广东省佛山市广东顺控交通投资有限公司
摘要：南沙新桥高桩承台钢吊箱围堰设计、制作、运输、安装、下放、堵漏、拆除、回收施工技术总结
关键词：高桩承台 钢吊箱围堰 预制混凝土底板 无封底
1、工程概况
南沙新桥位于顺德区西南部的均安镇，跨越东海水道右汊（均安水道），沿原有老桥左侧扩建，位于老桥上游 1m 处（新旧桥间隔）。桥梁全长 1680m（不含耳墙），跨径布置 6×30m+50m（跨中顺大围东堤）+45m+8×30m+45m 预应力砼 T 梁+（80+135+135+80）m 连续刚构+2×45m（跨南沙大堤）+20×30m 预应力砼 T 梁。
2、主桥承台概述
南沙新桥主桥分别有 18#、19#、20#墩 3 个主墩和 17#、21#墩 2 个过渡墩，均位于东海水道右汊（均安水道）上。其中每个主墩桩基 6根，直径φ250cm，每个过渡墩桩基 4 根，直径φ150cm。主墩承台长、宽、高尺寸为 16×10.1×4m（半圆端型），过渡墩承台长、宽、高尺寸 9×6.3×2.5m（矩形）。
桥址河段较顺直段，河面宽约450m，新建大桥通航孔水深在4.4～10.8m 之间。
主桥18#、19#、20#墩 3个主墩承台处主要参数为：
承台顶标高+4.500m，承台底标高 +0.500m ，低水位 +1.150m，设计高水位 +4.540m ，水流速度 1.46m/s ，水深10m。
3、主桥承台施工方案选择
从主桥承台的各参数可以看出：按承台的埋置方式分，各承台属高桩承台结构，宜选用钢吊箱法进行承台施工。钢吊箱围堰通过吊箱围堰侧板和底板以及底板上封底混凝土止水，为承台施工提供无水的干施工环境。
根据均安水道的现场施工条件，并结合工期、结构特点，最终选定水中承台采用无水下封底混凝土的钢筋混凝土预制底板单壁钢吊箱围堰施工方案。
4、预制混凝土底板钢吊箱围堰设计
钢吊箱设计及尺寸根据承台施工时的水文特征，其制作、运输、吊装方式，并结合承台结构尺寸等因素综合考虑。
4.1 钢吊箱结构尺寸
主墩钢吊箱侧壁顶标高+5.27m，底板顶面标高为+0.5m，钢吊箱侧壁高度为4.75m。钢吊箱内空尺寸与承台设计尺寸相同，在浇筑承台混凝土时作为外模板。
4.2 钢吊箱结构部件
钢吊箱由底板、侧壁、内支撑、预埋件等组成，其中内支撑共布置一道。壁板间采用锁口连接、侧壁与底板间采用φ25的精轧螺纹钢连接。接缝间用δ＝1cm膨胀型止水带止水，保证吊箱壁板有足够的防渗水能力。钢吊箱立面图见4-1。
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图4-1 钢吊箱立面图
4.2.1底板
钢吊箱设有底板，采用25cm厚C30钢筋混凝土板及湿接缝所形成的格构式结构，主梁采用250mm×550mm的钢混底纵梁，环向采用300mm×550mm的钢混底圈梁。底板的开孔根据成桩后钢护筒的实测数据进行，开孔范围为钢护筒在底板上垂直投影线放大40cm。
4.2.2侧壁
主墩钢吊箱侧壁划分为12块，共8个类型，过渡墩采用主墩承台侧壁与其兼容。每种侧板高均为4.75m。
4.2.3拉压杆及吊挂系统
拉压杆由双拼 [18a构成，拉压杆的一端与钢吊箱底板采用铰接相连，另一端与钢护筒采用焊接相连。拉压杆根据围堰下放到设计标高后的入水深度确定，长4m，顶端吊耳设置在+4.5m处，底端铰接在混凝土底板的预埋件上。具体详见图4-5 拉压杆及吊挂系统布置图。
