双壁钢套箱在深水桥施工中的应用__集群智慧云科

摘要：河道中桥墩承台施工受水影响施工难度大，以工程实例为背景，详细介绍了钢套箱设计、施工过程，对类似施工有一定的参考价值。
　　关键词：钢套箱，设计，应用
　　1工程概况    
　　1.1工程概况
　　新建兰渝铁路兰州至重庆段（兰州枢纽）杨家湾黄河特大桥位于兰州市城关区杨家湾村黄河段。桥位与黄河斜交25度，桥位处黄河通航规划为五级航道。桥梁上部结构为3-32m简支梁＋（40+2×64+40）预应力混凝土连续梁＋32-32m简支梁+3-24m简支梁。主墩采用圆端形实心墩，钻孔桩基础。其中5号主墩位于黄河主河道中，墩位地质：上部为粗砾土，下部为花岗岩，覆盖层厚约70cm，墩身为45：1圆端形实心墩，顺桥宽度4.5m，横桥向宽度9m，承台长10.4m、宽13.4m、高3.5m。承台下设12根Ф1.5m钻孔桩。水流速：3m/s，本文以5号墩施工为例，重点阐述钢套箱设计及施工。
　　1.2主要施工工艺
　　根据桥址处的地质水文条件，通过综合技术经济分析，决定5号主墩采用先堰后桩法施工。施工流程为：加工钢套箱→浮平台焊接第一节→吊挂系统设置→底节钢套箱下沉→拼装第二节→拖至设计位置、下沉→接第三节钢套箱、下沉→预埋钻孔桩钢套筒→封底混凝土施工→焊接第四节→搭设钻孔桩平台→钻孔→抽水→施工承台、墩身。
　　2钢套箱设计
　　2.1钢套箱结构形式
　　为使钢套箱达到能自浮及注水平稳下沉的目的，钢套箱采取双壁结构圆形套箱，内径为19m，外径为21.8m，内外壁之间相距1.40m。钢套箱高度11.40m。钢套箱主要由钢刃脚、内外壁钢板、加劲肋、弦板、斜杆、壁内分仓隔板、封底砼（及壁内填充砼）等组成全焊水密结构，见图1：双壁钢套箱结构图。
　　（1）主要结构材料：
　　竖向肋骨：角钢∟75×75
　　外壁板：δ=8mm内壁板：δ=8mm
　　水平桁梁：弦杆角钢∟125×125；斜杆角钢∟100×100
　　竖向桁梁：斜杆角钢∟75×75×6mm
　　竖向隔舱板：δ=6mm水平加劲肋：□20×170
　　（2）钢套箱的总重量为261.5t.
　　2.2钢套箱结构计算
　　钢套箱施工下沉时，套箱内、外压力相等。当套箱落到设计标高后，适当清底后即浇筑水下封底混凝土，待混凝土达到预定强度后抽干井内容水，此时围堰将水体分成内外两部分，内侧无水，外侧为流动水。即围堰外侧受静水压力、动水压力和浪击压力。因水流和行船浪击不大。可不考虑动水压力和浪击压力。主要是对钢套箱施工过程的最不利工况进行结构计算与分析，计算内容包括:
　　（1）钢套箱使用全程的变形计算；
　　（2）钢套箱各组成构件的强度计算；
　　（3）支撑杆件的稳定性检算；
　　计算及检算过程略。经检算得知钢套箱结构及选材可以满足使用过程中的刚度、强度及稳定性要求。
　　
　　图1：双壁钢套箱结构图
　　2.3钢套箱制作
　　钢套箱加工严格遵守《建筑钢结构焊接规程》、《钢结构工程施工及验收规范》、《铁路桥梁施工及验收规范》的要求。
　　制作工艺流程：按设计图下料→压制平刃脚防水板和水平桁架角钢→按划分单元分榀制作水平桁架→按单元组拼骨架（隔舱板组焊于其上）→按节组拼骨架→检查、校正骨架→围焊内、外壁板→水密试验、检查焊缝质量并补焊→焊制吊耳、锚环、划高度标尺→成品检查验收→吊运接高。
　　3钢套箱下沉
　　3.1钢套箱安装
　　3.1.1组装龙门浮体
　　在加工钢套箱的同时，用20T水上浮吊作起重设备，将15节标准舟节、6台电动锚机、4组分别长36m的军用梁、2I20a型钢等设备与材料按照钢套箱尺寸加工、组装钢套箱底节拼组浮龙门，并用Φ30mmQ235圆钢将军用梁固定在标准舟节上，形成组装浮体，见图2所示。
　　
　　图2：组装浮体示意图
　　3.1.2套箱底节焊拼
　　根据套箱尺寸，在龙门浮体上进行放样，然后将已预制完毕的钢套箱块件从加