浅谈钢吊箱围堰在深水施工中的应用

浅谈钢吊箱围堰在深水施工中的应用

陈兴魏

（中铁十四局集团第二工程有限公司，山东泰安271000）

摘要：随着我国社会主义建设的蓬勃发展，桥梁建设施工越来越受到人们的关注。作为深水承台施工中重要的围堰方法，钢吊箱围堰在桥梁建设中应用广泛。这种围堰方式经过大量实践，充分展示了钢吊箱围堰对水下承台与墩身施工起到的重要作用。为此，就深水施工中应用钢吊箱围堰做出探究，阐述钢吊箱的设计原理和钢吊箱制作方式，对应用的钢吊箱围堰做出解析。

关键词：深水承台；钢吊箱；施工应用

前言

桥梁基础施工是桥梁建设的根本所在，而在桥梁基础施工中，围堰主要起到为水基础承台与墩身创造干施工作业环境的作用。围堰方式分为很多种，包括钢板桩围堰、异型钢围堰、锁扣钢管桩围堰与钢吊箱围堰等。本文对钢吊箱围堰在深水施工中的应用技术进行浅析，具体内容如下。

1应用实例

本文主要是以某桥梁工程在施工过程中采取钢吊箱围堰的方式为例。对钢吊箱围堰在深水承台施工中的应用，以及所存在的优势等做简要分析。

1.1工程概述

某桥梁长度在540m左右，引桥宽在16.0m左右，其主桥宽在23.5m左右。此外，主桥上部的预应力混凝土悬浇连续钢构箱梁的长宽高为大约在45加上80加上45m左右。高桩承台跟群桩基础都是作为主桥下部基础的存在。主桥墩的形成，主要是由8跟钻孔灌注桩形组成，其灌注桩的直径为Φ2000mm。在设计承台顶面时所规定的标高为+123.765m；在设计承台的底面时所规定的标高为120.765m。由于此桥的主桥墩位置是在深水区内，其最深水区位置可达到-11.4m，使得施工的正常水位位置可达到+126.00米左右。

1.2钢吊箱的设计原理

在对钢吊箱进行设计时，其设计原理可大致分为以下几点：

（1）孔桩周边跟封底混凝土的粘结力和吊箱自重等，在没有浇灌承台混凝土前以及抽干箱内水后，其水浮力则会小于二者之和。与此同时，在水浮力的作用下，C20混凝土弯拉应力要大于吊箱底板内板中负弯矩应力。

（2）若是抽干箱内的水后，在承台的混凝土浇灌中，吊箱可以承受的吊箱封底混凝土和水浮力，与孔柱钢护筒（孔桩周边）之间的粘结力总和要比吊箱和承台的自重之和大很多。

在对此桥墩承台钢吊箱进行计算时，并对此计算说明做简要阐述。

第一，在对钢吊箱底板水下封底混凝土厚度的计量算法：按照施工过程中，其承台水面的标准高度大约在126.00m左右，封底砼底的准备高度大约在119.765m左右，水位深度大约在6.237m左右。此外，C20水下混凝土的使用主要是在封底板内。在对此进行计算时，主要是按照单向板的方式计算。由此可以得出：L（跨度）等于5.6m，t(封底砼的厚度)等于0.914m，四舍五入可得1.0m。

第二，在有水浮力的情况下，对吊箱的稳定性进行计算：若是箱内的水被抽走后，其承台混凝土改在处于没有浇灌前的状态。Q（吊箱的总重量）为850KN，A（吊箱底的静面积）为140.978m2，h（施工时吊箱的水位高度，到吊箱的地面高度）为6.187m，flc（封底混凝土跟钢护筒之间的粘结强度）为0.20MPa。

在对护筒跟砼的粘结力，以及吊箱自重之间的粘结度进行计算时，其粘结之和大约为15460KN。

若是在有水浮力的状况下，其吊箱的计算结果为8790KN左右。

K（施工工程的安全系数）为：15460/8790等于1.759。

由此可见，其工程在施工过程中，还是处于相对较为平稳的状态。

第三，钢筋砼承台的重量，在吊箱中使其能够保证稳定性的计算方法：由于受到水浮力的影响，吊箱所承受的范围为8790KN左右；护筒以及吊箱封底砼的粘结性范围为11058KN左右；承台砼自重的范围大约在12194KN左右；吊箱底板砼自重，跟吊箱自重之和的范围大约在4402KN左右。

