郝良秋,孫呂紅,羅建平
(中鐵壹局集團有限公司橋梁工程處,陜西渭南714000)
摘 要:結合南昌生米大橋江心灘套箱的設計與施工,介紹大型單壁無底鋼套箱的設計,對其中的導向架、內支撐轉換、套箱下沈與封底的施工難點進行了重點分析。
關鍵詞:鋼套箱;導向架;封底;橋梁施工中圖分類號:U448.225;U445.559
文獻標識碼:A
文章編號:1671-7767(2005)03-0033-04
1 工程簡介(3)贛江施工常水位為15.0m,承臺施工中,
南昌生米大橋位於南昌市西郊紅谷灘新區,是南昌市外環高速跨越贛江的控制工程,被江西省列
為2004、2005年的重點工程之壹。主橋全長606m,上部結構采用2×228m剛性拱柔性梁無推力中承式鋼管混凝土系桿拱。下部采用
(1)在樁基施工過程中,江心灘已形成標高為16.5m的施工便道,大型施工機械進場方便。
(2)江心灘覆蓋層的底面標高為3.5m,其主
需維持4.0m高的水頭壓力。
(4)江心灘中粗砂覆蓋層下面為弱風化泥質粉砂巖,強度可達17MPa,不利於鋼板樁等的插打。3 施工方案選擇
方案壹:粘土袋圍堰明挖法,作業簡單、投入小。但由於承臺底面為中粗砂層,透水性好,且承臺施工作業周期長,水頭壓力大,無法克服流砂現象。
方案二:鋼板樁圍堰法,租賃方便,可周轉使用。但由於下伏巖層強度高,難於插打,且自由長度高,不易穩定。
方案三:鋼筋混凝土圍囹,作業簡便。但作業周期長,承臺結構尺寸大,下沈中易開裂。
方案四:單壁無底鋼套箱,易於加工制作,便於拼裝,下沈中具有壹定韌性。壹次性投入稍大,但作業周期短,工效快。
對4個方案的可行性、技術難度、工期、投入及現場設備等諸多因素進行詳細比較後,
決定采用單
要成分為中粗砂,透水性良好。
圖1 樁基及承臺結構示意
收稿日期:2005-06-06
作者簡介:郝良秋(1976-),男,1998年畢業於蘭州交通大學鐵道工程專業,工學學士。
壁無底鋼套箱施工方案。4 施工方案實施4.1 套箱設計與制作
鋼套箱作為承臺施工的阻水結構,又兼作承臺混凝土澆築的側模,所以設計時按照承受抽水時水壓和承臺混凝土側壓力雙重作用計算。
鋼套箱采用單壁無底結構,由側板、外圈梁、內支撐、導向架4部分組成,***200多噸,斷面尺寸為57.2m×14.8m,高6.15m,分12塊5種規格制作。
側板是肋板式結構,采用5mm鋼板作面板,75mm×50mm×6mm角鋼作豎向加勁肋,外圈梁用32號工字鋼,兼作水平加勁肋,三者焊接為壹體。
圖2 套箱下沈施工斷面示意
4.5 套箱封底
為確保超大體積水下封底混凝土的強度、密實
度、整體性和密水性,混凝土必須壹次性不間斷澆築。采用標號為C25的超長緩凝混凝土,坍落度不小於20cm。用大型汽渡水上運輸混凝土輸送車上島,2臺汽車泵泵送入鬥,2套大漏鬥移位灌註,1套小漏鬥隨機補充。
由於基底面積很大,所以導管口距基面宜控制在15cm左右,采用拔塞法壓水,2套設備布置在同壹端,同時灌註,向另壹端推進。混凝土的擴散半徑根據以往經驗按5m考慮。施工時,應派專人測量,為導管的換位或提升提供正確數據。4.6 套箱抽水
待封底混凝土現場同等條件下養生試件強度達到200MPa以後,開始進行套箱抽水。抽水過程中,設專人巡邏檢查套箱的受力情況,並用型鋼將三棱體導向架與其相鄰的護筒之間楔緊,以防套箱由於受外界水壓出現過大變形,從而致使封底混凝土開裂,出現漏水漏砂現象。4.7 套箱內支撐轉換
內支撐用20號工字鋼和12型槽鋼焊制成桁架梁,
