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防撞套箱及承台施工专项方案定稿

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目 录
1、 工程概况 1
1.1、 工程简介 1
1.2、 自然条件 2
1.2.1、 气候、 气象 2
1.2.2、 水文地质 2
1.3、 主要工程数量 3
1.3.1、 主墩承台工程数量 3
1.3.2、 防撞套箱工程数量 3
1.4、 施工依据 4
2、 资源配置 5
2.1人力资源配置 5
2.1.1、 作业层人员配置 5
2.1.2、 现场管理人员配置 5
2.2主要施工设备配置 5
2.3 主要测量试验仪器配置 6
2.3.1测量仪器配置 6
2.3.2试验仪器配置 6
3、 施工计划安排 6
4、 套箱施工技术方案 7
4.1、 套箱施工方案概述 7
4.2、 套箱的相关设计 8
4.2.1、 套箱整体设计说明 8
4.2.2、 防撞套箱侧板 9
4.2.3、 防撞套箱底板设计 10
4.2.4、 防撞套箱吊点设计 12
4.2.5、 套箱内支撑结构 14
4.2.6、 悬吊结构设计 15
4.2.7、 其它辅助措施 20
4.3、 套箱侧板及底板加工 20
4.3.1、 套箱侧板加工制作 20
4.3.2、 套箱底板加工制作 21
4.4、 套箱起吊及运输 21
4.5套箱现场安装 22
4.5.1、 施工准备 22
4.5.2、 套箱安装施工 25
4.5.3、 套箱安装施工应急预案 36
5、 承台施工方案 37
5.1钢套箱封底混凝土施工 37
5.2封底操作平台 40
5.3钢套箱内抽水 41
5.3.1抽水前的准备工作 41
5.3.2钢套箱内抽水 41
5.3.3抽水后进行承台钢筋混凝土施工的准备工作 42
5.4承台钢筋混凝土施工 42
5.4.1承台分层分块浇筑顺序 42
5.4.2承台钢筋施工 43
5.4.3承台混凝土施工 44
5.5承台大致积混凝土养护 46
5.6承台大致积混凝土温控 47
5.6.1 一般要求 47
6、 工程质量保证措施 52
6.1、 施工前控制 52
6.2、 施工过程中控制 52
7、 安全保证措施 53
7.1安全保证体系及组织机构设置 53
7.1.1、 安全保证体系 53
7.1.2、 组织机构设置 54
7.2安全保障措施 54
7.3 安全施工要求 55
7.3.1、 吊装施工安全管理 55
7.3.2、 用电安全管理 56
7.3.3、 其它安全措施 57
8、 文明施工与环境保护 58
8.1 文明施工保证措施 58
8.2环境保护保证措施 58
8.2.1环保组织机构 59
8.2.2组织措施 59
8.2.3技术措施 59

佛山市顺德区伦桂路工程
容桂特大桥防撞套箱及承台专项施工方案
1、 工程概况
1.1、 工程简介
容桂特大桥主桥为136+254m两跨独塔单索面钢混结合斜拉桥。边跨与主跨比值为0.535, 主要是考虑到主跨钢箱梁梁段与边跨混凝土梁段的重量平衡。箱梁按整体单箱设计, 总宽38.5m, 混凝土部分为单箱五室结构, 钢箱梁部分为单箱三室结构, 边跨混凝土梁段采用满堂支架施工, 中跨钢箱梁梁段采用节段吊装施工。主墩基础为整体式高桩承台基础, 承台尺寸30.5×24×6m, 配18根直径为2.8m的钻孔灌注桩, 按梅花状布置, 承台设计顶面标高为+5.509m, 设计承台底标高为-0.491m, 主墩基础采用搭设钻孔平台辅助冲击钻进行施工, 承台施工采用具有防撞功能的双壁防撞钢套箱, 防撞套箱整体高7.05m, 设计顶面标高为+4.756m, 底标高-2.294m。主墩一般构造见下图所示:
图1、 容桂特大桥主墩承台一般构造图
1.2、 自然条件
1.2.1、 气候、 气象
本项目所在地区属亚热带气候, 日照时间长, 雨量充沛, 常年温暖湿润, 四季如春。年平均气温21.8℃, 冬季最冷月份为1月, 平均气温13℃, 极端最低气温1.1℃。夏季最热月份为7月, 平均气温28.8℃, 极端最高气温38.7℃。
年均降雨量约1638mm, 最大降雨量可达 mm。雨季一般从每年的3月下旬开始, 在9月底结束, 长达半年。雨季的降雨量占年降雨量的81%。年蒸发量1400～1600mm, 潮湿系数大于1。年内暴雨较集中的时间为5～9月份, 在上述时间内, 平均每月约有一次暴雨发生。
年平均风速约为1～2米/秒, 冬夏季的风向变化明显, 从春季至初秋盛行偏南风, 秋季至冬末盛行偏北或偏东风。本区属台风影响区, 风速最大达34米/秒。
1.2.2、 水文地质
项目所在区域河网极为发育, 属西江水系。周边主要河流有: 顺德支流、 容桂水道、 鸡鸭水道、 东海水道及西江等。其中容桂水道与西江连通。西江水系具有径流量大、 汛期长、 洪峰高、 含砂量第等特点。南海海潮对区内河水有顶托作用, 潮汛属混合潮的非半日型, 具有一日两涨两落, 潮时潮差不等现象, 为弱～中等潮汐下游河段。
容桂特大桥所跨越容桂水道, 其通航标准为国家内河航道一级, 航道净空234.3x18m。最高通航水位: 4.756m。河水流速较快, 水流量大．水位及水量受降水及海潮的影响较大。根据施工计划, 承台施工在12～2月份, 施工处于低水位期间, 08、 间桥址附近容奇站各月最高、 最低水位情况见下表:
容桂水道容奇站08、 各月最高、 最低水位统计表 表1.2.2
年份
月份
最高水位
最低水位
年份
月份
最高水位
最低水位