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图4-5 拉压杆及吊挂系统布置图
吊挂系统由吊杆及升降系统组成：
吊杆：吊杆是由每束6根钢绞线通过底板位置的吊点支座、下放承重梁2I56a和与之配套的销轴、垫片、夹片组成，共4根吊杆。吊杆下端与底板的钢混底纵梁连接，上端与钢护筒上2I56a下放承重梁组成的吊挂系统连接。
4.2.4内撑
在钢吊箱侧壁上设置了1层φ426×10mm临时钢管支撑，轴心位置标高为+2.77m，钢管支撑在布置时避开钢护筒，同时将与内支撑端头连接的侧板竖向主梁进行加强处理采用10mm加劲板。
4.2.5围檩牛腿、导向架
围檩牛腿在钢吊箱安装时作为钢吊箱安装支撑点，承受钢吊箱的重量。底板安装时主要承重由I56a承受。
导向架保证钢吊箱在下放过程中按设计位置下沉，同时抵消水流对钢吊箱壁产生的水平力，防止钢吊箱水平移动或变形,同时用于调整钢吊箱水平姿态。导向架布置在最外围的钢护筒上。
5、预制混凝土底板钢吊箱围堰施工
钢吊箱施工共分成五道工序，即：钢吊箱制作、运输安装、下放就位固定、封堵混凝土浇筑、钢吊箱抽水，形成承台干施工环境。
钢吊箱制作分成四大部分：底板、壁体分块制作、壁体与底板拼装以及内支撑加工安装。钢吊箱在后场分块进行加工，加工完后通过拖车运至现场吊装。
钢吊箱施工工艺流程如图5-1。
5.1 钻孔平台拆除
钻孔钢平台在钻孔桩施工完成之后进行拆除，拆除的部位为护筒区平台以及与钢栈桥相连的支撑梁系、平联。拆除后的操作平台边缘与承台间的间距为1.41m，保证操作空间。
5.2钢吊箱底板预制及安装
钢吊箱底板在后场分块制作好后运送至施工现场，在主墩承台施工区域进行吊装，并采用湿接缝将底板连接成整体。
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图5-1 钢吊箱安装及混凝土浇筑工艺流程图
5.3壁体梁系的加工与安装
壁体梁系在后场进行再加工形成组合梁结构形式，然后与壁体进行焊接。由于HM488×300mm环向主梁直接使用成品加工难度较大，需按单个壁体加工成型，然后到现场焊接拼装。
5.4封边槽钢、吊耳的加工
安装在钢吊箱底板与侧板的封边槽钢与混凝土底板之间采用100mm×35mm对拉杆预留孔，通过φ25的精轧螺纹钢连接，并设置止推块。
钢吊箱壁体的吊耳单独加工成型，在钢吊箱壁体加工完成后用吊车配合进行安装。每个钢吊箱壁体的吊耳均采用3个，保证侧壁的变形量满足要求。
5.5 钢吊箱安装
5.5.1 钢吊箱安装时机的选择
由于钢吊箱的定位和固定选择在低水位进行施工，因此在进行钢吊箱各部分安装之前应对天气、水位资料进行研究，确定进行钢吊箱安装日期和时间段。
5.5.2 钢吊箱壁体运输
钢吊箱壁体运输是按照钢吊箱拼装的先后顺序进行，钢吊箱采用履带吊装车。在运输前应对钢吊箱实施有效的固定措施。
5.5.3 钢吊箱安装
钢吊箱拼装在承台施工区域的钢护筒（钢管桩）的支撑梁上进行。
（1）支撑梁的安装
钢吊箱支撑梁采用I56a型钢布置。在钢护筒上横向穿孔单根工56a，并焊接三角板，然后在支撑梁上放置横向搁置梁，形成一个框架结构。搁置梁安装好之后对各个位置标高进行复核，保证标高在同一水平面上，同时对工56a端头穿孔。
（2）钢吊箱底板安装
钢吊箱底板分块编号运送到现场后，根据测量放样定位，对各底板对称吊装。
