1、京沪高铁淮河特大桥主桥钢套箱围堰施工技术摘要：京沪高速铁路淮河特大桥主桥位于安徽省蚌埠市境内，工程起讫里程为 DK837+308.65DK837+806.26,桥址位于黄淮河冲击平原，区内地层上部为黏性土及砂类土，下伏基岩为燕山期混合花岗岩。主桥共有 6 个水中墩（2106#2011#） ，采用矩形承台，其尺寸：15.2m13.6m4.0m，桥墩为圆端形变截面实体墩，梁部为（48m+580+48m）连续梁，淮河流速快、洪水期的落差最大为 10m, 经过研究决定全部采用施工快捷、费用较低的双壁钢套箱作为承台的挡水支护结构进行承台的施工。 关键词：淮河主桥；钢套箱；施工技术 中图分类号： TU74
2、 文献标识码： A 1、双壁钢围堰特点 1.1双壁钢套箱围堰既可作为承台施工的隔水措施,同时又作为承台施工的外模。 1.2. 双壁钢套箱围堰刚度好,施工简便,在接缝位置进行焊接即可形成刚劲可靠的防水结构。 1.3.双壁钢套箱围堰施工下沉用水下吸泥法进行, 不需要大量的机械设备，施工方法简便,降低成本,从而加快施工进度。 2、适用范围 双壁钢套箱围堰适用于深水墩施工 3、工艺原理 通过对设计资料、桥址区地质、水文情况的分析以及对钢套箱稳定性、抗浮力、自身刚度等方面计算，确定钢套箱的外形及细部尺寸,利用临时施工平台精确定位后注水吸泥下沉,为承台施工创造工作场面,实现承台无水施工之目的。 4、施工工
3、艺流程及操作要点 4.1 工艺流程 具体步骤见图 1。 4.2.操作要点 4.2.1. 钢套箱加工 根据现场加工运输条件及现场拼装的起吊能力情况，每节钢套箱分成 12 个块段，最大块段重量控制在 14.0 吨以内，所有块段均在加工厂集中加工完成，然后用平板车运输到现场。 在加工过程中严格控制质量，减少钢板的收缩、变形，控制焊缝的质量，在加工过程中焊缝的质量是相当重要的，关系到套箱的整体性，密封性，以及它的受力性能。每块套箱加工完成后都必须对其几何尺寸及所有焊缝进行全面严格检查，检查合格后才允许出场。 4.2.2. 拼装平台的搭设 淮河特大桥套箱拼装平台利用桩基护筒及钻孔平台用钢管桩进行搭设。根
4、据钢套箱拼装期间的施工水位，在主护筒上焊接牛腿，牛腿标高比水位高出 50cm，用厚 10mm 钢板加工制作，共 20 个牛腿，主护筒周围的 12 根钢管桩顶标高与牛腿面板标高一致，在钢管桩顶与牛腿顶搭设 20根 I28b 型工字钢，形成钢套箱拼装工作平台。 图 1 钢套箱施工工艺流程图 4.2.3.钢套箱围堰拼装、定位 1、第一节套箱的拼装 钢套箱在加工场地分节分块段加工好，经检验合格后，用板车转运到拼装现场，现场用 80 吨浮吊转运起吊拼装。首先，在拼装平台上测量放样出第一节钢套箱刃脚平面轮廓线及块段分段线，根据套箱的分块形式，首先从拐角拼起，然后依次逐块拼装，最后在直线上完成首块段与合拢段
5、的合拢拼接，完成一节钢套箱的拼装。 2、悬吊系统以及下吊点的设置 淮河特大桥钢套箱的悬吊系统采用主护筒上安装承重贝雷，贝雷上布设 5 吨卷扬机，安装滑轮组形成起吊系统。在横桥方向，分别在1#、2#、3#护筒及 6#、7#、8#护筒顶安装单层 4 排长 15.0m 贝雷，每 4排贝雷顶的两头同向垫高 4 片贝雷，贝雷两端头与钢套箱内侧面板距离为 30cm；在纵桥方向，在横向 4 排长 15.0m 贝雷顶安放两组 4 排长13.5m 贝雷。上下贝雷用骑马螺栓固定，该两组贝雷两端与钢套箱内侧板距离为 25cm，4 组贝雷两端安装 8 台 5 吨卷扬机和滑车组，形成悬吊系统,悬吊系统的上吊点采用 2
6、根 I20a 工字钢横放于贝雷顶，上吊点滑车用钢丝捆绑在 I20a 工字钢上。 悬吊系统下吊点安装在与上吊点处于铅垂线的隔舱翼板厚 24 mm 钢板上，吊点离刃脚高 2.6m，每个吊点两端吊耳钢板采用厚 24mm 钢板制作，钢板长 110cm,宽 25cm，两吊耳钢板穿直径 60mm 钢棒，钢棒长 40cm，下吊点的滑轮与钢棒之间利用钢丝绳捆绑起来。下吊点的个数与上吊点相同，同为 8 个。 3、河床基底找平 用长臂挖掘机找平承台外围的河床部位,防止在钢套箱下沉到位时,有较大的石头或起伏过大的河床对顶住钢套箱围堰局部而发生倾斜。 4、钢套箱导向装置的安装 钢套箱的导向装置分上下两层，上层为固定在
