深埋承台基础钢套箱围堰施工技术研究

深埋承台基础钢套箱围堰施工技术研究

何,亮

陕西华山路桥集团有限公司     陕西西安  710016

   随着我国桥梁建设规模的不断扩大，跨度和深度都在不断增加，采用钢套箱围堰技术是解决深埋承台基础施工的一种有效方法，在水下复杂的荷载情况下，保证钢套箱结构施的稳定性是施工的关键，本文以某桥水下承台施工为例，对施工过程中模板式钢套箱的结构稳定性进行分析，验证设计方案及施工工艺的合理性。

【关键词】深埋承台  钢套箱围堰 临时牛腿 悬吊系统 定位系统

【正  文】

一、深埋承台基础的特点和施工难点:

（1）承台的分类为：高桩承台和低桩承台 基础的分类：深基础和浅基础

（2）深埋承台基础的特点:

深基础是指位于地基深处承载力较高的土层上，埋置深度大于5m或大于基础宽度的基础，如桩基、地下连续墙、墩基和沉井等。其作用是把所承受的荷载相对集中地传递到地基的深层。

(3)水中承台围堰施工方案的选择

水中承台施工一般采用围堰方法。围堰分多种方式：土围堰、筑坝、钢-混凝土组合结构

围堰、钢围堰等。考虑因素：水深浅、通航及工期、施工质量、周转等。 其中分类为：土围堰水深度≤5m ，采用钢板桩或锁扣钢管桩围堰；筑坝5.0m＜水深度≤8.0m 采用钢套箱围堰；钢-混凝土组合结构围堰水深度＞8.0m 采用钢吊箱围堰；水深度＞10.0m 采用双壁钢围堰。

二、桥梁深水基础钢套箱围堰施工技术

本工程钢套箱围堰采用先桩后堰法进行施工。 先搭设钢平台施工桩基部分，利用钢护筒做支点，对钢套箱进行定位。同时利用钢护筒作为悬吊及下沉系统的支点，原位进行拼装、下沉。针对河床不平，计划采用在钢套箱外侧下钢 套靴及抛投片石、砂卵石混合物的办法进行封堵，使得钢套箱内的水流达到零流速状态，便于 进行封底作业。最后采用导管灌注封底混凝土，达到封底混凝土顶面平整。

（1）钢套箱施工工艺流程如下：

施工准备后钢套箱制作及验收；搭设套箱下沉工作平台 ；钢套箱拼装 ；钢套箱底节下沉 ；钢套箱接长及整体下沉就位 ；浇筑封底混凝土 ；钢套箱内抽水、安装内支撑；割除钢护筒；承台施工；拆除钢套箱

（2）钢套箱加工：

   由于现场场地的限制，所以钢套箱的加工和预拼装采用在工厂内进行， 考虑到运输的原因，钢套箱的分块不宜过大，一般宽度在3.5米以下， 长度在9.0米以下，重量在12吨以下。考虑到工期比较紧张，需要施 工焊接场地在300～400㎡，动力电需要在300KW左右。 焊接时，必须满足焊缝的施工要求，必要时做煤油渗透实验。 施工顺序遵循，先内、外侧单独焊好，再连接起来，以提高作业面， 提供工作效率。 分块预制好后，采用汽车从施工栈桥运送至墩位处拼装、下沉。

（3） 临时牛腿安装 ：

当每墩钻孔灌注桩全部结束后，拆除平台上的面板和型钢，利用桩基钢护筒安装临时

牛腿、拼装平台，借助平台钢管桩设置吊挂系统，以进行钢套箱的安装和沉放。

（4）悬吊系统安装 ：

对钢护筒进行加固（每个护筒口处焊接22a槽钢的十字架），对不影响内支撑施工的钢护筒进行连接，并在每个钢护筒靠近钢套箱一侧焊接两个挂手动葫芦的牛腿。要求所有焊缝实行满焊。

（5）钢套箱拼装及下沉：

组拼第一节钢套箱： 钻孔桩结束后，先将顺水流方向的钢套箱壁板在50吨吊 车的配合下挂在手动葫芦上， 然后将迎水面的壁板挂在手动 葫芦上，并进行调平。 调平结束后，采用高强螺栓连接，缝间设置膨胀止水条以防漏水模板组装结束后开始在吊车的配合下焊接内支撑，并加肋板，焊接要求满焊，然后与内圈梁进行满焊.

