钢吊箱工艺在内河库区高桩码头的应用

范元进

(福建省港航建设发展有限公司，福州 350002)

内河水位由于受下游水库影响，常年水位较高，高桩码头最下层系揽平台混凝土施工水位1 年内低于设计施工水位出现的时间较短、频率较低且无规律性，增加了施工难度。 在施工过程中，为保证工程工期，规避工期违约巨大风险，结合内河无大型起重船舶的特点，采用特殊的千斤顶钢吊箱方案， 可以有效保证低水位码头混凝土施工顺利完成。

1 工程概况

某码头设计为高桩框架式结构， 平台长437.4 m，宽25.0 m，码头面高程为+72.0 m。工程共计54 个排架，每个排架由2 根直径1.8 m 钻孔灌注桩及1 根1.6 m 钻孔灌注桩组成，桩基持力层为中风化花岗岩。码头设置三层系缆平台，并在负一层系缆平台上增设一层系船柱，每层系缆平台高差3.2 m， 由下往上每层平台高程为60.5 m、63.7 m、66.9 m。码头上部结构主要由桩帽、横撑、纵撑、立柱、横梁、预制轨道梁、纵(边)梁、靠船构件和走道板组成。主要附属设施有350kN 系船柱，DA-A400H 标准反力型橡胶护舷。 本工程设计高水位为+68.26 m， 设计低水位为+57.03 m，施工水位为+58.8 m，码头的结构图见图1。

图1 码头结构设计图

由于设计施工水位为+58.8 m，桩帽以及横撑、纵撑底面设计标高为+59.0 m，临近于施工水位+58.8 m。 常规桩帽混凝土施工需设立模板支撑结构、 架设混凝土底层模板、20 cm 厚的富裕水上作业高度。 存在较大施工难度，需采用特殊方案。

2 千斤顶钢吊箱方案可行性分析

为避免造成大量设备及人员窝工情况发生， 保证工期和工程质量， 采取特殊施工方案创造干地施工环境进行低水位砼施工。 优先考虑常规的筑岛方案创造干地施工环境，但因该方案需重新编制项目环评及获批希望小，耽误工期，且汛期的防洪风险大，占用内河通航河道，易造成内河污染等缺点， 经过分析采用更适合本工程的有别于常规起重船吊装的千斤顶钢吊箱方案， 既创造干地施工环境，也解决因内河库区无大型起重船舶的问题。千斤顶钢吊箱方案材料主要为钢材，材料来源充足，拆除钢结构简单，占用河道范围小，在工程红线范围内施工，无需修编环评报告，具有较大可行性。

3 千斤顶钢吊箱施工

钢吊箱设计施工按照单个码头结构段为单元形成封闭作业条件， 使得水位在不满足施工条件下也能进行施工。 钢吊箱施工用钢护筒作为受力点，采用分块拼装方式进行钢吊箱组装， 结合水位情况， 吊箱顶标高设计为+66 m；壁体采用钢结构，预制底板与壁体间连接方式采用预应力精轧螺纹钢吊杆和止推块组合连接形式，设置12 处下放吊点，采用同步连续作用千斤顶进行钢吊箱整体下放作业。 各节钢吊箱壁体节块之间采用锁扣连接，且在锁扣连接处充填粘土与棉絮混合物并捣实。单个钢护筒设置3 道拉压杆，6 道剪力板[1]。 为有效实现钢护筒与吊箱密闭， 护筒四周环向止水采用C35 水下微膨胀不离析混凝土。设置三层内支撑，型号为φ630×10 mm 钢管。 图2～3 为钢吊箱平面布置图、立面图。

图2 钢吊箱平面布置图

图3 钢吊箱立面图

钢吊箱安装施工流程为： 吊箱底泥面开挖→安装拼装平台→安装吊箱底板→壁体分块吊装→安装止推系统及吊杆→安装拉压杆下支座及吊点支座→安装挑梁、下放千斤顶及钢绞线→安装导向装置→连续同步作用千斤顶→拆除拼装平台→钢吊箱下放→挑梁受力转化为拉压杆受力→后浇带混凝土浇筑→吊箱抽水→拉压杆受力转换为剪力板受力→安装底板反压梁。 结合工程特点及环境，施工如下。

