深水大承台支顶式混凝土套箱法施工.pdf

第2 期 2 0 o 6 年2 月 广东 土木与 建筑 GUANGD0NG ARCHI TECTURE CI VI L ENGI NEERI NG No 2 F E B 2 0 o 6 深水大承台支顶式混凝土套箱法施工 肖展 青 ( 广州市第二市政 工程有限公 司 广州 5 1 0 0 6 0 ) 摘 要： 某特大桥 梁工程深水 大承 台采用支项式混凝土套箱法施工 根 据施工特 点分析探 讨其设 计施工要点 ， 使 混凝 土套 箱能 顺 利 就 位 止 水 ， 满 足 承 台 施 工要 求 。 关 键 词 ： 混凝 土套 箱 ；移 运 下 沉 ；止 水 ；抗 浮 沉措 施 1工 程概 况 广 州某 跨 越珠 江 的 特 大桥 梁 工 程 ， 水 中承 台尺 寸 为 8 6 m( L ) x 6 7 m( D) x 2 5 m( H) 承 台混凝 土 强 度 为 C 3 0， 一 个 承 台混 凝 土 用 量 为 1 4 4 m， ， 重 达 3 6 0 t 。 河床最大水深 8 m 承台底面离水面的高度 因受潮汐 影 响为 3 7 6 0 m，每 年汛 期从 4月开 始 历时 半 年 ， 为承台施工带来了一定难度 。考虑工期和保证施工 质量 我们决定采用支顶式混凝土套箱施工方案 ， 混 凝土套箱在珠江河岸上进 行预制 其平面尺寸 为 9 2 m( L) x 7 3 m( D) x 2 8 m( H) ， 即按原设计承 台平面 尺寸外缘扩展 3 0 c m， 套箱顶采 用十字钢支 撑 底板 在相 应 的 桩基 ( 1 8 0 0桩 ) 位置 安 装 直 径 2 5 m 的止 水钢套袖 每个混凝土套箱预制块重达 1 2 0 t 。 2 混凝 土套 箱 的施 工 混凝土套箱在岸上预制 ， 先在安装墩位现场准 确测量好 4根桩基 与承台的相对位置 ， 据此在岸上 预制场地进行放线。 5 8 图1 支顶式混凝土套箱( 1 z ) 平面图 袋 承台预制箱体由底板和侧墙组成， 底板厚 3 0 c m， 在对 应桩 基处 预 留 4个 2 5 m孔 ，侧 墙 厚 3 0 c m， 高 2 8 m 在箱顶下 1 5 c m处设置十字型钢内撑梁 ， 型钢 采用 I 4 5工字钢。承 台混凝土套箱钢筋运用空间杆 系程序进行配筋计算 为确保预制箱顺利下放 ， 钢筋 在止水钢套袖处 ( 预留孔位置 ) 断开 ， 且与止水钢套 袖焊接 ， 混凝土套箱预制底模 和内模及侧模均采用 酚醛模板 ， 模板安装后 固定止水钢套袖和吊环及预 埋件 ， 即可浇 筑混 凝土 。 3混凝 土套箱 的 移运与 下 沉 3 1 计算分析 吊环计算 ( 设 4个 吊点 ， 按 3个 吊点同时受力 ) ： F I= I 2 G ( 3 s i n a) = 1 2 x 1 5 0 6 ( 3 s i n 4 5 。 ) = 8 5 2 t 4 5 。 ， 取 3 0 ram钢板 环壁高 度 1 7 c m。 3 2 移运 与 下沉 施工 在套箱混凝土强度达 8 0 后 ， 安装挡水铁箱和 支撑体系 ， 挡水铁箱各构件先在场地制作成形 ， 安装 时应分块安装 ， 在铁箱与承台侧面粘贴橡胶带 以免 出现渗漏 ，注意使铁箱与混凝土侧墙紧靠密封 ， 4 5 工字钢十字梁和挡水铁箱支撑体系安装固定牢固。 挡水铁箱与套箱混凝土联结后 ， 采用 3 0 0 t 浮吊 拖入靠近岸边 ， 浮吊吊钩利用粗钢丝绳 、 卡环吊装组 件 ( 每个 吊点 钢丝绳 和卡环按规 范要求应 能起 吊 8 0 t ) 吊住混凝土套箱的 4个吊环。起 吊时 4个吊环应均 匀受力且缓慢进行 ， 混凝土套箱起 吊要平稳水平 ， 以 免倾斜而影响安装就位和使单个吊环受力过大。 维普资讯 http:/ 2 伽6 年2 月 第2 期 肖 展青： 深水 大承台 支顶式混 凝土 套箱法 施工 F E B 2 O 0 6 N O 2 混凝土套箱起 吊到专用运输船上 ， 用钢丝绳 和 型钢支撑固定牢靠 ， 再缓慢移至安装墩位旁抛锚固 定： 大吨位浮吊也拖入预定位置 ， 在其四角临时抛四 个小锚定位 ， 在其 向桥墩的一端临时抛一个大锚 ， 以 便初绞主锚时平衡拉力。