承台砼自重跟吊箱自重的总和范围在16596KN左右。

K（施工工程的安全系数）为：19850/16596等于1.196。

由此可见，吊箱自重跟承台砼的安全性，能够在护筒跟吊箱的浮力，以及吊箱底砼之间的粘结总和范围内。

1.3钢吊箱的构建

钢吊箱的组成是由：吊箱承重结构、吊箱底盘、吊箱悬挂系统、以及侧板等组成。对于钢吊箱来说，其吊箱底盘的存在可有以下两点作用：（1）吊箱底盘跟侧板能够形成一个阻水的结构，并且在施工过程中，原本通过水上施工方式加工的部分墩身和承台转化成陆地施工方式加工。（2）吊箱底盘可当做承台，以及吊箱的承重结构。底模以及底模托梁的组合，从而形成吊箱底板。在对底板平面进行测量时，其净尺寸在19.8*8.8m左右。所设计的底承重横梁，其型号为2I40a，共10根。在对工程建筑进行设计时，可把底纵梁设计在横梁上铺，其选用的钢材型号为I14。在底纵梁上铺设钢筋混凝土预制板，其预制板的厚度则是需要80mm。等到工程安装完毕后，则需要再用混凝土进行封底。要想使吊箱的承重底盘能够有很好的承重作用，则需要施工人员采用C20水下混凝土进行灌注封底，其灌注厚度为1.0m。

在对吊箱的侧板进行设计时，所形成的结构则是采用单壁结构。对平面承重骨架进行焊接时，平面承重骨架的形成，主要是由∠7或者I16型号的型钢焊接而成。吊箱围堰四周侧板的构成，主要是把钢板焊接在骨架上，其钢板的厚度为6mm。吊箱侧板上层的高度为1.86m；吊箱侧板下层的高度为4.81m左右。每层为20块。这时把吊箱侧板应进行分块处理，主要目的是为了能够防止侧板出现变形，其次是为了能够方便有效的运输以及加工。利用螺栓将吊箱下层的侧板和底板还有下称侧板间的竖缝和水平缝连接起来，利用10mm的橡胶垫设置缝隙来起到防水的效果。侧板设计有两个作用：其一与吊箱的底盘相结合从而能够形成一个阻水的结构。其二能够在施工时当作承台外的模板。

要想能够使吊箱的内部能够有所支撑，则需要两部分组成。水平支撑杆跟内圈梁。内圈梁的设计：在一般情况下，内圈梁的设定主要是分布在吊箱的内侧，并且将其分为两层，高程分别为：+3.9m处，以及+5.7m处。水平四边形的组成，是由内圈梁上层I22b跟内圈梁下层为2I22b形成。并且把内圈梁焊在侧板的内壁上。要想使水平支撑杆，能够很好的承受侧板所传递过来的荷载，内圈梁所起到的作用是至关重要的。水平支撑杆的组成，主要把内圈梁跟杆端相连接，其次是由上下各12道Φ102（δ=4mm）。

横梁跟纵梁、立柱跟吊杆等组合，能够形成钢吊箱悬吊系统的生成。吊挂系统的形成，主要是能够承担封底混凝土及吊箱自重的重量。立柱的设计原理：把8跟桩基分别焊接在箱柱上，箱柱所拼焊的材料可选用2I28a工字钢，再对∠12.5cm的剪刀进行撑立，形成立柱连成一承重体。纵梁的设计原理：把两到三排的贝雷梁设置在承重立柱的顶支座上，并且每排的要求都是要有7片贝雷片。其作用是为了能够更好的支撑横梁。并且还能够给桩基传递横梁的荷载。横梁的设计原理：在对横梁进行设计时，主要是在贝雷梁上给予设置。其构造的形成，主要是由2I40槽钢组成，并且要求10排。其作用就是为了能够使吊杆有所支撑，并且能够给纵梁传递吊杆的荷载。

2结语

在对深水承台施工的过程中，采用钢吊箱围堰的方式，不仅能够使施工人员在水下的工作量有所减少，还能使施工中的生产效率有所提高。这样不仅能够使施工单位的施工成本有所减少，还使机械的使用费用以及人力费用等，都相对的有所降低。使其能够更好的实现企业经济效益的最大化。

参考文献：

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[4]穆清君，柯静．浅谈钢吊箱细节设计对桥梁深水基础施工质量的影响[J]．交通工程建设，2014（02）