(1)钢吊箱制作及底板、壁体对称安装

钢吊箱采用预制场分块加工运至施工现场安装。 因钢吊箱在桩基完成后进行施工， 挖泥船无法进入桩基间进行土方挖除，选用平板驳+长臂挖机和在通长栈桥上布置一台长臂挖机同时进行挖泥， 栈桥为浇注灌注桩时使用的栈桥。 在水位低于安装标高时在后方栈桥上放置一台吊车作为支撑梁起吊机械，在钢护筒+61.1 m 标高处开设小方孔，安装纵横向拼装平台I45b 支撑梁，为增加稳定性，小船进入桩基间隙进行焊接牛腿加固。在施工栈桥上使用履带吊进行对称安装吊箱底板，为加快进度，吊箱底板采用钢结构， 采用螺栓将各块钢吊箱底板连接成整体。壁体安装分为内壁体及外壁体安装，使用两台70 t 履带吊进行壁体安装，为壁体受力平衡，施工栈桥上放置一台，水上驳船上放置一台，进行对称安装。 每块外壁体安装完成后用一根型钢将之钢护筒连接，作为临时支撑，防止壁体倾倒。各节钢吊箱壁体节块之间采用锁扣连接。为防止吊箱渗水， 在锁扣连接处充填粘土与棉絮混合物并捣实。外壁体安装完成后进行内壁体安装，后进行内支撑安装，完成后拆除临时支撑。

(2)受力结构安装及下放吊箱施工

壁体安装完成后安装止推系统和吊杆， 将壁体与底板进行连接。 预制底板与壁体间连接方式采用预应力精轧螺纹钢吊杆和止推块组合连接形式。 对钢吊箱壁体与预制底板间的缝隙采用微膨胀止水砂浆进行灌缝止水施工。安装拉压杆下支座和吊点支座，用插销将拉压杆下支座和拉压杆、吊点支座和扁担梁进行插销连接。在钢护筒顶部安装挑梁及下放指挥操作平台，在挑梁上安装千斤顶与钢绞线，钢绞线下端与扁担梁进行连接。 每个钢护筒上设置一道挑梁，每处采用5 根φ15.2 mm 强度为1860 MPa的钢绞线连接，设置12 个下放吊点，完成起重系统。为保证钢吊箱下放过程不出现偏差， 各钢护筒对应的壁板顶口和底部，分别设置2 道水平方向导向装置[2]。 拆除拼装平台前，需连续同步作用千斤顶，将吊箱提升100 mm 并保持12 h，观察期间壁体、底板、挑梁及扁担梁等的变形情况，保证系统结构稳定安全后，施工人员在施工小船上进行拆除拼装平台。 下放钢吊箱采用12 台千斤顶连续同步作业， 将钢吊箱缓慢下放至设计底标高+55.91 m， 同时用带刻度的标尺随时检验各吊点下放的同步性及高程。

(3)受力梁、板转化及吊箱闭水、拆除施工

钢吊箱下放至设计标高后， 在钢护筒安装拉压杆上支座，并将拉压杆与上支座焊接固定，安装上反压梁，并将上反压梁与底板主梁上的拉压杆连接， 每根钢护筒四周设置三道拉压杆。 然后拆除挑梁、千斤顶钢绞线，将受力系统转化为拉压杆受力。 为保证护筒与吊箱底板防水密闭， 在预制钢底板与钢护筒间的后浇带浇筑C35 微膨胀水下不离析混凝土， 浇筑前用环形水泥袋对钢底板与钢护筒间隙进行封堵，形成底部封闭的环形封堵槽，作为水下混凝土兜底模板， 然后用泵车在施工栈桥上进行微膨胀水下不离析混凝土浇筑。 水下混凝土达到强度达到80%后，在低水位时关闭壁体上的连通器阀门，采用2 台大功率抽水泵将钢吊箱内水抽干。焊接剪力板，拆除钢护筒四周拉压杆及扁担梁， 将受力系统转化为剪力板受力及上反压梁受力。在底板主梁上安装底层反压梁，并焊接反压牛腿与钢护筒连接。 然后拆除上反压梁及连接的拉压杆[3]。此时钢吊箱与钢护筒受力点均在灌注桩桩顶标高以下，可以割除钢护筒，继而进行码头系揽平台结构砼施工，在码头系揽平台施工至负一层立柱后，依次逐块拆除钢吊箱壁体与底板间，壁体与壁体间约束结构等，完成低水位砼施工。

4 结语

(1)内河高桩码头高水位达到+65.00，低水位+56.00，水位落差达9 m，落差大，为保证船舶靠泊，设计施工水位为58.8， 施工作业时间极短且有别于海水有规律性特点，解决此问题后，可采用钢吊箱方案施工。

(2)采用现场组拼、连续千斤顶下放钢吊箱方案解决了内河无大型水上起重船舶这一难题。 钢吊箱方案在预制钢底板与钢护筒间采用C35 水下微膨胀不离析混凝土进行封堵，实现了真正无水下封底混凝土施工，与常规钢吊箱必须封底施工相比，不仅工艺简单、操作方便、减少流程、 节省材料和工期， 还实现了钢吊箱施工无潜水作业，增加施工安全性。

(3)采用千斤顶钢吊箱方案应用于内河库区码头，易达到环保要求，安全风险较低，质量易保证，保证了高桩码头低水位砼全天候施工。