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1、新建鐵路銅陵至九江線（南昌局管內）Z-1標芙蓉河特大橋鋼套箱圍堰施工技術方案（44#、45#、46#墩承臺）中鐵十九局集團有限公司銅九鐵路Z1標項目部二OO五年七月芙蓉河特大橋鋼套箱圍堰施工技術方案一、概況工程概況 芙蓉河特大橋起訖樁號為DK196+035.5DK199+778.05，全長3.74255公里，共114跨。其中44#、45#、46#墩位于芙蓉河主河道內。芙蓉河常年水位為14.74m，河床地勢起伏不大，各土層分布及厚度穩定，透水性較弱，承壓水位較高。大部分土層粘土、粉質粘土交替出現。44#、45#、46#承臺施工為水中作業，擬采用鋼套箱圍堰圍水的施工方案，其承臺的結構尺寸為9.562、.52.0m，混凝土為C20級，每個承臺的混凝土方量為123.5m3，共370.5m3。編制依據1、芙蓉河特大橋施工圖2、工程地質勘測報告3、施工調查及施工平臺布置4、水力學5、靜力學6、材料力學7、鋼結構8、土力學施工調查 1、水文情況 水位：16.8m（2005年7月10日測） 1998年最高水位：芙蓉河破堤 長江倒灌水位：20.38m 水流：較平穩，流速不大，無暗流。經實測，流速按3m/s計。2、地質情況河床面標高約為7.7m左右，承臺圍堰施工范圍內土層為粘土，基本與設計相同。二、施工方案的考慮（總體方案）施工水位 施工水位參照實測水位16.8m，如果施工期間水位上漲，則加高套箱的高度，3、制做時套箱的面板和肋帶的力學條件應有一定的儲備，套箱分節制做，并備夠一定數量的套箱節段。 套箱的選用 根據設計文件、施工調查、施工平臺的鋼管樁樁位布置，44#、45#、46#承臺施工采用單壁無底鋼套箱進行圍水，澆筑封底混凝土止水，然后再進行承臺施工的方法。套箱的外形尺寸為11.58.515m，詳見“鋼套箱立面圖”、“鋼套箱平面圖”。其中44、46墩外形尺寸分別為：11.58.513.5m及11.58.512m。鋼材的選用 本方案中所選用鋼材鋼號均為A3（Q235A），力學性能如下： 彈性模量E=210GPa 屈服強度s=235MPa 抗彎容許應力w=140MPa 抗剪容許應力=80MPa 軸向4、容許應力=135MPa三、套箱結構設計受力分析 當套箱受到動水沖擊的時候，其受到的荷載等于靜水水頭產生的壓強與動水水頭產生的壓強之和，故套箱受到的荷載按靜水壓強與動水壓強之和計算。 1、靜力學分析 將套箱整體作為研究對象，則套箱為剛體，無變形。 水平方向 套箱所受的水平力基本保持平衡（除封底前受動水沖擊，有較小位移）。 豎直方向 套箱起吊時狀態：承受套箱壁板自重。套箱下沉時狀態：水浮力很小，靠重力下沉，最終支撐于設計高程的土層上。套箱封底后狀態：基本同下沉時狀態。 套箱抽水后狀態：承受較大水浮力，封底混凝土具有很高的強度，通過粘結力使底板的承載力得到提高。套箱承受的水浮力由套箱自重、套箱與河床5、及封底混凝土之間的摩擦力及封底混凝土與鋼護筒之間的摩擦力平衡。 套箱澆筑混凝土后狀態：承受較大水浮力。2、材料力學分析套箱分塊加工及吊裝，允許套箱在此狀態下產生局部的微小變形，故不做剛度檢算。套箱在下沉時、封底后、抽水后、澆筑混凝土后狀態下其撓度應滿足規范要求，防止因撓度過大喪失保持原來直線平衡狀態的能力而導致失穩破壞。 