1
1.09
( 1月11日)
-0.70
( 1月10日)

1
1.36
( 1月11日)
-0.78
( 1月30日)
2
1.08
( 2月20日)
-0.96
2月27日)
2
1.23
( 2月8日)
-0.70
( 2月21日)
3
1.04
( 3月5日)
-0.77
( 3月3日)
3
1.22
( 3月7日)
-0.79
( 3月13日)
4
1.24
( 4月20日)
-0.59
( 4月9日)
4
1.57
( 4月28日)
-0.61
( 4月5日)
5
1.57
( 5月21日)
-0.57
( 5月2日)
5
2.06
( 5月25日)
-0.58
( 5月4日)
6
3.50
( 6月16日)
-0.13
( 6月10日)
6
1.79
( 6月26日)
-0.34
( 6月22日)
7
2.10
( 7月1日)
-0.04
( 7月25日)
7
3.39
( 7月8日)
-0.27
( 7月18日)
8
1.75
( 8月23日)
-0.25
( 8月27日)
8
1.79
( 8月5日)
-0.49
( 8月29日)
9
1.49
( 9月28日)
-0.43
( 9月21日)
9
2.28
( 9月15日)
-0.44
( 9月13日)
10
1.60
( 10月5日)
-0.53
( 10月24日)
10
1.49
( 10月7日)
-0.56
( 10月29日)
11
1.89
( 11月14日)
-0.48
( 11月28日)
11
1.43
( 11月4日)
-0.72
( 11月10日)
12
1.40
( 12月16日)
-0.66
( 12月14日)
12
1.35
( 12月31日)
-0.77
( 12月24日)
以上水位高程系统采用珠基水位, 黄海高程=珠基水位+0.568m
1.3、 主要工程数量
1.3.1、 主墩承台工程数量
容桂特大桥主墩承台为整体式高桩承台基础, 承台尺寸30.5×24×6m, 共一座, 其下配18根直径2.8m的钻孔灌注桩, 按梅花状布置, 承台工程数量见下表1.3.1所列:
23#主墩承台工程数量表 表1.3.1
部 位
承台尺寸
(m)
数量
C30砼方量
(m3)
C20水下砼方量
( m3)
23#主墩承台
30.5m×24m×6m
1
4025.8
801.87
承台施工计划按照两次浇筑, 第一次浇筑2米, 标高为-0.491～+1.509m, 约合1341.93m3, 第二次浇筑剩余4米, 即+1.509～+5.509m, 浇筑方量为2683.87 m3。
1.3.2、 防撞套箱工程数量
防撞套箱侧板采用双壁钢结构, 除外侧防腐板采用20mm钢板, 加劲肋采用角钢以外, 其余结构均采用Q235b, 壁厚10mm的钢板制作。套箱周长方向分为标准A、 非标准A和非标准B三种类型的隔舱共18个隔舱, 23#主墩防撞套箱工程数量见下表所示:
容桂特大桥23#主墩承台防撞钢套箱侧板工程数量表 表1.3.2-1
23#主墩防撞钢套箱
仓体名称
单仓重量( kg)
仓体数量( 个)
共重( kg)
合计( kg)
标准舱A
15801.3
6
94807.8
290011.3
非标准舱A
15115.2
8
92215.2
非标准舱B
14301.1
4
57204.4
防腐板

45111.0
剪力钉

276.5
HRB335

396.4
防撞套箱除侧板外, 还有钢结构底板、 悬吊系统和内支撑等施工附属结构, 其中底板采用桁架、 角钢型钢加劲肋和20m钢板组成的承重体系, 单个主墩套箱底板其工程数量见下表1.3.2-2:
钢套箱底板及附属设施材料数量统计表 表1.3.2-2
名称
重量(kg)
底板
249099.3
内支撑系统
13127.5
底板提吊系统
19007.2
侧板安装牛腿
5598.0
重量合计(kg)
286832

