浅谈海上大体积防撞套箱制作下放工艺

姜 朋 鞠一帆

（1、山东省烟台市公路勘察设计院，山东 烟台 264003 2、山东省烟台市莱山区公路局，山东 烟台 264003）

1 概述

钢套箱加钻孔灌注桩基础是一种深水桥梁的基础形式。同无底围堰相比，钢套箱具有施工工期短、水流阻力小、不需沉入河床、材料用量少、经济合理等诸多优点，但作为一悬挂系统其可靠度明显低于无底钢围堰。如何扬长避短，保证钢套箱的结构可靠性，一直是承台钢套箱施工中需要解决的问题。

笔者曾参与承建的青岛海湾大桥沧口航道桥工程主墩（63号墩和64号墩）钢套箱平面尺寸67.5m×20.4m，水文地质条件复杂，工程难度较大。为保证主墩承台基础施工的顺利，我单位在钢套箱设计及施工方法上进行了改进和创新，解决了一系列工程难题，取得了较好效果。

2 施工工艺和操作要点

钢套箱是深水高桩承台施工的先行结构，其功能是用于完成承台施工，为承台施工提供模板和工作平台，竣工后钢套箱成为承台的永久防撞设施。

2.1 钢套箱结构简介

钢套箱结构共分四大部分：底板及悬挂系统、侧壁系统、辅助系统、下放系统。其中底板及悬挂系统用于给钢套箱提供支撑，并作为钢套箱的二次拼装操作平台；侧壁系统为以后承台施工提供模板并作为永久防撞设施；辅助系统为套箱顺利下放提供各种必须的内支撑、限位等；下放系统确保钢套箱安全、精确的下放到指定位置。

2.1.1底板及悬挂系统

底板及悬挂系统由底纵梁、底横梁、底面板、内吊杆、外吊杆、扁担梁组成。

1）底纵梁由18根双肢588型钢组成。其主要作用是为上部结构提供基础支撑。

2）底横梁为12.6工字钢。其主要作用是将封底混凝土的重量均匀的分布到底纵梁上。

3）内吊杆采用屈服极限为880Mpa的精轧螺纹。其主要作用是将套箱自重以及封底混凝土的重量传递到扁担梁上。

4）外吊杆采用屈服极限为880Mpa的精轧螺纹。其主要作用为在下放的时候将底板与套箱连成一个整体。

5）扁担梁使用32a工字钢。其主要作用是通过内吊杆把套箱以及封底混凝土的重量传到护筒上去。

6）底面板采用厚度为4mm的钢板。其主要作用是传递封底混凝土重量。

2.1.2侧壁

侧壁采用Q235B钢板按设计院要求加工，分标准仓、A仓、B仓、C仓、D仓、E仓六种类型。

2.1.3辅助系统

辅助系统由内支撑、导向限位、临时固结等组成。

1）内支撑由36a工字钢加工而成，上下两层共十道。主要是防止套箱下放过程中及浇注封底及承台混凝土后产生变形。

2）导向共分三层。第一层由钢板加工而成，焊于护筒上，前头置一橡胶板防止破坏套箱上防腐层。第二层第三层都导向都是由25a工字钢制作而成，三层导向的作用都是防止套箱在下放过程中偏位。

2）临时固结采用12.6工字钢。套箱没下放到位前为一悬挂结构，很容易受到风浪的影响，为防止发生意外，在底纵梁与护筒之间采用12.6工字钢临时固结。

2.1.4下放系统

下放系统主要由千斤顶、油泵、反力架、工具锚、钢绞线、扁担梁、下放纵梁组成。

1）千斤顶采用400T油压千斤顶。

2）钢绞线公称直径为15.24mm，标准强度为1860Mpa。

3）扁担梁采用双肢588型钢并加劲板。

2.2 施工工艺流程

套箱施工过程主要分为底板加工、底板系统安装、套箱三米段加工、套箱九米段加工、套箱现场拼装、辅助系统安装、下放到位七个施工工艺流程。

2.2.1套箱在加工场制作成3米长的节段

吊箱在加工厂的加工长度为3米/节，采用“2+1”的方法匹配加工。所有钢构件按《青岛海湾大桥桥梁结构耐久性设计方案》进行防腐处理。每节均应进行板材质量、焊缝质量、涂装质量的检验与验收。同时在后方加工厂加工底板系统及下放系统。

2.2.2桩基完成，对护筒口进行处理，并焊接导向系统，平台拆除

桩基完成后，将护筒口切割平。进行护筒口处理。注意焊接位置应以护筒理论中心线为准。在护筒及管桩上安装吊箱下放用导向系统。拆除平台并割除护筒上原有牛腿。

2.2.3现场拼装底板系统

将两组纵梁及相关底板拼接在一起，穿入内侧吊杆及扁担梁，用龙门吊整体吊起放置在护筒上。注意将扁担梁与护筒口满焊连接,但在内支撑位置先不焊接，待内支撑安装完成并下放后再焊接牢固。部分堵板需要随底板及纵梁一同安装。吊杆外需套φ48钢管，便于将来吊杆拆除。焊接纵梁与护筒之间的临时固结。安装剩余底板，为便于拆除各片底板留有2cm间隙，底板安装完成并按承台边线调整位置后，在间隙上方加贴钢板压条并与一侧模板固定。吊箱圆弧段部分底板一端直接焊接在吊箱内壁上。

2.2.4逐段对称安装钢吊箱

1)3米吊箱节段运至现场后在3拼装1平台上拼装成9米的大节段，以减少立焊和仰焊。

2）吊箱在辅助平台上拼成9米后，通过龙门吊吊运至设计位置。

3）依次安装侧壁直至全部合龙。

2.2.6下放钢吊箱

主墩钢套箱采用整体下放方案。钢套箱整体重量为800t，采用四个吊点，设置4台千斤顶，4台油泵。

选择无风无海流的合适天气并处于落潮过程中下放，四台千斤顶同时顶起3厘米，把下工具锚上的卡片紧住，松动所有精轧螺纹帽，打开上工具锚。顶起千斤顶后，砸紧上工具锚，松开下工具锚。将相应竖隔板上的人孔用钢板封死，约8米一道，周圈共设10个仓。吊箱两端圆弧段的底板上应设进排水孔，确保吊箱下放过程中内外侧水位相平。

下放过程中应及时观测吊箱垂直度及平面位置，发现异常立即上报并处理。内侧导向系统为固定端，护筒顶可设置活动倒连随时调整吊箱平面位置。在吊箱内各吊点处应画出刻度，便于控制吊箱4点同步下放。随时观测油泵读数，读数上升，说明该点下放速度偏慢，读数降低说明该点下放速度偏快。各点应及时沟通，统一指挥，确保4点同步下放。吊箱下放到指定标高后马上将螺纹帽上紧，并及时将吊箱临时固结在护筒上，上下各设一道连接。

结语

青岛海湾大桥第二合同段主墩防撞套箱制作采用上述工艺施工，施工后效果非常好，充分兼顾了施工质量、施工进度、施工安全，为今后承台索塔部分施工奠定了坚实的基础。

[1]交通部第一公路工程总公司.桥涵（上册）.人民交通出版社，2000.

[2]杨文渊.实用土木工程手册（第三版）[M].人民交通出版社，2000.

[3]周水兴，何兆益，邹毅松等.路桥施工计算手册[M].人民交通出版社，2004.