大吨位浮 吊将混凝土套箱 吊起到安装墩位上空 ， 利用 4台卷扬机牵 引拉动预 埋在混凝土套箱 4个角 的定位铁耳环 ， 将其 4个止 水钢套袖相应套入 4根 1 8 0 0桩基中 ， 随即缓慢下 放直至套箱下沉到设计标高为止 ， 再将止水套袖预 留的圆钢 ( 圆钢直径和焊接长度通过整体 吊装 承台 自重计算确定) 与桩基钢护筒 ( 桩基钢护筒在桩基施 工时露出在水面上 ) 焊接 ， 以防止混凝土套箱下沉 。 由于下放精度直接影响混凝土套箱安装和平面 位置的精度 ， 故混凝土套箱预制及下放过程 中在桩 基设限位导向装置 ， 按规范要求 ， 混凝土套箱平 面位 置允许偏差为+_ 3 0 m m 顶面水平允许偏差为+ 2 0 m m， 一 旦发现其精度不满足要求则应在下放后进行调整 ， 混凝土套箱 预埋 4个 角 的拉 绳 与上 游 的桩基 钢 护筒 或用工程驳船施力就位 ， 调整就位符合要求 后用型 钢铁尖插 紧止水钢套袖与桩基钢护筒之间的空隙 ， 进 入封 底施 工 。 4止水 施工 4 1 水下混凝土厚度计算 因混凝土套箱下沉较深 止水混凝土需承受极 大的浮力 ， 它与护( 套) 筒之间的粘结力必须能承受 自 身浮力以免止水失败。水下混凝土厚度按下式计算 ： k ( h A一 h At ) 7 ( D + d ) z t 式中： ， 为水的重度( k N m ， ) ； h 为最高水位到素混 凝土下表 面的距离 ， 取 6 + t ( m) ； 为素混凝土容重 ( k N m3 ) ； k为安全系数 ， 取 1 2 ； A为止水钢套袖与桩 基钢护筒混凝土面积 ( m ) ； D、 d分别 为止水 钢套袖 与桩基钢护简直径 ( m) ； z - 为素混凝土与钢板 的容 许摩擦力 ， 取 2 3 9 ( k N m ) ； t 为素混凝土厚度 ( m) 。 经计算 ， 水下混凝土厚度 t = 4 8 0 m m， 同时作为控 制止水钢套袖长度的主要依据。 4 2止水 施 工 混凝土套箱下放到位后 ， 在止水钢套袖护筒 内 进行素混凝土封水 采用 C 3 5水下不分散混凝土 ， 即在水下混凝土掺入 3 的 U B W 型絮凝剂 ， 使混凝 土具有 良好的抗分散性 、 塑性 、 自流平性和填充性 。 浇筑水下不分散混凝土前， 将装入 2 3砂和木屑的 环形麻包袋放入止水钢套袖护筒脚( 止水钢套袖底 部活铰倒钩装置防止环形麻包袋掉到水下 ) ， 浇筑 时 每个止水钢套袖护筒设 3个均匀分布的 1 5 0混凝 土导管 ， 管内同时灌注混凝土。水下不分散混凝土 浇筑标高控制在混凝土套箱底板底下 1 5 c m， 以便设 置抗浮和承重钢板。为确保其 自流平性和填充性 ， 要求水下不分散混凝土进场时坍落度为 1 8 2 2 c m， 同时为避免潮水涨退对混凝土浇筑造成影响 应选 在潮水位最高时进行浇筑 。 5抗 浮 、 承重钢 板 的设置 混凝 土套箱在止水混凝土施工完成后等强 3 d ， 需将箱 内的水抽走 ， 抽水过程 中混凝 土套箱将承受 浮力 ， 故抽水前用工字钢下端顶在止水钢套袖上 ， 上 端焊接在桩基钢护筒上以起到抗浮稳定作用。 因混凝土套箱内承台施工时需割除承台底以上 桩基钢护筒 ， 故其抗浮 、 承重 由止水钢套袖与承台底 相 平桩 基钢 护筒 之 间焊接 钢板 承担 。 5 1 混凝土套箱在水中的浮力计算 E1 = h A-G1 式中： 为水的重度( k N m ) ； 为最高水位面与混 凝土套箱底的距离( m) ， 最高 、 最低水位分别取 6 m和 3 7 m； A为混凝土套箱面积( m ) ， A= 9 2 x 7 3 3 1 4 x 2 5 2 4 x 4 = 4 7 5 4 m ； G 为混凝土套箱自重， 取 1 5 0 6 t 。 经计算最高、 最低水位浮力分别为 1 3 4 6 t 和 2 5 3 t 。 5 2 承台施工分两次浇筑 ， 每次高度均为 1 2 5 m， 第 1 次 浇筑 时钢 板最 大承 重为 ： =G 式中： G为第 1次承台浇筑施工 自重 ( t ) ， G = 6 7 x 8 6 x 1 2 5 x 2 5 = 1 8 0 t ； 为 最低 水 位 浮力( t ) 。经 计算 ， 1 5 4 7 t 取其作 为控制计算选取抗浮 、 承重钢板厚度 和焊接长度的依据。 