將側板作為研究對象（側板抽水后狀態最不利），因為封底混凝土頂面在河床面以下，故側板受到的最不利荷載為河床面以上水壓力和河床面到封底混凝土頂面范圍內土壓力的合力，側板的強度、剛度檢算按水面到封底混凝土頂面范圍產生的水壓力計算。 將側板作為研究對象，側板簡化為一受壓桿件，側板受到6、其相鄰側板的軸向壓力和側面的水壓力、土壓力，應計算其穩定性并考慮既為壓桿又為受彎桿且受壓截面為C類截面和結構為非完全簡支的不利因素。套箱的組成 套箱由側板、內支撐、下沉吊點和定位系統組成。 1、側板（面板、肋帶、加強肋帶） 面板：采用8mm的鋼板。 肋帶：采用=8mm，h=100mm鋼帶及10010010mm的角鋼。 加強肋帶：采用10工字鋼。 2、內支撐 加設圍囹及內支撐將側板不完全簡支以增強套箱側板的穩定性，并對側板起到加固的作用，布置尺寸詳見“鋼套箱立面圖”、“鋼套箱平面圖”。采用外=300mm、=10mm的鋼管“井”字形布置在護筒的空檔內，并設置牛腿加強，中心標高由上至下分別為6.6m7、9.1m、12.1m、及15.1m，施工期間可根據水位情況增設臨時水平支撐。采用同樣的鋼管在套箱側板四角沿高度方向每個套箱節段設置兩道加勁鋼管，鋼管和側板成45度角。鋼圍囹采用225a工字鋼，在套箱側板上焊接牛腿，然后在牛腿頂放置并點焊接工字鋼。 3、下沉吊點下沉吊點供下沉套箱入水時使用，承臺鋼套箱在每個邊各設4個吊點，吊點中心相距2.0m。每個吊點設2塊3cm吊耳板。4、定位系統套箱下沉時受水流作用會偏移，在套箱外側15cm的河床處精確定位，打入420a導向槽鋼，利用導向槽鋼控制其位置，確保順利下沉。著床前利用倒鏈微調四角位置，使套箱精確達到設計位置。四、鋼套箱下沉及封底的標高控制 1、套8、箱頂標高：18.85m 2、套箱底標高：3.85m 3、套箱底至承臺底距離：75cm 4、封底厚度：50cm 5、封底混凝土面標高：4.60m五、施工工藝套箱的制做、定位、下沉 1、制做套箱制做采用場地分塊加工、現場整體組拼的方法。套箱加工應按照鋼套箱設計圖在選定的施工場地進行加工。套箱組裝應在利用護筒制作的簡易平臺上進行，具體方法為：采用剖開的鋼管樁頭在護筒側壁上焊接牛腿，每個護筒兩個，然后在護筒兩側牛腿頂各放置一根25a工字鋼，工字鋼的長度應大于套箱的長度。拼裝時各塊件的接縫應予以處理，各接縫處均勻涂抹1cm厚的膩子后加設5mm密封墊，并在內接縫上涂抹船膩子。 2、定位下沉套箱前在設計平面9、位置以外15cm處打入導向型鋼。測量隊現場利用駁船精確定位，確定套箱的設計位置，現場實測樁基和平臺鋼管樁與套箱之間距離，如果偏差在設計允許范圍外則調整套箱水平支撐的位置，確保順利下沉。3、下沉下沉前應復核河床標高和地質情況是否同設計給定的一致。根據設計資料顯示在套箱沉入深度范圍內土層均為粘土，粘土的承載力為100kPa，能滿足封底混凝土的承載要求。下沉前應仔細檢查套箱的密封情況和螺栓是否涂黃干油，采用反循環鉆機的砂石泵沿套箱周邊吸泥配合倒鏈組下沉套箱，為防止產生變形，在支撐薄弱處設臨時支撐。 下沉過程中應統一指揮，確保落倒鏈速度一致，防止其受力不均勻。以設計標高控制其下沉，通過調整倒鏈調整其頂10、面的平整度和平面位置。滿足要求后收緊倒鏈，將套箱吊住，倒鏈連接在貝雷片上，承受套箱的重力。