公路桥梁建设中单壁钢吊箱施工技术.pdf

交通世界TRANSPOWORLD收稿日期：2022-11-26作者简介：孙海波（1986），男，内蒙古赤峰人，工程师，研究方向为公路桥梁工程。公路桥梁建设中单壁钢吊箱施工技术孙海波（承德周道路桥有限公司，河北 承德 067000）摘要：为了提高公路桥梁围堰施工中单壁钢吊箱的施工质量，结合工程实例，首先，分析了吊架系统的承重构件设计内容；然后，从钢吊箱底板配置、钢吊箱模板拼制与拆卸、钢吊箱整体下放、钢吊箱混凝土封底浇筑、承台混凝土浇筑等方面对单壁钢吊箱施工技术进行了探讨。工程结果表明：此施工技术有效确保了公路桥梁建设中单壁钢吊箱的施工质量，竣工质量验收全部合格。关键词：深水桥梁；高桩承台；钢吊箱；混凝土封底；施工技术中图分类号：U445.4文献标识码：B0 引言单壁钢吊箱是一种由主体结构和承重系统组成的整体钢结构平台。它是在主梁、桁架和吊杆组成的支承框架内浇筑混凝土而形成的，是一种典型的流水式平台，具有节省材料、施工周期短、造型美观、经济实用等特点。由于其结构形式简单，无需大型起重设备，无需大型支承墩，具有较好的施工安全、可靠性和适应性，因此已被广泛应用于各种桥梁工程。但由于单壁钢吊箱施工技术是通过对主梁的横向布置和竖向布置两种方式来实现吊箱内水平度和标高的精确控制，精度控制难度较大，因此，对公路桥梁建设中单壁钢吊箱施工技术及质量控制进行分析，具有重要的意义。1 工程概况某桥梁为大型变截面预应力混凝土悬浇连续刚构，长度为1 638.24 m，宽度为25 m。跨径组合为连续空心板（1620 m）+连续T梁（430 m）+连续刚构（79 m+2145 m+79 m）+连续 T 梁（430 m）+连续空心板（3120 m）。主墩桩基采用变截面大直径桩设计，桩长45.6 m，采取水下C35混凝土浇筑。主墩承台采用双幅一体式结构设计，规格为29.0612.24.5（m），承台底部标高0.4 m，顶部标高+4.1 m，承台混凝土封底高100 cm，单桩承台混凝土浇筑量为1 815.3 m3，也采取水下 C35混凝土浇筑。该工程穿越某航道，日常流量较大，地下水主要为基岩裂隙及松散层孔隙水。在综合考虑周边设施环境、水文气候地质条件、施工总体安排等因素基础上，参考地区工程经验，确定1012#主墩深水承台采用混凝土封底的单壁钢吊箱施工方案。2 吊架系统的承重构件设计2.1 承重结构上承重结构部件为贝雷片梁和2I25a；下承重结构部件是2I56a或2I45a双拼工字梁。2.2 承重结构装配1）装配支撑系统。在 8 个成桩桩基中心处浇筑D110 cm 钢筋混凝土柱作为承重柱，并且沿着横桥方向，基于柱中心线，架设2排单层贝雷片桁构，连同龙吊轨道基础贝雷梁一起作为钢吊箱悬挂承重结构部件。2）配置吊拉杆。在贝雷片桁构与龙门吊轨道基础下方设置吊点，并穿套1根长10 m的精轧螺纹钢筋，上端使用 10 m 厚的强化钢板和锚具锚固在上承重梁上，下端锚固在底梁上，一共设置40个吊拉杆，其上部分锚固端设有下降系统，可以多点同时下降钢吊箱。3）安装底部支承梁。应在吊拉杆设置完成以后装配底部梁，底梁应用2I56a或2I45a双拼工型钢，长度为 20 m，在吊拉杆上直接吊装，下端采用锚具固定。吊装后找平，保证底梁顶面保持在同一水平面。