沿套箱短方向設8道,為了套箱下沈方便,先在中間安裝2道內支撐,封底完成後,進行體系轉換,焊接安裝其余6道內支撐。導向架由直徑120mm鋼管和12型槽鋼焊接成三棱體結構,安裝於套箱側板和鋼護筒之間,導向架與鋼護筒之間預留5cm可調間隙,且必須在現場根據實際尺寸下料制作。4.2 鋼套箱拼裝
首先進行施工放樣,鋪設支墊方木進行精確找平;然後吊裝圓弧段側板模型就位,內外作臨時支撐以保證側板的垂直度,塊與塊之間先用螺栓固定連接,然後對接縫進行滿焊;外圈梁用型鋼焊接連成整體;再固定導向架和2道內支撐,之後鋼套箱拼裝完成。4.3 套箱下沈由於此鋼套箱為單壁結構,內部尺寸較大,在下沈過程中要確保均勻下沈,保證平面高差不超過20cm[1]。套箱外部采用3臺長臂挖掘機進行挖砂,套箱內部采用2臺50t履帶吊穿掛3t抓鬥進行水下撈砂。隨時進行測量,以便指導挖掘機和抓鬥移位。對導向架和護筒周圍死角部位采用水泵進行高壓水沖砂,特別註意內外砂高差不大於1m,防止鋼套箱提前受力變形。同時對鋼套箱外部線形進行質量控制。套箱下沈施工斷面見圖2。4.4 封底前的準備工作套箱下沈到位後,水泵持續吹砂,使基底高差控制在10cm之內,並且使刃腳切入河床20cm,以防翻砂。套箱外圍拋填2m×2m砂袋,控制湧砂。箱內沖平後,滿鋪30cm厚片石,以防止封底時混凝土沖擊基底擠砂成堆,又可以形成片石混凝土
。
待套箱內的水抽幹後,割除中間的8根鋼護筒,在套箱內部加設其余的6道內支撐,然後方可割除靠樁的三棱體導向架,最後割除剩余的四周鋼護筒,從而完成了套箱內支撐的轉換。將由三棱體導向架和四周鋼護筒所組成體系承擔的外界水壓力,轉變為由20號工字鋼焊接形成的內支撐承擔。因此可以保證在內支撐轉換過程中,套箱可以處於受力穩定狀態,不至於出現過大的變形。特別應當註意的是,內支撐的20號工字鋼橫梁必須與Ⅰ32b的外圈梁對應焊接,使外界水壓通過外圈梁傳遞至內支撐橫梁[2,3]。支撐轉換前、後結構見圖3。4.8 清底整平,綁紮鋼筋,布設冷卻管
用風鎬清除封底混凝土多余部分,並用7.5號砂漿找平,然後放樣,綁紮承臺鋼筋,布設冷卻管。冷卻管采用直徑50mm無縫鋼管,層間距為80
圖3 支撐轉換前、後結構示意
cm,由上而下***設5層,同壹層冷卻管間距為1.0m。為防止冷卻管漏水,澆註承臺混凝土前,所有冷
內支撐,但如無內支撐,在抽水過程,單壁套箱將無法承受外界水壓;同時,即使內支撐可以在套箱下沈前焊接好,也將影響下沈中的箱內取砂作業。
套箱下沈中,導向架起固定套箱、導向作用;在套箱抽水過程中,導向架起內支撐作用,將外界水壓有效地傳遞給密貼的周邊鋼護筒。5.3 周邊砂袋反壓
卻管均要通水試壓。4.9 大體積混凝土的澆註
承臺混凝土采用超緩低熱配合比,為了增加混凝土的流動性和和易性,混凝土中適當摻入優質粉煤灰。澆註過程中采用大型汽渡水上運輸混凝土運輸車上島,30臺混凝土運輸車負責運輸,3臺汽車泵泵送混凝土至承臺。待澆註的混凝土厚度將冷卻管包裹後,應順次對冷卻管開始供應循環水,以防止混凝土內部溫度急劇上升,在連續15d內持續供應循環水,使出水管水溫不高於外界氣溫20℃。5 設計難點及施工重點5.1 套箱單壁柔性體的確定
套箱下沈到設計標高後,外側四周需要用砂袋進行反壓,其作用為:①防止在封底過程中,混凝土從鋼套箱下口不平處大量流出。②平衡封底混凝土澆註時的側壓力。③平衡抽水以後外界水壓,防止套箱底口外翹。
5.4 封底前的清平與拋填片石
封底前,應認真進行基底清平,特別是鋼護筒與套箱四周、導向架下部等死角部位應進行拉網式測量。對其中超高點,采用高壓水泵沖平,而後從壹端開始,全斷面均勻拋填片石。拋填的片石既可防止封底混凝土入水時沖起砂子,又可形成壹層強度較高的片石混凝土。註意:這層片石決不能用砂袋代替,因為砂袋具有可變性,可以被封底混凝土沖滾到壹起,使封底失敗。6 結 語
