1、新建铁路铜陵至九江线（南昌局管内）Z-1标芙蓉河特大桥钢套箱围堰施工技术方案（44#、45#、46#墩承台）中铁十九局集团有限公司铜九铁路Z1标项目部二OO五年七月芙蓉河特大桥钢套箱围堰施工技术方案一、概况工程概况 芙蓉河特大桥起讫桩号为DK196+035.5DK199+778.05，全长3.74255公里，共114跨。其中44#、45#、46#墩位于芙蓉河主河道内。芙蓉河常年水位为14.74m，河床地势起伏不大，各土层分布及厚度稳定，透水性较弱，承压水位较高。大部分土层粘土、粉质粘土交替出现。44#、45#、46#承台施工为水中作业，拟采用钢套箱围堰围水的施工方案，其承台的结构尺寸为9.562、.52.0m，混凝土为C20级，每个承台的混凝土方量为123.5m3，共370.5m3。编制依据1、芙蓉河特大桥施工图2、工程地质勘测报告3、施工调查及施工平台布置4、水力学5、静力学6、材料力学7、钢结构8、土力学施工调查 1、水文情况 水位：16.8m（2005年7月10日测） 1998年最高水位：芙蓉河破堤 长江倒灌水位：20.38m 水流：较平稳，流速不大，无暗流。经实测，流速按3m/s计。2、地质情况河床面标高约为7.7m左右，承台围堰施工范围内土层为粘土，基本与设计相同。二、施工方案的考虑（总体方案）施工水位 施工水位参照实测水位16.8m，如果施工期间水位上涨，则加高套箱的高度，3、制做时套箱的面板和肋带的力学条件应有一定的储备，套箱分节制做，并备够一定数量的套箱节段。 套箱的选用 根据设计文件、施工调查、施工平台的钢管桩桩位布置，44#、45#、46#承台施工采用单壁无底钢套箱进行围水，浇筑封底混凝土止水，然后再进行承台施工的方法。套箱的外形尺寸为11.58.515m，详见“钢套箱立面图”、“钢套箱平面图”。其中44、46墩外形尺寸分别为：11.58.513.5m及11.58.512m。钢材的选用 本方案中所选用钢材钢号均为A3（Q235A），力学性能如下： 弹性模量E=210GPa 屈服强度s=235MPa 抗弯容许应力w=140MPa 抗剪容许应力=80MPa 轴向4、容许应力=135MPa三、套箱结构设计受力分析 当套箱受到动水冲击的时候，其受到的荷载等于静水水头产生的压强与动水水头产生的压强之和，故套箱受到的荷载按静水压强与动水压强之和计算。 1、静力学分析 将套箱整体作为研究对象，则套箱为刚体，无变形。 水平方向 套箱所受的水平力基本保持平衡（除封底前受动水冲击，有较小位移）。 竖直方向 套箱起吊时状态：承受套箱壁板自重。套箱下沉时状态：水浮力很小，靠重力下沉，最终支撑于设计高程的土层上。套箱封底后状态：基本同下沉时状态。 套箱抽水后状态：承受较大水浮力，封底混凝土具有很高的强度，通过粘结力使底板的承载力得到提高。套箱承受的水浮力由套箱自重、套箱与河床5、及封底混凝土之间的摩擦力及封底混凝土与钢护筒之间的摩擦力平衡。 套箱浇筑混凝土后状态：承受较大水浮力。2、材料力学分析套箱分块加工及吊装，允许套箱在此状态下产生局部的微小变形，故不做刚度检算。套箱在下沉时、封底后、抽水后、浇筑混凝土后状态下其挠度应满足规范要求，防止因挠度过大丧失保持原来直线平衡状态的能力而导致失稳破坏。 