4）承重结构部件装配完毕后，调节底梁顶面标高至+1.5 m，精轧螺纹钢筋通过底梁底部的延伸长度应控制在 30 cm 之内，据此计算箱体组装完成后需要降低3.1 m的距离。3 公路桥梁单壁钢吊箱施工技术3.1 钢吊箱底板的配置该项目考虑到施工单位缺乏钢板材周转能力，而且工期恰值钢材价格比较高的时期，为了保证施工安全和节约成本，该钢吊箱底板采用钢筋混凝土预制板。各个钢吊箱的底板由36块厚度为20 cm的混凝土预制板构成，由预制厂提前预制，采用规格为10 cm30 cm钢137总653期2023年第23期（8月 中）筋网结构，上下各配置一层，沿钢套管边设置两根f2.2 cm螺纹钢强化筋。混凝土板外缘比套箱外缘多出25 cm，端板圆弧段均做成直线，以便于制作预制模板。套箱模板的底部配备有短槽钢，装配模板时焊固短槽钢和预设底板钢板，用于模板固定和限位。混凝土板直接放在底梁上，便于承台施工后将底梁拉出，无需水下拆卸。吊装系统装配完毕后，便可现场拼接混凝土预制底板，预制板和钢套管的净距离原则上不低于5 cm，预制板采取现场浇筑法连接，板间湿接缝宽度为20 cm，混凝土需7 d龄期以后才允许下沉套箱。3.2 钢吊箱模板的安装3.2.1 分块设计为增强钢吊箱模板周转率，控制施工成本，模板采取分块拼制。套箱模板也可以作为主薄壁墩模板，只要稍加改造，也可以作为吊篮侧模板或底模板，有利于增强钢模板材料的周转率，也可以在一定程度上降低工程成本。3.2.2 模板安装吊箱底部支承梁和混凝土底板装配完成以后，应用型钢在套箱外侧配置卡口，对套箱开展定位，然后使用龙门吊装配模板，模板装配完成后才能装配底板。装配过程如下：模板在工厂完成分块加工后，运到现场作业平台组装；参照混凝土底板上已经放样的承台轮廓线进行定位；钢吊箱模板总高度为5.56 m，分上、中、下 3 层进行加工，其高度分别为 2.50 m、1.53 m和1.53 m，单块长度应考虑薄臂墩的施工操作需求。装配时，应按+1.5 m的标准，控制底梁2I45a顶面的标高。第1层模板安装完毕后，装配底板并进行湿接缝浇筑。底板组装完成后，启动整体下放的第 1 步操作，下放 1.2 m。第 1 步到位后，装配第 2 层和第 3 层模板，装配内部支承；完成模板组装后，需要装配外侧竖向2I20a加强筋与内部支撑系统。内支撑及外圈梁的装配，一定要按照设计图规定顺序开展。具体如下。1）侧模板：面板应用6 mm钢板，纵向和横向采取型钢进行强化，并且配置加力型钢。模板连接区域，以10 mm钢板开孔作为肋板连接，加力型钢主梁截断区域，必须加厚度20 mm的横向开孔钢板，应用M10.8f20高强度螺栓进行连接。为避免漏水，所有接头均配有5 mm的胶垫。2）内支撑：承台的第2层混凝土区域，配置纵横内支撑，内支撑应用平台已有的f20管钢桁构，将内支撑架与套箱垂向加力型钢位置的钢板焊接牢固。3）拉杆：在承台第1层混凝土施工完成并已经达到设计强度以后，拆去内支撑杆，在顶面设置拉杆。采用f25精轧型螺纹钢拉杆，拉杆的两端，锚固在侧模伸出的垂向加力型钢2I20a上，待钢吊箱模板整体装配固定后，即可以进入整体下放套箱作业。3.3 拆卸钢套箱和支撑系统承台施工操作完成，并在混凝土达到设计强度以后，可拆卸钢套箱。