理机构（见下图） ，和以项目总工程师负责的工程技术、质检、试验、测量四位一体的质量保证体系，严格施工过程中的质量控制。质 监 部物 资 部 生 产 机 械 部 工 程 技 术 部安 全 部总 工 程 师 测量组项 目 经 理试验室质检员 技术组班组技术员 施工技术员各作业队质量管理框图5.1.1 质量管理机构质量管理组织机构采用定期和不定期相结合的工作方式开展质量检查工作。项目部质量管理组织机构每旬组织一次质量检查和评比活动，每分项工程施工完毕召开一次质量分析会；作业班组实行上、下工序交接检查制度。