将侧板作为研究对象（侧板抽水后状态最不利），因为封底混凝土顶面在河床面以下，故侧板受到的最不利荷载为河床面以上水压力和河床面到封底混凝土顶面范围内土压力的合力，侧板的强度、刚度检算按水面到封底混凝土顶面范围产生的水压力计算。 将侧板作为研究对象，侧板简化为一受压杆件，侧板受到6、其相邻侧板的轴向压力和侧面的水压力、土压力，应计算其稳定性并考虑既为压杆又为受弯杆且受压截面为C类截面和结构为非完全简支的不利因素。套箱的组成 套箱由侧板、内支撑、下沉吊点和定位系统组成。 1、侧板（面板、肋带、加强肋带） 面板：采用8mm的钢板。 肋带：采用=8mm，h=100mm钢带及10010010mm的角钢。 加强肋带：采用10工字钢。 2、内支撑 加设围囹及内支撑将侧板不完全简支以增强套箱侧板的稳定性，并对侧板起到加固的作用，布置尺寸详见“钢套箱立面图”、“钢套箱平面图”。采用外=300mm、=10mm的钢管“井”字形布置在护筒的空档内，并设置牛腿加强，中心标高由上至下分别为6.6m7、9.1m、12.1m、及15.1m，施工期间可根据水位情况增设临时水平支撑。采用同样的钢管在套箱侧板四角沿高度方向每个套箱节段设置两道加劲钢管，钢管和侧板成45度角。钢围囹采用225a工字钢，在套箱侧板上焊接牛腿，然后在牛腿顶放置并点焊接工字钢。 3、下沉吊点下沉吊点供下沉套箱入水时使用，承台钢套箱在每个边各设4个吊点，吊点中心相距2.0m。每个吊点设2块3cm吊耳板。4、定位系统套箱下沉时受水流作用会偏移，在套箱外侧15cm的河床处精确定位，打入420a导向槽钢，利用导向槽钢控制其位置，确保顺利下沉。着床前利用倒链微调四角位置，使套箱精确达到设计位置。四、钢套箱下沉及封底的标高控制 1、套8、箱顶标高：18.85m 2、套箱底标高：3.85m 3、套箱底至承台底距离：75cm 4、封底厚度：50cm 5、封底混凝土面标高：4.60m五、施工工艺套箱的制做、定位、下沉 1、制做套箱制做采用场地分块加工、现场整体组拼的方法。套箱加工应按照钢套箱设计图在选定的施工场地进行加工。套箱组装应在利用护筒制作的简易平台上进行，具体方法为：采用剖开的钢管桩头在护筒侧壁上焊接牛腿，每个护筒两个，然后在护筒两侧牛腿顶各放置一根25a工字钢，工字钢的长度应大于套箱的长度。拼装时各块件的接缝应予以处理，各接缝处均匀涂抹1cm厚的腻子后加设5mm密封垫，并在内接缝上涂抹船腻子。 2、定位下沉套箱前在设计平面9、位置以外15cm处打入导向型钢。测量队现场利用驳船精确定位，确定套箱的设计位置，现场实测桩基和平台钢管桩与套箱之间距离，如果偏差在设计允许范围外则调整套箱水平支撑的位置，确保顺利下沉。3、下沉下沉前应复核河床标高和地质情况是否同设计给定的一致。根据设计资料显示在套箱沉入深度范围内土层均为粘土，粘土的承载力为100kPa，能满足封底混凝土的承载要求。下沉前应仔细检查套箱的密封情况和螺栓是否涂黄干油，采用反循环钻机的砂石泵沿套箱周边吸泥配合倒链组下沉套箱，为防止产生变形，在支撑薄弱处设临时支撑。 下沉过程中应统一指挥，确保落倒链速度一致，防止其受力不均匀。以设计标高控制其下沉，通过调整倒链调整其顶10、面的平整度和平面位置。满足要求后收紧倒链，将套箱吊住，倒链连接在贝雷片上，承受套箱的重力。灌注封底混凝土1、套箱就位后，用砂石泵按划分的区域逐块清淤，用测绳检测基底，直至达到低于设计高程25cm。