（3）钢吊箱侧壁安装
先按照拼装先后顺序进行拼装，钢吊箱侧壁拼装时根据底板预留的螺栓孔，同时安装防水橡胶条。
在钢吊箱运至拼装现场后，将其吊立垂直，并将壁体在指定位置初定位，调整壁体的位置进行精确定位，调整垂直度满足要求，开设侧壁上封边槽钢的连接孔，安装连接精轧螺纹钢，使用临时支撑将壁体进行临时固定；然后安装与其相连的壁体，并逐步推进完成整个钢吊箱侧壁拼装。在壁体安装完成后，进行内支撑钢管安装与焊接。
侧壁安装采用一边的封边槽钢先安装，另外一边根据现场实际情况进行封边槽钢的位置布置，在现场焊接封边槽钢。
5.6 钢吊箱下放施工
钢吊箱底板安装、侧壁和导向设施安装完成后，检查侧壁与底板、侧壁之间的密封性。钢吊箱下放选择合适的天气、水位。
钢吊箱在下放前，要同时顶升千斤顶，使钢吊箱脱离钢护筒上的搁置梁，拆除搁置梁及支撑梁。
钢吊箱下放完毕后，将拉压杆上部与钢护筒上的上支座焊接，在封堵砼施工中拉压杆主要承受吊箱自重对其产生拉力。抽水过程中拉压杆主要承受吊箱向上浮对其产生的压力。
5.7钢吊箱封堵混凝土施工
5.7.1封堵砼施工概述
封堵混凝土采用微膨胀水下不离析混凝土，标号为C35。每个承台封堵方量约为5方。
封堵混凝土及时、有效的施工是形成承台干施工环境的关键工序，要确保封堵施工的成功。
5.7.2 封堵砼施工
（1）导管布置
封堵前，导管底口距离钢吊箱封堵板10cm。
（2）封堵混凝土生产以及运输
封堵砼采用标号为C35微膨胀水下不离析混凝土。
（3）封堵混凝土浇注
封堵混凝土厚度0.45米，灌注过程中，根据灌注量，每隔一定时间测一次标高，用以指导导管下料，使混凝土均匀上升。
（4）混凝土浇筑临近结束时，全面测出混凝土面标高，根据测量结果，对混凝土面标高偏低的测点附近的导管增加灌注量，直至所测结果满足要求。
当所有测点的标高满足控制要求后，结束封堵混凝土灌注。
5.8钢吊箱抽水
钢吊箱封堵砼施工完成后采用2台3KW水泵抽水，用时2天将水抽完。在抽水过程中，检查拉压杆的受力情况以及钢吊箱侧壁的漏水情况,发现漏水及时采取措施进行封堵,保证钢吊箱内承台干施工环境。
抽水完毕后对钢吊箱底部封堵砼标高进行复核，超过承台底标高的地方采用人工凿除的方法进行，直至满足设计要求。
沿护筒四周分别焊接6个剪力板，剪力板一端与护筒焊接，另一端与预制底板上的对应预埋件焊接成整体，剪力板高度为15cm，待剪力板焊接完成检查无误后，即可依次拆除各拉压杆，实现钢吊箱的体系转换，即吊箱围堰荷载通过拉压杆传递给钢护筒转变为由剪力板传递给钢护筒。
按常规干环境条件进行承台施工。
5.9钢吊箱拆除
钢吊箱在承台砼浇筑完毕并且C35砼强度达到90%后可进行拆除。钢吊箱拆除时，先拆除上部支撑，然后拆除侧壁。
内支撑拆除完毕后，根据侧壁拆除的顺序拆除侧板，最后拆除底板与侧板的精轧螺纹钢。拆除出来的材料回收利用或循环倒用。
6、总结
通过南沙新桥主桥水中承台无封底混凝土钢吊箱设计、施工的实际应用，对无封底钢混组合吊箱的各受力构件、止水措施、同步下放系统、施工组织以及材料使用等方面进行了分析，证明了该无封底钢混组合吊箱围堰的设计及施工是成功的。
该钢吊箱围堰无封底技术，工艺简单，操作便捷，成本较低、实用性强，对环境和配套设备要求不高，可以在同类型桥梁施工中借鉴和推广。
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