由於套箱的設計結構尺寸很大,且采用內外挖砂的方法下沈,因此很難保證整個套箱下沈過程中步調壹致,總會出現局部下沈不均現象,如采用剛度過大的雙壁鋼套箱或混凝土圍囹,則易出現由於下沈不均,導致鋼套箱撕開,或混凝土開裂。現采用單壁鋼套箱,具有壹定柔韌性,可以適應壹定程度的不均勻下沈;同時由於套箱側板可容許有壹定的變形,也為導向架更好地支撐於鋼護筒提供保證。5.2 導向架設計
南昌生米大橋江心灘大體積承臺施工中,采用了單壁無底鋼套箱結構,利用三棱體導向架的特殊作用,有效地解決了套箱內支撐轉換的難題;同時在施工中,使用砂袋、片石等低成本材料,保證了套箱的下沈準確迅速,封底壹次成功,不僅大大加快了施
采用三棱體導向架設計,主要有以下幾點施工需要:①由於套箱體積龐大,在下沈中必須設置壹定的導向裝置,才能保證下沈到位後,滿足承臺的設計尺寸。②承臺的樁基布置為梅花形,無法設置型鋼
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[2]楊文淵.實用土木工程手冊[M].北京:人民交通出版
工進度,而且有效地降低了施工成本,為淺灘區墩臺的施工提供了新的思路。參 考 文 獻:
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DesignandConstructionTechniquesforBottomlessHuge
SteelBoxedCofferdamUsedatMid2RiverShoal
HAOLiang2qiu,SUNLu2hong,LUOJian2ping
(BridgeEngineeringDivision,the1stEngineeringGroupCo.,Ltd.ofChinaRailways,Weinan714000,China)
Abstract:Withreferencetothedesignandconstructionofsteelboxedcofferdamusedatmid2rivershoalfortheShengmiBridgeinNanchang,thispaperpresentsthedesignprocessofthesin2gle2wall,bottomlesshugesteelboxedcofferdam,andanalyzesindetailstheconstructiondifficul2tiesofchangingoftheguidingtrusses,internalpacings,sinkingandbottomsealingofthecof2ferdam.
Keywords:steelboxedcofferdam;guidingtruss;bottomsealing;pidgeconstruction
《世界橋梁》雜誌2003年的影響因子
及其在同類科技期刊中的位置
期刊的影響因子是目前國內外有關部門用以衡量和評價各類刊物學術質量的壹項主要計量指標。現據清華大學中國科學文獻計量評價研究中心於2004年11月編
(簡稱CAJ-CCR)中的統計數據表明,在2003年制出版的《中國學術期刊引證報告》
我國正式出版的大學學報、自然科學、社會科學、醫藥科學和農業科學等5類***5716種學術期刊中《世界橋梁》雜誌當年的影響因子值為0.1053,較之2002年的0.0870上升了21.0個百分點,說明本刊2003年的學術質量有了較大提高。此外,根據“同類相聚,同級相比”的原則,這壹影響因子值在當年全國“交通航運”類25種專業期刊中名列第7位。
(範文田 供稿)