拆卸顺序如下：第一步，完成封底以后，在承台浇筑第1层混凝土以前，将封底以上的钢套管割除，并将2I25a工形钢拆卸。第二步，承台完成施工后，先拆去套箱的模板系统，再拆去底梁。第三步，底梁在承台底部，由吊拉杆锚具进行固定，自重比较大，单根为 4.2 t。拆卸时，先用钢丝缆固定底梁，用龙门吊将其吊起，再由潜水员潜入承台底部，将固定底梁的锚具拆去。再将底梁吊至栈桥平台，以方便后续工序施工。3.4 钢吊箱的整体下放钢吊箱的重量约在273.33 t左右，采用精轧f25螺纹钢吊拉杆，共配置40根，下放套箱应用10 t级手拉葫芦。操作过程：套箱装配完毕，启动下放操作，手动50 t千斤顶40个，借助千斤顶的反力梁，对吊拉杆进行控制，下放钢套箱。3.4.1 钢吊箱下放操作控制过程按设计要求将千斤顶装配好，保证锚具固定拧紧。上锚固松开，按统一指令，对千斤顶的下放走程进行控制，下放到指定位置后，上锚固给予固定。下锚固释放松开，按规定程序上移下锚固结构，千斤顶收短，如此循环开展下放操作。吊拉杆缓慢下放，同时下放底支承梁、封底板、钢套箱至规定高程，进行吊拉杆锚固，由潜水员应用专用锁箍，锁住钢护筒与底板间的空隙。3.4.2 下放精度为保证下放精度满足设计标准，应注意做好下述事项：千斤顶下放操作控制，需有专人统一指挥，下放走程3.1 m，操作过程按以下3个步骤进行。第1步，在吊箱模板第1层装配完成以后，操作1.2 m走程下放，调平并拧紧螺母；第2步，在吊箱模板第2层装配完成以后，再操作1.2 m走程下放，调平并拧紧螺母；第3步：在吊箱模板第3层装配完成以后，再操作0.7 m走程下放，调平并拧紧螺母，准备启动承台封底操作。3.5 钢吊箱混凝土封底浇筑浇筑装备和浇筑点配置。承台面积计330 m2，去除桩头后承台面积为 253 m2，各个浇筑点的作用半径为3.50 m，影响面积为38.50 m2，共配置8个浇筑点，影响面积总计为308 m2。混凝土封底浇筑系属水下操作，混凝土浇筑量约在203 m3，若按小于或等于5 h控制浇筑时间，则至少应保持41 m3/h的浇筑进度。因为浇筑操作还要有一定的辅助措施，故浇筑进度以大于或等于50 m3/h控制更符合现场施工需要。138交通世界TRANSPOWORLD3.6 承台混凝土浇筑吊箱混凝土封底浇筑完毕并达到设计要求强度后，即允许抽干箱内存水和割除钢护筒，开展承台混凝土浇筑操作。承台混凝土浇筑的方量较大，在1 485 m3左右。采取分层浇筑，每层厚度为 2.25 m，时间间隔按712 d控制；初凝时程范围内分3次完成每层混凝土浇筑，每次浇筑厚约75 cm。4 施工质量控制措施4.1 钢套箱防漏水措施钢吊箱组装工序通过验收以后，应封堵钢吊箱和钢筋混凝土底板的接触部位，以免漏水造成封底质量不合格。可以采取下述措施封堵：模板分块处应平整，接缝处使用橡胶垫层；检查面板是否打孔，整体下沉钢套箱后，在封底浇筑前，必须严格封闭缝隙；封底混凝土浇筑应均匀，浇筑时应注意底板和钢套管之间是否存在漏浆现象，若有泥浆泄漏，应派潜水员重新堵漏。4.2 钢吊箱安装过程中的质量控制在安装钢吊箱过程中，必须进行质量控制和检查，主要包括以下方面：钢吊箱的安装位置应准确，安装后的几何尺寸应符合设计要求；钢吊箱的拼装和焊接应严格按操作规程进行，关键工序要严格检查验收，保证质量；在吊装钢吊箱过程中，必须有专人指挥和密切配合。