1.4、 施工依据
本施工方案编制依据主要为:
⑴、 佛山市顺德区伦桂路容桂特大桥《施工图设计》E册
⑵、 执行规范、 标准:
《公路桥涵施工技术规范》( JTJ 060- )
《公路工程技术标准》( JTG B01- )
《钢筋机械连接通用技术规程》( JGJ107- )
《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205- )
《钢结构设计规范》(GB50017- )
《大致积混凝土施工技术规范》( GB50496- )
2、 资源配置
2.1人力资源配置
2.1.1、 作业层人员配置
按照总体施工部署共设2个施工作业队来进行防撞套箱及主墩承台施工, 分别为: ⑴、 套箱制作与防腐作业队; ⑵、 钢套箱安装、 承台钢筋及混凝土施工作业队。各施工作业队将在项目经理部的统一协调和资源配置下施工。不包括船务作业人员, 各作业队的人力资源配置如下表2-1所示:
主墩承台作业人员配置数量计划表 表2-1
作业队
管理人员
砼工
模板工
钢筋工
吊装工
电焊工
防腐工
合计
套箱制作与
防腐
2

4
10
8
24
套箱安装、 承台混凝土施工
3
20

8
10

41
钢筋作业队
3

20
4
8

35
2.1.2、 现场管理人员配置
现场技术员2人, 测量人员4人, 试验员2人, 生产调度2人, 安全员2人, 物资管理人员2人。
2.2主要施工设备配置
容桂特大桥套箱体积庞大, 总吊装重量超过600t, 施工中需要采用较多大型的起重、 运输及其它大型机械设备, 根据该分项工程的特点及施工现场的实际情况, 对该工程施工设备进行合理的配置, 并进行有效的管理, 确保工程高效、 安全地完成。拟投入主墩承台防撞套箱及承台混凝土施工的主要船机设备如下表2-2所示:
23#主墩承台施工的主要机械设备表 表2-2
编号
机械设备名称
型号
单位
数量
用途
1
浮吊
250t
艘
3
套箱出运及安装
2
运输驳船
800t
艘
2
套箱运输
3
起锚艇
700HP
艘
2
起锚抛锚
4
交通船
250HP
艘
1
人员交通
5
汽车吊
25t/50t
辆
2
后场吊装
6
汽车泵
37m臂长
辆
3
混凝土泵送
7
混凝土灌车
8m3
辆
25
混凝土运输
8
平板运输车
9m/50t
辆
1
后场运输
9
柴油发电机
300kw
台
1
备用
10
螺旋式千斤顶
50t
台
8
套箱下放定位

2.3 主要测量试验仪器配置
2.3.1测量仪器配置
承台施工的需要, 主要投入的仪器设备如表2-3所示:
投入的主要测量仪器 表2-3
序号
设备名称
规格型号
数量
精度等级
生产厂家
1
全站仪
TCR1201R100
1台
1″, 1mm+2ppm
徕卡
2
水准仪
NA2
2台
0.7/KM
徕卡
3
卷尺
50m
2把
-
-
2.3.2试验仪器配置
项目部工地试验室的试验仪器配置能满足承台施工试验、 检测的需要。
3、 施工计划安排
23#主墩承台施工采用永久防撞套箱作为挡水围堰结构, 主要的施工工序为防撞套箱侧板、 底板以及附属结构的厂内加工、 拼装; 钻孔平台拆除, 河床清淤; 套箱的起吊、 运输及安装; 封底混凝土的浇筑, 最后为承台的施工。按照项目施工总工期的要求, 结合主墩承台施工的技术方案、 资源的投入情况、 现场的施工环境等实际情况等因素综合考虑, 施工计划安排如下表3-1所示:

主墩防撞套箱及承台施工计划安排 表3-1
施工项目
开始时间
结束时间
套箱的制作和防腐及整体拼装
-10-15
-12-30
平台拆除
-11-10
-11-20
大堤防护及清淤
-12-20
-12-28
套箱运输
-12-31
-1-1
套箱整体下放
-1-2
-1-2
封底混凝土施工
-1-7
-1-8
封底混凝土待强、 抽水、 破桩头
-1-8
-1-20
第一层承台施工
-1-21
-1-28
第二层承台施工
-1-29
-2-9
4、 套箱施工技术方案
4.1、 套箱施工方案概述
容桂特大桥跨越的容桂水道为内河I级航道, 过往船舶繁多, 吨位大, 对桥梁的撞击风险大, 因此主墩周围设置防撞钢套箱作为桥梁的防撞结构。防撞套箱为双壁钢围堰结构, 除起防撞作用外, 兼具23#主墩承台施工的挡水围堰作用。套箱侧板经设计院设计计算后, 由具备相应资质的钢结构加工厂进行分段加工, 同时, 承台施工中的承重底板也进行分块加工, 完成后在厂内进行侧板节段和底板分块拼装最终形成整体, 此时三台250t浮吊从厂内起吊并下放到运输驳船上, 经内河水道从加工场地运输至主墩墩位前面, 浮吊先停在运输驳船前方整体起吊防撞套箱, 驳船撤出, 浮吊进行抛锚定位, 调整前方缆绳使浮吊从前进方向向主墩靠拢直到套箱整体位于主墩正上方, 缓慢下放套箱使基桩护筒顺利穿入底板预留孔位置, 套箱下放到设计标高后在底板桁架悬吊系统上的扁担梁同时也到达护筒顶, 随着浮吊主钩下放套箱整体自重转换到悬吊吊杆和承重梁上, 此时在浮吊松钩后, 在护筒周围下放封堵环板, 封闭护筒与底板预留孔之间的空隙, 在护筒周围焊接锚固钢筋以增加混凝土与护筒之间的锚固力, 另外利用套箱内支撑结构与套箱顶板之间搭设工作平台, 方便工作人员进行封底及测量工作。当所有准备工作完成以后, 利用混凝土泵车和导管进行1.5m的封底混凝土浇筑, 封底混凝土浇筑完成并达到设计强度90%后抽出套箱内的水形成干作业环境, 最后进行大致积承台混凝土施工。
4.2、 套箱的相关设计
4.2.1、 套箱整体设计说明
容桂特大桥主墩防撞套箱为双壁钢结构防撞设施, 主体永久结构——侧板由设计单位进行设计, 承台施工所需临时结构, 如底板、 内支撑、 悬吊系统结构以等均由施工单位自行设计。
主墩承台防撞钢套箱分仓设计, 分别为标准舱A、 非标准舱A和非标准舱B三种类型的舱体, 两仓间密封不连通, 一个仓内设水平与竖向人孔, 水平隔板上的人孔设置水密封门, 密封门尺寸0.6m×0.8m。主墩承台钢套箱平面图如下图4.2-1所示:

图4.2-1 1/2主墩防撞套箱平面布置图
隔舱舱体由外面板、 内面板、 竖向隔舱板、 水平隔板、 竖向角钢加劲和T形加劲肋以及外侧防腐板、 内侧剪力钉等构件组成。总高度为7.05m, 上、 下口宽度为1.1m, 中间宽度为1.5m, 套箱自重约为320t( 不含底板) , 底板和内支撑重量约为262.2t,套箱中心线周长为102.12m, 则套箱约合5.7t/m。套箱顶面标高为+4.756m, 底标高为-2.294m, 套箱整体内部尺寸与主墩承台一致。

图4.2-2、 防撞套箱立面布置图
4.2.2、 防撞套箱侧板
套箱侧板一般构造如下图4.2-2、 4.2-3所示:

图4.2-2套箱标准仓A构造图

图4.2-3套箱标准仓A立面图
从上图可见, 套箱侧板由外面板、 内面板、 水平和竖向隔板以及在面板内侧纵横交错的T形和角钢加劲肋组成, 其中隔舱竖向隔板分成边隔板VBG1和中隔板VZG1组成, 而VZG1则在相应的水平隔板之间设置人孔, 人孔尺寸为50×100cm, 单块VZG1隔板上设置4个人孔。竖向隔舱板、 T形和角钢加劲肋距离为50cm, 在圆弧段有调整为43.5cm。所有加劲肋与面板均为连续满焊。
4.2.3、 防撞套箱底板设计
4.2.3.1、 套箱底板整体结构
套箱采用侧板包底板的形式, 套箱底板面板采用20mm厚钢板, 主、 次桁架作为承重结构, ∠80×8mm角钢作为面板纵加劲肋, 2[32a槽钢作为横桥向加劲肋。主桁架、 面板之间采用连续满焊, 次桁架、 加劲肋与面板采用间断焊, 根据护筒与承台中心设计位置的相对位置进行底板开孔, 为方便套箱下放以及平面位置调整, 开孔半径为165cm, 比护筒半径大10cm。套箱底板的平面布置见下图4.2-4, 套箱底板详细构造图参见《容桂特大桥主墩承台防撞套箱底板设计图》。

