文章依托320國道桐鄉(xiāng)鳳鳴至大麻段改建工程鹽官下河橋上跨鹽官下河（Ⅵ級航道）工程，對位于航道中的3#、4#墩采用的新型無封底鋼吊箱圍堰施工工藝進行了介紹。該工藝中采用的吊箱結(jié)構(gòu)尺寸小，可降低對河道泄洪和通航的影響，且操作簡單、安全、便捷，鋼吊箱安放僅需2 d，整體節(jié)約工期約20 d，同時因無須使用封底混凝土而節(jié)約成本約9.6萬元，可為類似工程提供參考。

橋梁；航道；圍堰；無封底；鋼吊箱

U445.4A431514

作者簡介：

郝偉亮（1991—），工程師，主要從事橋梁施工技術(shù)管理工作。

0" 引言

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也得到迅猛發(fā)展，與此同時在我國江河湖面上修建的橋梁也隨之增多，不可避免地需要在水中修建橋墩，而修筑橋墩則要在水中設(shè)置圍堰等措施，為橋墩施工提供無水的作業(yè)場地。鋼吊箱圍堰是為承臺、系梁施工而設(shè)計的臨時阻水結(jié)構(gòu)，其作用是通過吊箱圍堰側(cè)板和底板上的封底混凝土圍水，為承臺施工提供無水的施工環(huán)境［1］。

本文結(jié)合320國道桐鄉(xiāng)鳳鳴至大麻段改建工程的鹽官下河橋3#、4#墩無封底鋼吊箱圍堰為工程實例，總結(jié)出一套適用于內(nèi)外水頭差較低（一般≤3 m）、河道對泄洪斷面有要求的新型無封底鋼吊箱圍堰施工工藝，供同類型水中墩施工參考。

1" 工程概況

新建鹽官下河橋長254 m，橋?qū)?3 m，孔跨形式為7×35 m T梁。鹽官下河為Ⅵ級航道，通航凈空為22 m×4.5 m，設(shè)計最高通航水位為2.06 m，設(shè)計最低通航水位為0.46 m，最高百年洪水位為3.43 m，水深為2.9 m，與新建鹽官下河橋斜角成60°夾角。常水位期基本無流速，常水位期約占全年的2/3，水位變幅小，歷年水位變幅為2～3 m。工程位置處河道寬約60 m，河道基本無縱坡，無明顯水位差，水流流速較緩，基本沒有橫向流速。

2" 施工方案

新建鹽官下河橋以60°斜跨鹽官下河，斜角角度大，同時鹽官下河為南排工程終點泄洪河道，3#、4#墩距離岸堤15 m，若采用常規(guī)15 mⅣ型鋼板樁圍堰方案，圍占河道截面大，工期長，影響河道泄洪，無法保證施工和泄洪安全。鹽官下河橋還是梁場最關(guān)鍵的運梁通道，工期壓力大，考慮到系梁埋入水中深度只有1.3 m，項目部經(jīng)過討論和方案比選決定采用鋼平臺（棧橋）+新型鋼吊箱的施工方案。

2.1" 鋼平臺（棧橋）結(jié)構(gòu)

根據(jù)施工及通行需求，共設(shè)置6個鋼棧橋，6個鋼平臺。

鋼棧橋：橫向2#、2′#鋼棧橋設(shè)計為6 m寬通行棧橋，長54 m；縱向1#、1′#、3#、3′#鋼棧橋設(shè)計為長12 m，寬8 m。

鋼平臺：1#、1′#作業(yè)平臺長10 m，寬6 m，3#、3′#作業(yè)平臺長8.5 m，寬6 m，主要用于永久防撞墩的施工；2#、2′#作業(yè)平臺長48 m，寬3.5 m，主要用于主體3#、4#墩樁基、下部結(jié)構(gòu)及輔助吊箱圍堰施工。如圖1所示。