7、护筒上的竖向工字钢，工字钢与套箱留 5cm 距离，下层为定滑轮装置，共 8 个，下层定滑轮安装在第一节钢套箱上，安装在离刃脚高 2.2m 隔舱翼板上，滑轮与钢护筒之间的距离为 5cm，以此上下两层导向来控制套箱下沉的平面位置。 5、第一节钢套箱下放 第一节钢套箱拼装完毕，悬吊系统及导向装置安装完成并经检查符合要求后，八台卷扬机同时提升钢套箱至刃脚离开拼装平台 5cm，停止起吊，观察、检查卷扬机钢丝绳受力是否一致，吊点是否有异常等，尽快拆除钢套箱的拼装工作平台。钢套箱的下放要有专人统一指挥，每台卷扬机由一个人负责操作，并配备一人协助观察。下放前在在护筒上做好刻度标记，下放时，每下放 1.0m 暂
8、停一次检查每台卷扬机钢丝绳的松紧情况，做到每台卷扬机的钢丝绳松紧一致。钢套箱下放开始入水后，每台卷扬机受力逐渐变小，直到钢套箱不再下沉达到自浮平衡，停止卷扬机松绳。第一节钢套箱入水自浮后，再次检查钢套箱焊缝是否有漏水现象，若有，必须补焊处理，同时检查整个钢套箱的平面尺寸和垂直度，以便在拼装下一节钢套箱能及时进行调整。 6、第二节、第三节钢套箱拼装 在拼装第二节钢套箱之前，每台卷扬机适当紧绳，并调平钢套箱顶面，顶面高差控制在 50mm 以内。第二节、第三节钢套箱的拼装顺序与第一节的拼装有区别，拼装要考虑卷扬机的平衡受力，拼装时须分节段循环对称拼装，同时为减轻卷扬机的受力，在拼装时边拼装边整体平衡
9、下放，但不管如何，要使每台卷扬机处于受力状态。 7、钢套箱悬吊系统的拆除 当钢套箱入土基本稳定，迅速拆除钢套箱的悬吊系统，包括卷扬机，滑车组，承重贝雷梁等，以方便钢套箱内取土，吸泥。 4.2.4 钢套箱下沉 钢套箱内取土、吸泥，采用不排水法。由于淮河主桥钢套箱下沉时穿越的土质主要以黏土为主，所以采用抓斗抓土，同时配合潜水工潜水触摸、高压水枪冲射，空压机导管法吸泥；取土先中间后四周，对称分层取土，避免局部过深取土造成钢套箱突然地大幅度下沉。当钢套箱下沉到位，调整钢套箱顶平整度及平面尺寸，使之符合设计要求。 4.2.5 套箱封底 当钢套箱下沉到位，在砼封底之前，要对基底进行处理：潜水工水下清洗封底
10、段护筒及钢套箱内侧壁板，利用导管吸取基底上的一层浮泥，最后均匀抛放片石，潜水整平，为砼封底做好准备。 在钢套箱顶利用工钢搭设施工工作平台，布置水下砼封底用导管，使用导管 1 根，导管可挪动使用，导管储料斗首批方量为 2.0m3，导管悬空 20cm。在砼封底时应先拐角封底然后绕四周最后中间方法进行封底。钢套箱在封底时先在内下游拐角位置先布置导管，开盘后先后首批料封底，接着连续不断地进行砼灌注，直到这个拐角混凝土面达到封底混凝土面标高，开始移动导管（采用吊车移动导管，人工拉拽预先系在导管下口的绳子，以达到指定位置，所有移动过程中保证导管下口始终在混凝土面以下） 。为使水下封底砼有个良好的流动性，砼
11、的坍落度控制在18-20cm，首批料取偏小值砼的砂率宜在 45%-48%。砼封底时考虑用砼泵车送料便与导管点之间送料的转换。砼封底的过程中为了精确控制，采用特制测锤勤测量多点测量，尤其是钢护筒周边时刻掌握封底砼的流动方向及高程。特制测锤用铁板焊成平底空心锥体，锥体直径 15cm，高812cm，重约 69kg；测读平面设在固定构架上并凑成整数标高，测尺上能直接读出混凝土面标高，保证封底混凝土质量。砼封底高度 3.0m。砼封底首批料开始后要连续作业一气呵成。砼封底完成后，其顶标高控制在+10cm 到-30cm 的范围内。 4.2.6 内支撑加固、抽水 钢套箱按图纸要求在指定标高做内支撑，内支撑共三