5 _ 3 抗 浮 、 承重 钢板 选取 ( 1 )双角焊缝长度 f w = + o = + o = 3 2 mm 式 中 ： h 为角 钢焊 缝厚 度 ， 取 8 mmO C l w为角 焊缝 设 计 强度A 3 钢取 8 5 N m m z ； N为钢板块数， 设 4个钢 套袖沿圆周各均匀布置 4块。 ( 2 )钢板长度 5 。 页 一 丽一 一、 5 9 维普资讯 http:/ 2 o o 6 2 月 第2 期 谭上飞： 铝合 金韦氏 硬度测 量不 确定度 分析 F E B 2 0 0 6 N o 2 第 i 次测量 的韦氏硬度测量 值 ； 为同一批样条的 1 0次测量结果 的平均值。按式( 1 ) 计算 ， 重复测量导 致的样条测量标准不确定度为 ： M R =O 3 7HW 3 2 仪器本身的测量不确定度 根据仪器校准证 书可知 ， 该韦 氏硬度计测量结 果 的扩展 不确 定度 为 = 1 0 HW， K = 2 ， 即 ： u d = 1 o I ( 2 ) 故仪器本身的测量不确定度 = 0 5 0 H W。 3 3 数值修约的标准不确定度 Z 根据韦氏硬度 的修约规则，其修约间隔为 Z = 0 5 HW。对试样测量数据进行修约引起的韦氏硬度 测 量标 准不确 定度 M 为 ： 1A 6 = 8 p 2 、 了= O 1 4 H w ( 3 ) 以上对重复测量 、 仪器不确定 度和数据修 约三 种因素引起 的铝合金韦氏硬度测量不确定度分量进 行了分析评定 ， 各个因素导致的韦 氏硬度测量不确 定度分量 A R , A d 、 M 分别 为 0 3 7 ， 0 5 0 ， 0 1 4 H W。 把表 3中所列 的各个不确定度分量代人式( 4 ) ， 得 到 ： Z c = u d O 6 4 HW。 5扩 展不确 定 度 扩展不确定度 与合成不确定度 M 的关系为 ： U = k u ( 5 ) 式中 ： k为包含 因子 ， 一般取 2 3 ， 在大 多情况下 取 k = 2 ，把 值代人式( 5 ) 后得 到铝合金韦氏硬度测量 扩 展不 确定 度 为 ： U=1 28 HW 相对不确定度 = = 1 2 8 1 1 5 = 1 1 1 。 6小结 上述分析与计算表明 ， 铝合金韦 氏硬度测 量的 不确定度较大 ， 因此韦 氏硬度只适宜作为铝合金材 料力学性能的参考参数 ， 当韦氏硬度测量结果 出现 争议或临界值时 ， 应以拉伸试验的结果为准。 4 合成 标准 不确 定度 参考文 献 由于上述 3个不 确定 度分 量 Z R Z d 、 Z 彼此独 1 国际标准化组织肖明耀， 康金玉 译 测量不确定度 立 ， 故可按式( 4 ) 计算塑料热变形测量合成标准不确 表达指南 M 北京： 中国计量出版社， 1 9 9 4 定度 ： 2 C N A L A G 0 6 ： 2 0 0 3测量不确定度政策实施指南 s Z c = L R 2 +L d 2 +L 6 2 ( 4 ) 3 Y 4 2 0 - 2 0 0 0 铝合金韦氏硬度试验方法 S ( 下转第 5 9页) 式 中 w和 的含义 同前 ； 为 钢板厚 度 ， 取 2 0 ra m。 Z Z ， 即取 2 0 mm钢板长 1 5 c m双面角焊 h f 共 1 6块 7小结 固定焊接在止水套袖和桩基护筒上。 6承 台施 工 混凝土套箱的抗浮、 承重钢板焊接固定后 ， 割除 桩护筒 ， 再按常规施工方法安装承 台钢筋和预埋墩 身钢筋 ， 最后分两次浇筑承台混凝土， 浇筑第 2次混 凝土时必须待前一次混凝土强度达 8 0 才能施工 ， 同时割除十字钢支撑回收利用。浇筑承台混凝土前 应注意预埋型钢 ， 以便墩柱施工时挡水铁箱依靠此 型钢进 行 支撑 。 承台支顶式混凝土套箱设计时 ， 既要保证其结 构 受 力 性能 ， 又 要 考虑 下 一 工 序 的 可操 作 性 和方 便 性 。 同时在水 中施 工中采取止水 、 保压等措施 ， 以确 保止水效果。 深水大承台支顶式混凝土套箱法施工可在岸上 同时预制多个混凝土套箱 ， 一次整体 吊装到位 ， 以减 少水中作业工序 ， 大大加快施工进度， 保证工程按期 完成 。 参 考文献 1 周水兴 ， 何兆益 ， 邹毅松等编著路桥施工计算手册 M 北 京 ： 人 民 交通 出 版社 51 维普资讯 http:/