1#、1′#、3#、3′#鋼棧橋河中橋墩采用3根直徑為630 mm、壁厚為10 mm的螺旋管作為基礎(chǔ)，鋼管橫向間距為3 m。2#、2′#鋼棧橋橋墩同樣采用2根直徑為630 mm、壁厚為10 mm的螺旋管作為基礎(chǔ)，鋼管橫向間距為3.6 m、縱向間距為9 m。鋼棧橋上部結(jié)構(gòu)都采用2Ⅰ40a工字鋼+貝雷梁+Ⅰ16工字鋼+1 cm厚印花鋼板的結(jié)構(gòu)形式。

2#、2′#鋼平臺橋墩采用2根直徑為630 mm，壁厚為10 mm的螺旋管作為基礎(chǔ)，鋼管橫向間距為3.7 m，縱向間距為6 m。1#、1′#、3#、3′#鋼平臺采用3根直徑為630 mm，壁厚為10 mm的螺旋管作為基礎(chǔ)，其余橋墩與2#、2′#鋼平臺最外側(cè)橋墩共用。鋼平臺上部結(jié)構(gòu)都采用2Ⅰ40a工字鋼+Ⅰ16工字鋼+1 cm印花鋼板的結(jié)構(gòu)形式。如圖2所示。

2.2" 鋼吊箱結(jié)構(gòu)

鋼吊箱長22.5 m、寬2.684 m、高2.8 m，由側(cè)板、內(nèi)支撐及圈梁、底模、吊掛下放系統(tǒng)等組成。

鋼吊箱圍堰側(cè)板由Ⅰ10型鋼、［10型鋼和6 mm鋼板組成［2］；Ⅰ10型工字鋼每隔350 mm布置一道；圍堰內(nèi)支撐及圈梁均采用2［20a型鋼，內(nèi)支撐及圈梁布置1層；底模由Ⅰ10型鋼、［10型鋼和6 mm鋼板組成；圍堰吊掛系統(tǒng)由下放系統(tǒng)、墊梁和吊帶等組成。

鹽官下河橋無封底鋼吊箱圍堰施工技術(shù)/郝偉亮

3" 鋼吊箱施工工藝

施工流程為：拆除鋼平臺上部結(jié)構(gòu)→接長鋼管樁→在鋼護筒上焊接牛腿→安裝吊箱底部縱梁→安裝底模→粘貼止水條→安裝側(cè)模及內(nèi)支撐→安裝吊掛橫梁→安裝下放系統(tǒng)→割除牛腿、下放鋼吊箱→安裝吊帶固定鋼吊箱→安裝止水裝置（抽水）→橋梁下部結(jié)構(gòu)施工→拆除鋼吊箱。

（1）樁基施工完成后，拆除鋼平臺Ⅰ16工字鋼+10 mm厚鋼板組成的面板及樁頂橫梁。

（2）接長第1、5、9排鋼管樁，后續(xù)作為鋼吊箱主要支撐結(jié)構(gòu)。

（3）在樁基鋼護筒上焊接牛腿，作為鋼吊箱拼裝時底部縱梁的臨時支撐。

（4）在牛腿上放置鋼吊箱底部2Ⅰ40a縱梁。

（5）在縱梁上安裝底模、側(cè)模和內(nèi)支撐。底模、側(cè)模互相之間的拼裝間隙粘貼遇水膨脹止水帶，底模和側(cè)模采用高強螺栓連接。

吊箱底板：由底模托梁和底模組成，底模分3種型式分別為底板A、B、C。板塊間采用肋板式栓接結(jié)構(gòu)。底板B內(nèi)徑設(shè)計為倒置喇叭口型式，預(yù)留為楔形止水裝置進行封堵。如圖3所示。

吊箱側(cè)板：采取單壁結(jié)構(gòu)，為肋板式焊接構(gòu)造，由工字鋼和鋼板焊接而成［3］。側(cè)板與側(cè)板連接采用螺栓、拉桿及鋼楔桿連接，側(cè)板與底板采用螺栓連接，底板外側(cè)焊接小牛腿作為側(cè)板安裝的著力點。如圖4所示。