12、道。内支撑钢管必须准确的顶在指定的加强板上，且钢管与套箱完全接触，全部满焊，保证焊接质量。在这期间要严格检测内支撑的准确定位，焊接情况，并在每根钢管与钢板间加筋板。内支撑加固完毕后，然后抽水，在抽水的过程中要密切关注套箱的变形，若变形超出要求立即停止抽水。至此钢套箱施工基本完成。 5、质量控制 在整个钢套箱的施工过程中，我们严格按照客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准中的相关要求对钢套箱的拼装、下沉等工序进行质量控制。 5.1 质量标准 5.11 套箱拼装 1.套箱拼装各块段的井箱高差不大于 10mm，顶面高差不大于 20mm。 2、焊缝宽度、高度必须满足设计要求，且焊缝不得漏水 5.12
13、 套箱下沉 1.套箱就位的倾斜度不大于 h/50。 2.套箱就位的中心位置不大于 10cm。 3.套箱就位的平面扭转不大于 2 5.2 控制措施 5.21 套箱拼装 1、严格控制钢套箱拼装平台的安装质量。 2、所有焊工必须持证上岗，且对每个焊工施工的部位进行标识，确保每条焊缝责任到人。并在焊缝入水前，对其进行煤油渗透试验。 5.22 套箱下沉 1、严格控制钢套箱定位装置的安装质量。 2、在下沉过程中，应对套箱的平面位置、高程进行定期测量，以便及时对钢套箱的下沉进行及时调整。 6、安全措施 1.坚持“安全第一，预防为主”的方针，加强安全生产教育，提高安全意识。 2.健全安全岗位责任制，做到奖罚分
14、明，逐级签订安全生产责任书，明确分工，责任到人，把安全落实到实处。 3.严格执行各工种安全技术操作规程 ，定期对职工进行考核。 4. (1)双壁钢围堰运输 双壁钢围堰分接装车、运输卸车时，应安排专人指挥，认真检查道路、车辆、吊车、吊具和钢丝绳情况，确认不影响安全后，方可按分节安装顺序装运。双壁钢围堰运到现场后，应按指定位置卸存，并保证摆放稳固。 (2)双壁钢围堰起吊、接高 双壁钢围堰起吊前，应认真检查起吊浮吊的各部运转和制动情况，并检查钢丝绳情况，根据起吊能力计算可吊起的双壁钢围堰高度（重量） ，防止超负荷情况。 双壁钢围堰吊装时，顶面指挥人员应通知双壁钢围堰内施工人员暂时避开。 双壁钢围堰接
15、高时，要有专人指挥对位。焊接人员按焊接安全要求进行焊接施工。 在平台顶面以下接高时，在双壁钢围堰两侧搭设（吊挂）作业平台，操作人员必须穿救生衣、戴安全绳（带） 。作业时安全防护设施应齐备。 (3)双壁钢围堰下沉 当双壁钢围堰注水下沉时，必须对称均衡进行施工，并防止产生过大的倾斜。 双壁钢围堰采用吸泥下沉时，劳动组织要合理，井内人员不宜过多。双壁钢围堰下沉中，各部位应均匀吸泥，不得超挖超吸。 在刃脚处吸泥，应对称均匀进行，并保持双壁钢围堰均衡下沉。 下到双壁钢围堰内操作人员，安全防护用品必须配戴齐全。 双壁钢围堰分格支撑内的各侧面均应备有悬挂钢梯及安全绳，以应急需（防止涌水、涌砂） 。 (4)其
16、它 双壁钢围堰施工平台顶面外围应设安全防护围拦。双壁钢围堰内要有充足的照明。 双壁钢围堰平台上搭设的设备台座(架)必须安装牢靠。电路应使用防水胶线，防止漏电。 双壁钢围堰上的机具应固定牢固，小型工具宜装箱存放。 在双壁钢围堰刃脚和双壁钢围堰横支撑下侧，不得有人停留、休息。当必需进行双壁钢围堰底的潜水检查时，要防止双壁钢围堰突然下沉和大量涌砂而导致双壁钢围堰歪斜或造成机械和人员损伤。 双壁钢围堰下沉需要配重时，配重物件应堆码整齐，捆绑牢固；采用偏配重、偏抽砂和施加水平力纠正倾倾时，荷载应逐级增加，并不断观察双壁钢围堰下沉情况。 7、环保措施 1、建立由项目经理参加的环境管理组织机构，明确各级、各
17、部门在环境保护工作中的职责分工。建立、健全施工期间环境管理体系和各项环境管理规章制度。2、吸泥、抓泥产生的废渣严禁排入河中，必须装车后转运到指定弃土场。 3、封底混凝土施工时润滑管道用的砂浆及封底结束时的多余混凝土必须装车后运到指定弃渣场处理，严禁直接排入河中。4、施工中，剩余料具、包装及时回收、清退。对可再利用的废弃物尽量回收利用。各类垃圾及时清扫、清运，不随意倾倒，每班清扫、每日清运。 参考文献： 1陈永勇. 顶推滑移法下沉钢套箱施工技术J. 国防交通工程与技术,2013,(6). 2许炳刚. 浅析水中墩系梁钢套箱围堰施工技术J. 门窗,2013,(5). 3曹纹龙,阙正义,薛毅. 九龙溪大桥深水无覆盖层单壁钢套箱施工技术J. 公路交通科技(应用技术版),2013,(3).