吊点必须安装牢固，吊点位置正确，焊缝应符合有关要求；对钢吊箱的测量工作必须严格按技术标准和规范进行，确保测量数据的准确。4.3 钢吊箱混凝土封底浇筑施工质量控制钢吊箱混凝土封底浇筑过程中，应该做好如下质量控制措施：测定混凝土配比：封底作业的浇筑点多、方量大、工时较长、输送泵少，需应用和易性好、初凝时间长的混凝土，所以在浇筑操作前，对混凝土的配比及功效进行测定；配置混凝土导管：提前配置好混凝土浇筑导管，并对第1斗混凝土方量给予准确计算；浇筑顺序：由中间向两端浇筑，应连续浇筑作业，浇筑导管应充分固定好，避免移位、捣振影响工作状态，浇筑要一次性到位（0.8 m）；浇筑面标高控制：浇筑混凝土过程中，随时探测和复核浇筑面的标高，为浇筑点操作提供标高参考。一般导管口的混凝土要求满足0.700.75 m的浇筑厚度。随时探测和复核浇筑面的标高也有助于发现漏浆情况，一旦发生漏浆，需要及时处理；配置浇筑面标高测量点：3.5 m浇筑半径范围；导管附近；以1 m为间距，桩基护筒周围加测；侧板每1 m间距。4.4 混凝土温度控制该桥梁工程单壁钢吊箱混凝土浇筑过程中，应从以下方面加强混凝土温度的控制：合理选配材料，优化混凝土配比，在保证混凝土设计强度的前提下，尽可能降低水泥用量，以最大限度控制和降低水化热影响；尽可能选用级配较佳的粗骨料；选择优质外加剂，适量掺入减水剂和粉煤灰；配置好混凝土内部降温水管，牢靠固定并做过水试验，防止应用过程中发生漏水和堵水；完成每层混凝土浇筑后，马上通水冷却；连续14 d通冷却水，养生期间，内外混凝土温度和冷却水的温度需专人监测，适时调节冷却水流量和温度差；浇筑完混凝土后，表面适当蓄水，保证养护湿度。5 结束语本文研究了桥梁单壁钢吊箱施工技术，包括吊架系统的承重构件设计、钢吊箱底板配置、钢吊箱模板拼制与拆卸、钢吊箱的整体下放、钢吊箱混凝土封底浇筑以及承台混凝土浇筑等。工程结果表明：有混凝土封底的单壁钢吊箱施工技术在桥梁承台施工中应用具有良好的防水功效，也能提高模板周转效率，大幅降低施工成本。参考文献：1 徐杰.高速公路桥梁深水桩基及水中承台施工关键技术J.工程建设与设计，2021（1）：174-176.2 李健明.某桥梁主墩承台双壁钢围堰施工技术分析J.西部交通科技，2022（7）：116-118.3 张仁尧.剑潭东江特大桥主墩承台钢套箱围堰设计与施工J.工程技术研究，2022，7（8）：196-199.4 李健，刘爽.桥梁承台大体积混凝土施工温控数值模拟研究J.工程与建设，2022，36（2）：482-484.5 刘佳.内河航道斜桩基础承台单壁钢吊箱围堰安装精度控制措施及关键技术应用J.城市道桥与防洪，2020（8）：295-298.6 马澜锦，肖益新，陈亮.龙门大桥东引桥单壁钢吊箱结构设计与有限元分析J.西部交通科技，2022（11）：27-29.7 王洪涛，杨晓东，丛鑫.大跨径桥梁深水承台单壁钢吊箱围堰设计及施工J.中国公路，2022（16）：98-99.8 罗长维，李东辉，周成穗.泉州湾跨海大桥主塔承台钢吊箱围堰施工关键技术J.中国水运（下半月），2021，21（7）：112-114.9 刘晓敏，石怡安，强伟亮，等.高潮差深水基础大型双壁钢吊箱设计与施工技术研究J.施工技术，2021，50（5）：59-61，76.139