吊箱內(nèi)支撐：內(nèi)支撐由內(nèi)圈梁2［16a、支撐梁2［16a組成。內(nèi)圈梁在吊箱側(cè)板的內(nèi)側(cè)形成水平環(huán)，設(shè)置在側(cè)板內(nèi)壁豎向支撐上［4-5］。內(nèi)圈梁的作用主要是承受側(cè)板傳遞的荷載，并將其傳給水平撐桿［6-10］。如圖5所示。

（6）在第（2）步中接長的鋼管柱上安裝2Ⅰ40a橫梁，作為吊掛系統(tǒng)的扁擔梁。

在距鋼管樁頂150 mm處切割出450 mm高、440 mm寬的槽口以便分配梁拆除及安裝，分配梁與鋼管樁間設(shè)加勁板焊接固定。

（7）安裝下放系統(tǒng)。

吊箱下放系統(tǒng)由吊點、吊桿、液壓千斤頂及與之配套的錨具、夾片構(gòu)成，千斤頂?shù)纳隙税惭b有上錨具，千斤頂與扁擔梁之間安裝有支撐架，扁擔梁頂端安裝有位于支撐架內(nèi)的下錨具。吊桿由7×15.2 mm鋼絞線及與之配套的錨具、夾片組成。共4根吊桿，吊桿下端與底板的縱梁相連，上端與下放鋼吊箱的吊掛系統(tǒng)相連。如圖6所示。

（8）用鋼絞線將鋼吊箱吊起，割除牛腿，為下放鋼吊箱留出空間，控制4臺千斤頂同時下放鋼吊箱至設(shè)計標高。

（9）安裝吊帶，固定鋼吊箱。

吊掛系統(tǒng)由分配梁、吊帶及鋼管樁構(gòu)成，吊掛系統(tǒng)的作用是承擔吊箱自重及系梁混凝土的重量［11］。將鋼管樁頂分配梁恢復(fù)原位，通過吊帶將吊箱承重轉(zhuǎn)換至5排分配梁上。如圖7所示。

（10）安裝止水裝置。

鋼吊箱組裝縫之間粘貼止水條，鋼吊箱與護筒之間采用條形和弧形鋼板組成。

鋼吊箱和護筒之間的止水是整個鋼吊箱施工的最關(guān)鍵工序。將條形水泥砂漿布袋塞入間隙凹槽中用以封堵鋼吊箱與護筒之間的間隙，人工將縫隙擠壓密實，采用弧形鋼板固定住水泥砂漿布袋，達到初步的止水效果。待砂漿凝固后，利用水泵將吊箱內(nèi)水排出后，將弧形鋼板與護筒接觸部位焊接牢固，同時在弧形鋼板上焊接加勁肋與護筒連接，起到加固作用，防止因浮力將止水塊擠出，為系梁施工提供了干燥無水的施工條件。

（11）鋼吊箱止水完成后，按照陸上常規(guī)的橋梁下部結(jié)構(gòu)的施工工藝進行系梁、墩柱等結(jié)構(gòu)施工。

（12）橋梁下部結(jié)構(gòu)施工完成后拆除鋼吊箱。按照鋼吊箱上部內(nèi)支撐、側(cè)模、底部橫梁、底部縱梁、底模的順序進行拆除。

4" 鋼吊箱結(jié)構(gòu)驗算

4.1" 計算模型

采用Midas Civil軟件，按設(shè)計尺寸建立計算模型，進行計算分析。計算模型如圖8所示。

4.2" 荷載組合及工況

吊箱圍堰荷載主要由圍堰自重、水浮力、系梁自重、模板自重、靜水側(cè)壓、波浪力及施工荷載組成。波浪力浪高按0.5 m考慮，壓力強度應(yīng)沿深度變化，在水面處達到最大。為了簡化計算，波浪力偏安全地考慮為水面處壓力強度的均布荷載。計算時圍堰下放時僅考慮圍堰自重及施工荷載，圍堰止水后，底板所受荷載小于系梁澆筑時荷載，因此計算時僅考慮系梁澆筑工況，不考慮圍堰底部水浮力作用。另因圍堰側(cè)板與圍堰底板結(jié)構(gòu)相同，且受力較小，計算結(jié)果不再羅列。吊箱圍堰荷載布置如圖9所示。