2、潜水员用高压水枪进行水下清淤工作，将套箱底处理过的河床局部整平，填筑2-4cm碎石直至设计高程。另外还应对与封底砼接触的钢护筒进行清理工作，用钢丝刷将护筒表面的浮锈、淤泥等仔细清理干净，保证封底砼与护筒间有足够的摩擦力。3、清淤后即可进行封底混凝土的灌注，封底采用混凝土运输车配移动滑槽法多点快速灌注，吊机用来提导管和料斗，封底混凝土标号为C25，坍落度为1822cm，为提高混凝土的流动性和早期强度11、掺加粉煤灰和高效缓凝型减水剂，封底时拔除导管速度要慢，以免造成表面不平、有空洞。封底采用多点同时封底的方式，确保一次封底的成功，由于首灌量较小，开球时须设隔水栓，隔水栓用塑料布内包锯末和爆花制成，直径与导管内径大致相同，放在导管内水面上，封底导管布置见“封底砼导管平面布置图”。测混凝土深度采用鱼鳔法结合钢筋直接测的方法。 封底时，为防止封底时箱内水位高于箱外水位，在箱外水位上方开一方孔，封底时将水排出箱外，套箱抽水前将方孔封死。4、灌注后向套箱内注水，箱内水位比箱外高50cm，保持水头并检查密封情况，之后养生三天。 承台混凝土施工 1、抽水：封底混凝土强度达到设计强度后即可进行抽水，周边应平衡12、抽水，抽水的布置、速度应保持均衡且应和套箱侧板保持一定距离，以免产生不均匀应力，同时应密切注视套箱的变形情况和套箱是否漏水。抽水前将内支撑下层材料预先放入套箱内，在抽水的同时应相应的按照设计标高进行内支撑的焊接工作，此项工作必须连续不断的进行，直至套箱内支撑焊接及抽水工作全部结束为止，并且在焊接内支撑的时候应专人负责抽水工作，始终保证套箱内水面略低于支撑底面。2、破桩：待水抽干后进行突击破桩工作，破桩采用人工破除，墩桩基顶应伸入承台15cm。 3、模板：采用组合式钢模，配合拉筋和方木，内拉外撑，确保构件结构尺寸。 4、钢筋：采用钢筋厂加工的半成品钢筋，现场绑扎。 5、混凝土浇筑：混凝土由拌和站13、集中供应，混凝土运输车配滑槽入模，浇筑分层进行，各层厚度不大于40cm，承台混凝土施工应按大体积混凝土进行施工，应设置冷却水管等温控措施，并从混凝土配比着手，严格控制其水化热量。6、混凝土养护：采用草袋覆盖洒水的方法。7、在进行墩柱施工前拆除组合钢模，采用短木方对套箱侧壁进行加固，然后拆除承台顶的内支撑。六、注意事项套箱肋带的焊接采用跳跃式焊接方法，尽量减少自身变形。 钢套箱制做一定要保证焊接的质量，除在设计分块之外应尽量减少钢板接缝。钢板焊接时应采用连续双面焊缝，保证钢板不漏水。为保证整体的强度和刚度，焊条的型号应不低于J422级。 在拼装套箱涂抹腻子前应把套箱接头清理干净、水擦净，并保证在腻子未干之前将套箱组拼完成。为便于套箱拆装，在所有螺母上均要涂抹黄干油，底节段下螺栓要戴一个塑料套，防止泥土和混凝土粘在上面。在套箱下沉前严禁在平台范围内掉落杂物，如物件较大，根据情况决定是否进行打捞。七、材料用量统计（每节钢套箱1.5m用量）项目角模板6m宽平模板9m宽平模板合计8mm钢板15m218m227m260m210010010mm角钢32m30m42m104m10工字钢12m6m12m30m=8mmh=100mm钢带44m51m66m161m外=300mm、=10mm的钢管160m注：44、45、46墩承台共用27节。