水中承台施工围堰形式(钢吊箱(浮箱)围堰施工)
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水中承台施工围堰形式(钢吊箱(浮箱)围堰施工)
(一)、概述
钢吊箱适用于深水基础的高桩承台施工,钢吊箱围堰是一种有底结构,下沉至设计高程后悬浮于水中,钻孔桩施工完成后用水下混凝土封底,排水后形成围堰。钢吊箱围堰施工也分为先桩后堰法和先堰后桩法。
钢吊箱构造与钢套箱基本相同,平面形状多为圆形、矩形或多边形,侧面壁板与钢套箱一致,由于钢吊箱是一种悬浮结构,下沉后底部不着床,故钢吊箱与钢套箱相比增加了底板。底板分板式结构和箱式结构,先桩后堰法底板多为板式结构,先堰后桩法底板多为箱式结构。下面分别以沪昆客专贵州段岩寨水库大桥和天兴洲长江大桥为例介绍先桩后堰法和先堰后桩法钢吊箱方法。
(二)、钢吊箱施工方法
1、先施工钻孔桩后原位拼装下沉钢吊箱
岩寨水库大桥1#、2#主墩位于岩寨水库库区内,汛期最高水位613m,其中2#主墩处最大水深约40m,承台底位于汛期水位线11m以下。故设计要求承台及下部结构施工采用双壁钢吊箱围堰施工,先搭设钻孔作业平台进行钻孔施工后拼装下沉钢吊箱,钢吊箱封底排水后进行承台及下部结构施工,最后拆除部分钢吊箱围堰。
双壁钢吊箱的设计 岩寨水库大桥水中主墩承台为高桩承台,承台尺寸底部22×12.8×4.4m,上部加台13.6×8×2m,承台总高度6.4m,混凝土约1460 m3。钢吊箱平面尺寸为:内壁22×12.8m,外壁24×14.8m,钢吊箱壁厚1.0m,下沉到位后直接利用钢吊箱作为底部承台的模板。 内外壁板采用5mm钢板作为面板,[8槽钢作为纵肋, ∠75*75*8角钢作为横肋,∠125*80*8角钢作为连接角钢,∠63*63*8角钢作为水平支撑及斜支撑。钢吊箱分为4层加工,总高度13m,最下面一层高4m,上面三层高度均为3m。为便于安装每层钢吊箱分18块加工,分别为4.4m节段4块、4m节段10块、倒角节段4块,节段采用φ22高强螺栓连接,并设置橡胶止水带用于止水。同时分设多个横向互不通水的隔水仓,以便在下沉过程中根据施工需要分仓灌水以保证下沉平衡。
钢吊箱底板采用δ=8mm钢板作为面板,I32b工字钢作为分配梁间距55~65cm,工字钢之间焊接[32a槽钢作为肋板间距60~69cm,分配梁、肋板及面板之间采用焊接方式连接。底板开孔与桩基钢护筒之间设置钢板环,钢板环与底板焊接,为保证钢吊箱下沉顺利、位置准确,钢板环直径较钢护筒直径大4~6cm。底板现场加工成一整块,工后不拆除。钢吊箱壁板与底板之间采用φ22高强螺栓连接,并设置橡胶止水带用于止水。
沉放系统
钻孔桩施工结束后,拆除钻孔平台,接高桩基钢护筒作为钢吊箱悬吊系统的承重立柱,在钢护筒横桥向两侧焊接牛腿以便安装钢吊箱托梁及底板拼装,牛腿焊接位置尽量靠下,高于施工水位0.5m即可。本工程悬吊系统主梁采用3根2I63b工字钢,上横梁采用10根2I56b工字钢,钢吊箱底部托梁采用10根2I56b工字钢,吊杆采用φ32精轧螺纹钢并用连接器进行接长,使用液压千斤顶下沉或锁紧钢吊箱。
沉放平台及底板
在钻孔桩钢护筒两侧的牛腿上安装2I56b工字钢底托梁作为钢吊箱的承重梁,在底托梁上制作钢吊箱底板,钢吊箱底板由纵向I32b工字钢分配梁、[32a槽钢横向肋板及厚度8mm的钢板焊接而成。底板位置需精确定位,保证吊箱安装的平面位置及下沉精度。
钢吊箱拼装下沉
钢吊箱壁板节段按设计要求在工厂加工,工厂试拼并进行相关试验后运至现场。利用水上浮吊及钢栈桥上支立汽车吊在钢吊箱底板上分节段拼装钢吊箱。拼装时,先对称吊装钢吊箱的拐角节段,由拐角节段两侧同时拼装4m节段,每节连接处必须放置止水条,所有连接螺栓全部拧紧,保证钢吊箱的密封性。首层吊钢箱拼装完成后,安装钢吊箱悬吊系统,并在钢吊箱内壁与桩基护筒之间安装限位装置。
钢吊箱下沉步骤
安装起吊千斤顶→千斤顶起吊钢吊箱,底托梁上升离开护筒牛腿,拆除牛腿→利用部分φ32精轧螺纹钢吊杆及千斤顶循环操作下沉钢吊箱入水→钢吊箱自浮→拼装第二节钢吊箱、安装导向装置→下沉第二节钢吊箱,下沉力不足时,向舱内注水,增加钢吊箱下沉自重→下沉到预定位置,钢吊箱自浮→拼装第三、四节钢吊箱及导向装置→下沉第三、四节钢吊箱,钢吊箱下沉至预定标高后用千斤顶锁紧全部吊杆,准备封底混凝土施工。
钢吊箱封底
考虑封底时水深、桩间距、吊箱排水后的浮力及封底混凝土与钻孔桩之间的摩擦力等,岩寨水库大桥采用2m厚C30混凝土。
钢吊箱封底前吊箱内外水头高度相同,封底过程中混凝土的重量及钢吊箱的自重全部由横梁及吊杆承受,因此在封底混凝土浇筑前必须顶紧全部φ32精轧螺纹钢筋,然后用高强螺母及垫圈锁紧。
因钢吊箱底板与钻孔桩钢护筒之间存在缝隙,为保证封底混凝土质量,在钢吊箱下沉到位、吊杆锁定后,需派遣潜水工进行水下作业将该缝隙封堵严密,清除底板上遗落的杂物、淤泥等,然后进行水下封底混凝土灌注。 为保证浇注封底混凝土的防水效果,在浇注混凝土前先在侧板上开设洞口或浇注时安放水泵抽水,保证箱内外的水位一致,减少钢吊箱内的水压力,以免影响混凝土质量。
钢吊箱排水及悬吊系统拆除
钢吊箱封底混凝土达到设计强度的100%后,用潜水泵把钢吊箱围堰内的水排干,排水过程中应按要求在围堰内适当位置安装水平支撑,以保证钢吊箱围堰的安全,根据需要可将钢吊箱双壁间的水排降至适当高度。 首先拆除精轧螺纹钢吊杆,由于钢吊箱内部吊杆下部已锚固在封底混凝土内,此时底托梁可以自稳;然后拆除护筒顶部的上横梁及主梁工字钢;最后拆除作为承重柱的桩基钢护筒。凿除桩头、清底后即可进行承台施工。
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