55、深水橋梁承臺施工鋼圍堰、鋼吊箱設(shè)計

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1、深水橋梁承臺施工鋼圍堰、鋼吊箱設(shè)計武漢港灣工程設(shè)計研究院李宗哲摘要：深水橋梁承臺施工，多采用鋼吊箱、鋼圍堰做為維護擋水結(jié)構(gòu)，本文對長江上幾座特大橋的鋼圍堰、鋼吊箱設(shè)計作一總結(jié)關(guān)鍵詞：深水橋梁承臺鋼圍堰近二十幾年來，長江上特大橋的建設(shè)發(fā)展迅速，在已建的大橋中，其承臺在施工期均淹沒在水下或部分沒入水中，承臺的施工多采用擋水雙壁鋼圍堰或鋼吊箱?，F(xiàn)就江陰長江大橋、鄂黃長江大橋和潤揚長江大橋的這些大型水上施工設(shè)施的設(shè)計型式和設(shè)計要點作一總結(jié)。1．鋼圍堰、鋼吊箱的形式鋼圍堰、鋼吊箱作為水上大型橋墩施工的擋水結(jié)構(gòu)，首先是安裝沉放到位，再澆筑水下封底砼，最后抽水，為承臺提供無水環(huán)境下的施工

2、條件。其主要型式有矩形、多邊形、圓形或啞鈴型等。以下就長江上幾座特大橋承臺圍堰的型式選擇進行比較。江陰長江大橋為懸索橋，主跨1385m，北塔主墩樁基為96根φ2.0的鉆孔灌注樁，承臺分為兩個，單個尺寸為28.55×38.55m，高為10.36m，設(shè)計水深8.00m。本承臺特點是外形規(guī)整，水深淺，鋼圍堰入土深度小。設(shè)計考慮1.0m的波高，結(jié)合地質(zhì)條件，最終選定雙壁無底鋼圍堰。圍堰外型平面尺寸為30.7×40.7m，壁厚1.0m，承臺和圍堰之間考慮0.15m的安裝偏位，圍堰總高度為10.2m，滿足入土和防浪要求（見圖1）。安放方式為現(xiàn)場分塊拼裝，整體下放。鄂黃長江大橋為主跨48

3、0m的斜拉橋，其南塔主墩為19根φ3.0m的鉆孔灌注樁，承臺為圓形，直徑30.2m，厚6.0m，水深約35.0m。由于本橋墩處水深大，承臺底距河床有較大距離，所以選用外徑為33.3m的雙壁有底鋼吊箱，壁厚1.5m，承臺和套箱之間預留0.05m的安裝偏位，吊箱總高28.5m，在上部，為不影響斜向的塔肢施工，鋼吊箱做成喇叭口形（見圖2）。拼裝方式為，豎向按3～6m不等的分節(jié)高度分為5層，每層均勻分為8塊，在現(xiàn)場原位分塊分層拼裝，由均布在圍堰圓周上的28個手拉葫蘆緩慢同步下放就位。潤揚長江大橋南汊懸索橋，主跨1490m，北塔主墩樁基為32根φ2.8m的鉆孔灌注樁，承臺為啞鈴型，平

4、面最大長度為63.0m，寬21.6m，厚6.0m，水深約9.0m，鋼吊箱根據(jù)主墩和聯(lián)系梁的外形設(shè)計而成，壁厚1.0m，有底雙壁結(jié)構(gòu)（見圖3）。安裝方式按整體起吊設(shè)計，采用8點吊，在中部系梁區(qū)設(shè)置鋼撐桿滿足起吊穩(wěn)定要求，吊箱在駁船上整體拼裝完成，用1300t浮吊，整體一次吊放入水并自浮，用調(diào)整箱梁壁內(nèi)水位的方法，使其安放至設(shè)計位置。該吊箱重近千噸，起吊安裝時有“長江第一吊”之稱（見圖4）。7從以上幾個承臺的鋼圍堰、鋼吊箱形式的選擇可以看出，影響鋼圍堰、鋼吊箱設(shè)計的主要因素有：承臺型式的設(shè)計、水流水深條件、地質(zhì)條件、安裝工藝和設(shè)備的選擇等等。777圖4潤揚長江大橋北塔主墩鋼吊箱

5、整體起吊圖2．設(shè)計工況及荷載利用雙壁鋼吊箱鋼圍堰進行大橋橋墩的承臺施工，一般情況下，主要設(shè)計工況為：（1）注水下沉鋼圍堰、鋼吊箱若水上分塊分層拼裝，則在每一節(jié)段拼裝完成后注水下沉，直至拼完所有節(jié)段，沉放到設(shè)計標高，整個過程需考慮水流力、波浪力及圍堰壁體內(nèi)外水位差產(chǎn)生的水壓力等。若為整體起吊安裝對起吊方案和起吊荷載要進行專門的研究和驗算。（2）圍堰內(nèi)澆筑水下封底砼在封底砼澆注施工中，對無底鋼圍堰通常要計算水流力、波浪力、豎向地基的承載力、側(cè)面土壓力及砼對圍堰壁板的壓力。對有底鋼吊箱還要考慮底板壓力和吊桿拉力等。（3）圍堰抽水圍堰抽水，通常情況下主要的控制工況為設(shè)計高水位，應(yīng)考

6、慮的結(jié)構(gòu)受力主要為整體受力和箱壁受力。整體受力，主要包括水流力、波浪力、圍堰抽水后封底砼底板受到向上浮托力和浮托力對每根樁產(chǎn)生上拔荷載，同時還要考慮封底砼的自身強度承載能力和砼與樁之間的握裹能力等。7箱壁受力，為了使圍堰內(nèi)外壁板受力均衡，在封底砼達到設(shè)計強度后，圍堰抽水時，應(yīng)保持圍堰雙壁間適當?shù)乃?，這樣可使得圍堰的內(nèi)外壁板受力合理均衡，設(shè)計時要分別計算內(nèi)外壁板、縱橫梁、桁架及支撐的受力。3．結(jié)構(gòu)設(shè)計鋼圍堰、鋼吊箱作為大型橋梁承臺施工的臨時工程結(jié)構(gòu)，水上施工條件和外部環(huán)境影響因素比較復雜，又沒有統(tǒng)一設(shè)計標準，設(shè)計計算工況和安全度的掌握十分重要。因此，在設(shè)計時要對基礎(chǔ)資料、使

7、用條件進行認真的研究和分析。首先是型式的確定，如江陰大橋北塔主墩承臺施工，根據(jù)水淺、承臺標高低的特點，選擇無底鋼圍堰；鄂黃大橋南塔主墩承臺處水深大、承臺標高較高，若選用無底圍堰，圍堰的高度需增加15～20m，經(jīng)濟上不合理，同時封底砼厚度加大，增加了基礎(chǔ)的永久荷載，所以選用有底鋼吊箱結(jié)構(gòu)；潤揚懸索橋北塔承臺外形復雜，地基承載力低，工期緊，但具有大型起重船，因此選用有底鋼吊箱，整體起吊安裝；實踐證明上述幾個大橋的鋼圍堰、鋼吊箱設(shè)計是很成功。其次是在整體結(jié)構(gòu)布置上，要結(jié)合不同的受力條件認真分析，江陰大橋鋼圍堰主桁豎向布置