(6）定位系统的设置：

组拼完第一节钢套箱后，在其内侧壁板上焊接定位型钢，以保证钢套 箱下沉时的位置和方向。 待第一节钢套箱组装结束后，开始下沉。下沉时要求所有手拉葫芦操作工人在指挥员的统一指 挥下，每人每次抽动手动葫芦0.5m，每次结束后对钢套箱进行找平。直至第一节下沉到位,顶面距离 水面1m的位置。 在第一节下沉结束后，开始按第一节的组装方案开始组装第二节，要求第一节和第二节的接头 处全部采用满焊；其余组装顺序及要求与第一节相同，在组装结束后开始整体下沉钢套箱。下沉钢 套箱至无法在重力作用下继续下沉。(7)河床面处理：

利用钢护筒作为支点，对钢套箱位置处的河床面进行探测，对个别影响钢套箱下沉的位置采用 履带吊吊振动锤夹钢管，在此处进行振动，使此处河床上的卵石浮动，在水流作用下流走，使钢 套箱继续下沉，直至大部分钢套箱的刃脚进入河床。

(8)下沉钢套箱

由于河床面不可能水平，致使钢套箱下沉后，部分与河 床接触，部分处于悬空，套箱内水流依然存在较大的流速， 无法进行封底施工。 量出套箱底与河床面的高差，按它们的空隙形状制作与 钢套箱材质相同的钢套靴，并在钢套靴的外侧焊接露出水面的22a槽钢，以便钢套靴的固定及下沉。然后利用50t履带吊进行吊装后，利用手动葫芦下沉，下沉到河床面以后，将露 出水面的槽钢与钢套箱焊接，以保证钢套靴在水流冲击作用 下的稳定。

(9) 抛石围水

在钢套靴下沉结束后，进行抛石作业。先在迎水面的钢套箱内侧进行抛投片石，抛投高度为河 床与套箱低高差的1/2，以填补套靴底部与河床的空隙。 内侧抛投结束后，开始在钢套箱的外侧投放石笼（片石及砂卵石混合物），石笼采用吊车调运，按指定位置入水，石笼堆积的高度要求高出钢套箱底脚1.5m，然后开始抛投砂卵石混合物，对石笼起到密实作用，直至套箱内无反水现象。外侧抛投结束后，然后继续在钢套箱内抛投砂卵石的混合料，同时采用测绳进行测量，抛投高度至钢套箱底刃脚处，使套箱内的河床基本处于一个平面内。采用振动锤振动，使其密实，使钢套箱内水流处于无明显流速或零流速状

(10） 封底混凝土施工

施工平台利用桩护筒搭设。在钢护筒上，搭设工字钢，上铺设钢板，作为灌注平台。

封底混凝土施工采用单导管水下灌注法浇注封底混凝土，浇注顺序为 由下游向上游推进。导管由 25t汽车吊移动于各个灌注点。 为保证封底混凝土质量，要求混凝土供应连续不间断 进行并且在尽可能短的时间内完成。

（11） 抽水作业

当同条件试块达到设计强度后，开始抽水。为防止抽水过程中发生意外事故，保证围堰安全，应 配备从箱外向箱内灌水的水泵。一旦发生异常情况，立即向钢套箱内灌水，恢复内外平衡。

【结 论】

钢套箱围堰施工关键技术总结 ：首先对出厂的分块块件，复核结构尺寸及对焊缝进行煤油渗透检查； 第一节钢围堰拼装完成做水压试验，渗漏处在将焊缝铲除烘干重焊； 要严格控制下沉速度，防止钢围堰发生倾斜，并及时采取纠偏措施；保证钢套箱精确就位，刃脚顺利进入海床，对影响下沉的海床面位置采用履带吊吊振动锤夹钢管进行振动，使此处海床上的 卵石浮动、流走；保证围堰安全，配备从箱外向箱内灌水的水泵，为防止抽水过程中发生失稳。

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