灌注封底混凝土1、套箱就位后，用砂石泵按劃分的區域逐塊清淤，用測繩檢測基底，直至達到低于設計高程25cm。2、潛水員用高壓水槍進行水下清淤工作，將套箱底處理過的河床局部整平，填筑2-4cm碎石直至設計高程。另外還應對與封底砼接觸的鋼護筒進行清理工作，用鋼絲刷將護筒表面的浮銹、淤泥等仔細清理干凈，保證封底砼與護筒間有足夠的摩擦力。3、清淤后即可進行封底混凝土的灌注，封底采用混凝土運輸車配移動滑槽法多點快速灌注，吊機用來提導管和料斗，封底混凝土標號為C25，坍落度為1822cm，為提高混凝土的流動性和早期強度11、摻加粉煤灰和高效緩凝型減水劑，封底時拔除導管速度要慢，以免造成表面不平、有空洞。封底采用多點同時封底的方式，確保一次封底的成功，由于首灌量較小，開球時須設隔水栓，隔水栓用塑料布內包鋸末和爆花制成，直徑與導管內徑大致相同，放在導管內水面上，封底導管布置見“封底砼導管平面布置圖”。測混凝土深度采用魚鰾法結合鋼筋直接測的方法。 封底時，為防止封底時箱內水位高于箱外水位，在箱外水位上方開一方孔，封底時將水排出箱外，套箱抽水前將方孔封死。4、灌注后向套箱內注水，箱內水位比箱外高50cm，保持水頭并檢查密封情況，之后養生三天。 承臺混凝土施工 1、抽水：封底混凝土強度達到設計強度后即可進行抽水，周邊應平衡12、抽水，抽水的布置、速度應保持均衡且應和套箱側板保持一定距離，以免產生不均勻應力，同時應密切注視套箱的變形情況和套箱是否漏水。抽水前將內支撐下層材料預先放入套箱內，在抽水的同時應相應的按照設計標高進行內支撐的焊接工作，此項工作必須連續不斷的進行，直至套箱內支撐焊接及抽水工作全部結束為止，并且在焊接內支撐的時候應專人負責抽水工作，始終保證套箱內水面略低于支撐底面。2、破樁：待水抽干后進行突擊破樁工作，破樁采用人工破除，墩樁基頂應伸入承臺15cm。 3、模板：采用組合式鋼模，配合拉筋和方木，內拉外撐，確保構件結構尺寸。 4、鋼筋：采用鋼筋廠加工的半成品鋼筋，現場綁扎。 5、混凝土澆筑：混凝土由拌和站13、集中供應，混凝土運輸車配滑槽入模，澆筑分層進行，各層厚度不大于40cm，承臺混凝土施工應按大體積混凝土進行施工，應設置冷卻水管等溫控措施，并從混凝土配比著手，嚴格控制其水化熱量。6、混凝土養護：采用草袋覆蓋灑水的方法。7、在進行墩柱施工前拆除組合鋼模，采用短木方對套箱側壁進行加固，然后拆除承臺頂的內支撐。六、注意事項套箱肋帶的焊接采用跳躍式焊接方法，盡量減少自身變形。 鋼套箱制做一定要保證焊接的質量，除在設計分塊之外應盡量減少鋼板接縫。鋼板焊接時應采用連續雙面焊縫，保證鋼板不漏水。為保證整體的強度和剛度，焊條的型號應不低于J422級。 在拼裝套箱涂抹膩子前應把套箱接頭清理干凈、水擦凈，并保證在膩子未干之前將套箱組拼完成。為便于套箱拆裝，在所有螺母上均要涂抹黃干油，底節段下螺栓要戴一個塑料套，防止泥土和混凝土粘在上面。在套箱下沉前嚴禁在平臺范圍內掉落雜物，如物件較大，根據情況決定是否進行打撈。七、材料用量統計（每節鋼套箱1.5m用量）項目角模板6m寬平模板9m寬平模板合計8mm鋼板15m218m227m260m210010010mm角鋼32m30m42m104m10工字鋼12m6m12m30m=8mmh=100mm鋼帶44m51m66m161m外=300mm、=10mm的鋼管160m注：44、45、46墩承臺共用27節。