吊箱圍堰整個的施工周期內(nèi)，主要施工階段如下：

階段一：鋼吊箱組裝完成準備下放，主要由千斤頂組成的下放系統(tǒng)受力。

階段二：鋼吊箱下放到設(shè)計標高，還未進行止水作業(yè)。

階段三：鋼吊箱止水后，吊箱內(nèi)開始抽水，鋼吊箱開始受到水壓力。

階段四：鋼吊箱內(nèi)抽水完成，開始系梁施工。

階段五：系梁、墩柱施工完成。

階段六：鋼吊箱拆除。

經(jīng)過計算分析，階段四為鋼吊箱最不利的階段，各構(gòu)件最大組合應(yīng)力為139.6 MPa，＜215 MPa，滿足要求。

在階段四對面板（包含底板、側(cè)板）、底板型鋼、吊掛系統(tǒng)、圍堰底模縱梁、圍堰內(nèi)支撐分別進行詳細計算：面板最大組合應(yīng)力為157.2 MPa，＜215 MPa，面板強度滿足要求，面板最大撓度為0.625 mm，＜1.50 mm，剛度滿足要求；底板型鋼最大組合應(yīng)力為95.7 MPa，＜215 MPa，滿足要求，最大剪應(yīng)力為18.8 MPa，＜125 MPa，滿足要求，標準組合下最大相對撓度為2.774 mm，＜2 400/400=6.0 mm，滿足要求；圍堰吊掛系統(tǒng)、圍堰底?？v梁、圍堰內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)最大組合應(yīng)力為66.9 MPa，＜215 MPa，滿足要求，最大剪應(yīng)力為26.5 MPa，＜125 MPa，滿足要求。

5" 技術(shù)優(yōu)勢

（1）操作便捷：傳統(tǒng)鋼吊箱圍堰下放工藝采用普通穿心千斤頂作為提升設(shè)備，采用精軋螺紋鋼作為吊桿人工指揮下放，下放同步性很難保證。本鋼吊箱下放系統(tǒng)采用液壓同步提升千斤頂系統(tǒng)，所有千斤頂由同一臺電腦控制，電腦實時收集各個千斤頂?shù)南路判谐?，根?jù)下放誤差，既可以統(tǒng)一調(diào)整所有千斤頂下一個行程的下放高度，也可單獨調(diào)整某一個千斤頂?shù)南路判谐?，同步性良好，操作簡單、便捷?/p>

（2）止水效果好：鋼吊箱止水系統(tǒng)是整個系統(tǒng)最關(guān)鍵的部位。底板、側(cè)板之間使用膨脹止水帶封閉，其次鋼吊箱和鋼護筒之間的止水難度較大，采用自制砂漿布袋封堵后，用鋼板壓實，待砂漿硬化后，止水效果明顯，在吊箱底部增加集水箱，便于抽干河水。

（3）安全性高：鋼吊箱安拆、止水可全部在鋼平臺和鋼吊箱內(nèi)操作，避免了人員下水風(fēng)險。

（4）節(jié)約工期：每套鋼吊箱的安裝可在2 d內(nèi)完成，拆除可在1 d內(nèi)完成，若采用鋼板樁，每套鋼板樁打設(shè)加上圍檁等安裝需要7 d時間，節(jié)約了大量的鋼板樁安拆時間。

6" 結(jié)語

鹽官下河橋采用此新型鋼吊箱有效地提高了工作效率，整體節(jié)約20 d工期，為梁場減輕了存梁壓力；吊箱橫截面尺寸小，同時吊箱不用放置河底，最大限度地降低了對泄洪的影響；在吊箱的整個安裝和系梁施工期間，人員基本都在鋼平臺和吊箱內(nèi)作業(yè)，施工更安全；省去鋼板樁圍堰封底混凝土費用，共節(jié)約成本約9.6萬元。

綜上所述，此新型鋼吊箱已經(jīng)在鹽官下河橋順利實施并取得了很好的效果，說明此新型鋼吊箱完全能夠勝任淺水區(qū)（吊箱內(nèi)外水頭≤3 m）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的施工，可為同類型橋梁提供可靠的借鑒。

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20240320