图4.2-4 23#主墩防撞套箱平面布置图

图4.2-5 底板结构及承重桁架一般构造图
4.2.3.3、 套箱底板材料数量
防撞套箱底板主要材料为钢材, 其整体的材料数量见下表4.2-1所列:
容桂特大桥主墩防撞套箱材料数量表 表4.2-1
名称
规格
重量(kg)
面板
δ=20
84013.4
纵肋
∠80×8
12236.5
横肋
型钢
56954
主桁架
型钢
57017.7
次桁架
型钢
38877.7
底板重量合计(kg)
249099.3
4.2.3.3、 套箱底板加工要求
底板由承重桁架( 浇注在封底砼里面) 、 次桁架、 横肋以及加劲肋和面板组成。承重桁架与面板之间采用连续满焊, 横肋、 加劲肋和面板之间对采用连续满焊, 其它部位采用间断焊, 焊缝比例50%以上; 焊缝厚度以较薄母材厚度控制。
4.2.4、 防撞套箱吊点设计
4.2.4.1、 吊点平面布置
防撞套箱侧板、 底板以及悬吊和内支撑系统整体重量约为610吨, 套箱采用厂内加工成整体, 运输并现场安装, 因此吊点设计首先必须保证套箱在起吊过程中安全稳固, 不发生松脱和裂缝等安全施工, 同时必须使套箱整体受力均匀, 起吊稳定平衡, 因此根据套箱的平面形状, 在套箱的侧板顶部设置了8个吊点, 吊点布置见下图4.2-6所示:

图4.2-6 套箱吊点平面布置图

图4.2-7 吊点角度参数
从图中能够看出, 初步设定起吊吊点位置与套箱顶面吊点位置的距离为15m, 浮吊从套箱正面起吊, 两钢丝绳与水平线、 投影线以及垂直线的角度见上表所列, 经计算, 套箱整体在起吊过程中, 单个吊耳的荷载为85t, 根据计算出来的吊点的荷载对吊点的结构进行设计, 以确定能承受起巨大的局部压力。
4.2.4.2、 吊点的构造
套箱吊点设置在套箱顶面, 与顶部水平隔板对接, 采用K形坡口焊接, 为适应起吊钢丝绳的偏角, 吊点中心线方向与钢丝绳水平投影线重合, 避免由于角度偏差造成局部应力过大, 因此吊点按照不同的角度能够分为I、 Ⅱ两类吊点,吊点与套箱位置见下图4.2-8所示:

图4.2-8 钢套箱吊点平面及立面图
根据套箱起吊角度及自重计算, 单个吊耳承受荷载为85t。吊点采用板孔式吊耳设计, 吊耳采用30mm钢板, 长度为60cm, 顶部圆弧半径R=205mm, 在同心位置开半径r=85mm的销孔, 销孔两侧贴30mm厚的圆环钢板加强, 内直径与销孔相同, 外直径为185mm, 加强环板与耳板采用hf=14mm的贴脚焊缝, 其开孔必须与耳板销孔内壁平齐没有错台, 可考虑先进行贴焊成整体后进行镗孔, 以达到平整的效果。为增强吊耳横向刚度, 同时把吊耳荷载良好传递到套箱上, 特在吊耳两侧设置加强钢板,在面板对应的位置下面安装加劲板以利于应力的传递.
4.2.5、 套箱内支撑结构
为平衡套箱在起吊时吊点对套箱侧板产生的水平分离,避免因为水平力过大使套箱变形失稳,在套箱吊点位置对应的内面板上设置顺桥向和横桥向正交的内置撑,内支撑采用施工现场较多的φ630×8钢管制作, 钢管与侧板先进行焊接, 完成后在钢管上焊接十块200×100×10mm的三角劲板, 内支撑钢管相交处采用圆管相贯线处理, 确保钢管之间紧密连接。内支撑布置图见下图4.2-10:

图4.2-10 内支撑平面及立面布置图
4.2.6、 悬吊结构设计
套箱在浮吊就位下放到位后, 套箱侧板和底板自重经过悬吊系统完全传递给基桩护筒后, 浮吊松钩退出再进行后续的承台施工。悬吊系统由两部分组成, 分别是设置在套箱侧板上的支撑牛腿, 主要作用是把套箱侧板以及边缘部分的底板和封底混凝土重量传递给护筒。另外一部分的是设置在底板桁架上的悬吊系统, 作用是承受底板自重和封底混凝土的荷载, 经过吊杆传递到放置在护筒顶面的扁担梁上。由此可见, 悬吊系统是套箱自下放到位至封底阶段的主要承重机构。
4.2.6.1、 套箱侧板安装牛腿
为减轻封底砼浇注时底板的荷载, 套箱侧板焊接牛腿, 套箱下放时搁置在钢护筒顶, 套箱重量由钢护筒直接承受, 不加载到底板上。套箱侧板钢护筒顶对应牛腿部位需局部加强。
套箱侧板安装牛腿由t=20mm的承重钢板及水平稳定劲板以及隔舱内部加劲钢板组成, 侧板自重经过承重三角钢板焊缝承受, 下部同样由20mm厚钢板作为承压钢板并作用在护筒壁上提供牛腿反力, 由反力偏心产生弯矩的正应力经过三角钢板与内面板的双面角焊缝承受, 再经过隔舱内部的加强钢板传递到套箱侧板共同受力侧板安装牛腿平面布置见下图4.2-11:

图4.2-11 套箱侧板安装牛腿平面布置图
牛腿细部构造见下图4.2-12:

图4.2-12 侧板安装牛腿一般构造图
4.2.6.2、 底板悬吊系统
封底砼浇注阶段, 底板系统经过提吊系统将荷载传递给钢护筒。底板提吊系统分为钢护筒顶部提吊扁担梁和提吊型钢吊杆, 提吊扁担梁为2I28a工字钢, 下面焊接三角形牛腿与护筒连接改进受力, 吊杆为φ32的精轧螺纹钢。在套箱加工完成以后, 把定尺长度为5m的精轧螺纹钢筋安装在主桁架上, 利用吊点位置的上下螺母把精轧螺纹钢筋固定在主桁架上, 而且要求其顶面的高度基本一致, 当套箱下放接近设计位置时利用钢尺把定出从扁担梁到吊杆锚固位置的距离, 并, 待底板全部传入护筒后, 利用吊车把2I28扁担穿入精轧螺纹钢吊杆, 并临时在护筒上, 套箱继续下放直到上螺母支撑在扁担梁锚垫板上即到达设计位置。施工时注意护筒外侧牛腿先不安装; 待套箱下放到位, 调整好偏位, 浇注封底砼前, 焊接牛腿N3。各杆件之间均采用连续满焊。悬吊系统构造图见下图4.2-13所示:

图4.2-13 悬吊系统一般构造图
从上图可见, 悬吊系统下端与套箱底板桁架上弦杆经过锚垫板、 螺母和局部加强钢板连接, 上端经过设置在护筒口的2I28a型钢扁担梁和2[20小扁担梁把荷载进行传递, 扁担梁在局部位置进行加强, 同时为保证在受较大荷载时护筒不会出现局部变形过大甚至失稳, 在护筒内部采用钢板焊接进行加强。扁担梁西部构造见下图4.2-14所示:

图4.2-13 底板悬吊系统构造图
4.2.6.3、 护筒的局部加强设计
护筒作为套箱及承台施工时的主要支撑点, 承受来自套箱自重和封底混凝土的自重, 经过扁担梁和牛腿传递到钢护筒钢板上, 在强大的荷载和较小的接触面积下, 容易产生局部承压应力过大使钢板失稳的现象, 为此需要对钢护筒进行局部加强。
为降低钢护筒与扁担梁接触位置的局部承压应力, 顶部60cm高度范围内, 在钢护筒外面贴焊12mm钢板, 钢板承压宽度增大到24mm。同时, 为了增强护筒的钢板平面外稳定, 里面焊接上下两道20mm厚环板, 并加焊加劲板等进行局部加强。经过在护筒内把两侧加强板上焊接 [20a槽钢对撑在钢护筒内, 与之正交的方向为扁担梁, 在完成定位以后与护筒焊接成整体, 最终形成稳定的十字内支撑, 使护筒受力点之间形成联系加强整体刚度。

图4.2-15 钢护筒局部加强
另外, 对于扁担梁与牛腿同方向的情况, 为了解决牛腿与承重扁担梁相干扰的问题, 讲牛腿和扁担梁设计成不同的标高, 其中牛腿底面标高为+2.961m, 扁担梁梁底标高为+2.456m, 其中扁担梁同时兼具护筒内支撑的作用, 具体构造见图4.2-12所示:
4.2.7、 其它辅助措施
为提高封底砼承载能力, 在钢护筒周边设置抗剪钢筋, 以增加封底砼与钢护筒之间握裹力。每根钢护筒周边设置20根φ32剪力钢筋, 浇注封底砼前, 剪力钢筋点焊在水面以上钢护筒上进行固定; 封底砼施工完毕, 套箱内抽水后, 剪力钢筋双面连续满焊焊接在钢护筒伸入承台15cm高度范围内外壁上。抗剪环向钢筋平面布置下图4.2-15:

图4.2-15 环向抗剪钢筋布置图
4.3、 套箱侧板及底板加工
4.3.1、 套箱侧板加工制作
套箱加工委托专业钢结构加工工厂进行外部加工, 分为侧板和底板加工。为方便套箱加工分段加工, 可根据所进板材的规格对节段重新进行划分。所有钢结构构件按照设计图纸下料, 按照《钢结构工程施工质量验收规范》( GB50205- ) 执行质量控制标准, 套箱侧板分段见下图4.3-1所示:

图4.3-1 侧板分段加工图
在加工厂内先根据面板、 隔板、 加劲肋等部位进行单元件切割加工, 把下料好的单元进行组拼成节段并进行焊接加工, 经过厂内预拼把加工完成的节段拼接成整体套箱, 详细加工方案见《套箱加工制作方案》。
4.3.2、 套箱底板加工制作
套箱采用的是侧包底, 为方便焊接以及保证焊接和拼装的质量, 套箱在节段拼装前须把套箱底板加工完成, 然后采用靠模法把套箱侧板节段安装在底板四周对应的位置上临时与底板连接后再进行整体焊接, 以保证套箱侧板顺利合拢。另外套箱底板在加工前, 由测量组把实际护筒位置测量记录后把数据提供给加工厂家, 套箱底板根据护筒实际位置进行调整, 避免由于局部偏位造成套箱下放困难或受到阻碍而无法下放。
4.4、 套箱起吊及运输
套箱整体尺寸为26.9×33.4m, 套箱在厂内加工拼装后, 经过大型浮吊把套箱( 含底板) 从场地正面起吊, 悬空10cm, 先静置20分钟, 检查套箱吊点受力及局部变形情况, 确认无异常情况后, 把套箱整体吊装到驳船上, 驳船上安装侧向限位, 防止滑移。套箱经内河水道直接运至容桂大桥23#主墩墩位。由于防撞套箱体积庞大, 在进行水运前, 必须对沿途河道的情况进行详细准确的调查, 如途经水道的水深、 所经桥梁的跨径和通航高度等, 避免套箱与沿途桥梁发生碰撞事故, 而且应提前通知所经航道相应的海事管理部门, 整个水上运输过程严格执行《中华人民共和国内河交通安全管理条例》, 确保套箱能安全、 顺利的运抵施工现场, 保施工工期。
运输时, 为减少套箱因过长对船体及航道的要求, 套箱起吊到驳船时, 长边与驳船方向一致。钢套箱侧板节段采用立置的方式运输, 在侧板两侧设置大型钢限位和支撑, 必要时可在套箱内面板上焊接耳板, 利用葫芦和钢丝绳牵引只驳船中部位置, 防止套箱在颠簸过程中产生滑移等不安全情况, 保证海上运输的安全, 同时在为保护防腐涂层, 在支垫处铺设麻袋或棉絮等柔软物。
套箱在厂里起吊装到驳船上后, 可利用加工厂河道宽阔的河面进行套箱方向的调整, 根据河道航行路线确定套箱的方向, 尽量保证套箱运输到施工现场后能直接起吊安装, 避免在河道内进行调头。
4.5套箱现场安装
4.5.1、 施工准备
由于防撞套箱加工采用厂内加工拼装成整体后直接运送至施工现场安装的施工方法, 不需要在墩位现场另外设置拼装平台进行套箱节段的安装。因此当桩基施工完成后需要把平台拆除后才能进行河床清淤和套箱下放等后续工序, 下面根据平台拆除、 河床清淤和大堤支护这些施工准备工作做详细的叙述:
4.5.1.1、 钻孔平台拆除施工
⑴、 拆除钻孔平台上部结构, 提供钢套箱下放的空间。当主墩桩基础施工完毕后, 把平台上的机械设备及其它物品清理出施工现场, 为平台拆除提供足够的操作空间, 利用25t汽车吊在平台外侧, 采用与平台搭设相反的顺序, 即从河中心一侧向大堤方向, 从上部到下部结构逐步后退拆除, 前方拆除下来的[20a型钢面板、 I28分配梁、 贝雷桁架及承重梁经过吊车转至后方平板车上, 直接运输到指定场地进行卸车存放。
⑵、 在拆除过程中, 需要把套箱范围内的平台钢管桩拔除, 共计需要拔除12根钢管桩。施工采用25t浮吊提吊45KW振桩锤上振动上拔。施工时先把平台的上部结构经过吊车从河中心一侧向容桂方向后退拆除, 浮吊靠近在外排钢管桩前进行逐一拔除。
⑶、 根据地形图, 容桂特大桥防洪子堤中心与承台边缘距离约为20m, 往河中心河床线呈向下迅速冲深趋势。靠大堤一侧承台进入河床约为2.2m, 承台与河床干扰区域为30.5×5.0m, 为使套箱顺利下放并到位不被河床阻碍, 需要利用挖掘机将钢套箱投影区域的河床挖至标高-2.794 m( 套箱底标高-2.294m, 考虑安全高度0.5m) , 低于套箱底面标高约为0.5m, 清理出来的废土废渣采用运输车运至指定地点倾倒, 严禁随意散落或倾倒破坏周边环境。根据实测河床断面, 其开挖情况见下图4.5-1所示:

图4.5-1 河床开挖示意图
开挖计划采用挖掘机直接到河床面上进行开挖, 从河中心往大堤方向逐步清理开挖。每当完成一个部位的清理必须由现场技术员测量清淤后的河床面是否满足施工需要, 此后在完成整个面的清淤以后再进行全面的复测, 必须保证河床面不高于-2.794m, 确保套箱顺利下放。
⑷当河床清理完成, 清淤设备撤离现场, 派潜水人员清除封底混凝土范围内的粘结钢护筒外表面的淤泥、 基桩施工的钻渣等进行残留物, 以确保封底混凝土对钢护筒的握裹力满足施工的需要。
⑸河床清理完成前, 为尽快得到护筒实际位置以及垂直度偏差数据, 在平台拆除完毕后即把护筒切割, 其中一般护筒切割至+2.456m的标高, 2#、 3#、 5#、 9#、 10#、 14#、 16#、 17#护筒与牛腿接触部分标高为=2.961m, 目的是尽量降低护筒标高, 使套箱起吊高度能满足要求的同时, 在高水位+2.0m的水深情况下又能满足人员操作需要。
4.5.1.2、 大堤支护措施
由于清淤后的大堤堤脚标高均小于-2.794m, 从上图4.5-1中可见, 基桩施工完毕以后, 最内侧河床平均标高约为+2.5m,最大开挖深度超过5.2m, 为避免开挖深度过大对大堤安全造成影响, 则必须采用有效的支护方式。故拟采用插打钢板桩支护方式对大堤进行支护, 钢板桩采用规格为12m/根的拉森Ⅳ型钢板桩, 支护平面长度约为42m。钢板桩支护平面图和立面图件下图4.5-2所示:

图4.5-2大堤钢板桩支护布置图
从上图可见, 钢板桩支护位置定在原起始平台的外排钢管桩后, 在钢管桩牛腿上设置横梁, 其作用一方面是作为钢板桩插打的导向横梁, 另一方面是把开挖后作为支护结构的围囹, 把荷载分配于钢管桩并经过钢管上设置的受力钢筋传递到大堤一侧钢管锚固。锚固形式见下图4.5-3所示:

图4.5-3 支护锚固示意图
另外, 为确保大堤的安全, 应对大堤的情况进行检测, 主要方法如下:
一、 外观判断, 在开挖过程中, 应首先慢挖多观察, 即在钢开始开挖过程中, 开挖的速度保持缓慢, 动作轻柔, 尽量减少对大堤的震动干扰。注意观察钢板桩支护后方的大堤情况、 地表是否有开裂、 滑坡的迹象, 钢管桩是否倾斜等出现, 如有应立即停止开挖作业。
二、 随时检查钢板桩后方锚拉钢筋的情况, 避免因受力过大而产生焊缝开裂、 钢管局部受压变形过大的情况出现, 如有该情况, 查明原因后进行加强并继续观察记录。
三、 在大堤上建立观测点, 开挖前把设置的观测点进行测量, 收集监控原始数据, 并在开挖已经套箱施工工程中经常观测, 分析比较数据, 确保大堤安全。如出现较大的位移则立即上报项目领导, 作出相应的处理措施。
4.5.2、 套箱安装施工
4.5.2.1、 套箱安装施工流程
套箱现场下放安装施工是本施工方案的其中一个关键点和难点, 由于套箱体积庞大, 达33.5m*27m, 总重量达到610t, 施工过程是一个连续严谨的过程, 从套箱加工、 起吊、 水上运输到现场的起吊、 下放、 封堵每个环节联系紧密, 整个过程必须做出充分的考虑才能开展, 相应的控制部位必须有具体人员负责, 确保施工安全顺利。按照施工的总体思路, 套箱现场安装的装流程如下图4.5-4:

图4.5-5套箱安装流程图

图4.5-6套箱现场工序流程图
4.5.2.2、 驳船及浮吊准备
根据施工现场条件, 套箱必须从主墩正前方进行起吊和下放, 因此当套箱从加工厂内运输至施工现场后, 在报批有关海事和航道部门, 进行临时封航后, 驳船先停放在主墩前方, 浮吊在驳船停放安稳后, 航行到浮吊前方, 保持一定的安全距离。浮吊臂杆角度约为67度, 三个250t的主钩下放后, 浮吊缓慢靠近驳船, 使主钩中心位置与套箱中心重合, 锚固定位浮吊至平稳。牵拉主钩上的8根钢丝绳至四个边上的吊点并穿入100t卸扣, 穿上卸扣销子并旋紧, 戴上保险销确保销子不松脱。至此完成了船舶的就位以及吊装安装前的准备工作。为保证两台浮吊的协作统一, 避免浮吊由于在水流波浪以及碰撞当中发生分离、 错位等对套箱产生拽拉, 使套型产生不稳定因素, 特别是对吊耳的影响。
起吊前必须先把两台浮吊经过钢丝绳栓固成整体。钢丝绳应有足够的强度使两者紧密连结。
4.5.2.3、 套箱下