小吊箱法施工水中系梁
ulpe50838
ulpe50838 Lv.9
2015年06月17日 12:21:00
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一、工程概况大沙河桥是江苏沂淮高速公路沐阳段上的一座大桥,跨径布置为6m*20m,上部是先简支后连续的预制组合箱梁,下部为圆柱墩,直径为1.2m,基础为钻孔灌注拉,直径1.5m。第2,3号桩桩顶设系梁,系梁处于水下,桩柱及系梁结构如图1所示。本工程下部施工的难点在于2,3号桩的水中系梁及桩顶接柱。施工期间系梁底处于水深约5m处,离河床底约7m。二、方案确定由于河流通航,首先否定了大围堰施工方案。后参考深水基础之高桩承台的钢吊箱施工方法,制定了有底钢吊箱方案,将两根桩柱和系梁同时套在一个吊箱内,先浇筑封底混凝土,再抽水施工系梁和接柱。本方案可行性大,但考虑到系梁仅7立方米混凝土,综合成本较大,故未采用。最终采用的方案为小吊箱方案,特制的圆形小吊箱仅将单根桩柱套住,而系梁是预制的,被固定在两个小吊箱之间,与小吊箱同时下沉至设计位置,然后按有底钢吊箱法施工接柱。该方法吊箱轻,成本低,方法简单易行,实际应用得到了成功。

一、工程概况
大沙河桥是江苏沂淮高速公路沐阳段上的一座大桥,跨径布置为6m*20m,上部是先简支后连续的预制组合箱梁,下部为圆柱墩,直径为1.2m,基础为钻孔灌注拉,直径1.5m。第2,3号桩桩顶设系梁,系梁处于水下,桩柱及系梁结构如图1所示。本工程下部施工的难点在于2,3号桩的水中系梁及桩顶接柱。施工期间系梁底处于水深约5m处,离河床底约7m。

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二、方案确定
由于河流通航,首先否定了大围堰施工方案。后参考深水基础之高桩承台的钢吊箱施工方法,制定了有底钢吊箱方案,将两根桩柱和系梁同时套在一个吊箱内,先浇筑封底混凝土,再抽水施工系梁和接柱。本方案可行性大,但考虑到系梁仅7立方米混凝土,综合成本较大,故未采用。最终采用的方案为小吊箱方案,特制的圆形小吊箱仅将单根桩柱套住,而系梁是预制的,被固定在两个小吊箱之间,与小吊箱同时下沉至设计位置,然后按有底钢吊箱法施工接柱。该方法吊箱轻,成本低,方法简单易行,实际应用得到了成功。


三、施工过程
1.钻孔灌注桩施工
先搭设钢便桥至桩位,然后搭设钻孔平台,沉放钢护筒,钻机在钢平台上进行钻孔成桩。
2.小吊箱制作
小吊箱侧板和底板使用6mm厚A3钢板作面板。用8号槽钢作模板竖肋对面板进行加固。吊箱分三节,每节分两片,节间和片间均用螺栓连接。第二节底与系梁顶平齐,在与系梁顶接触面处设法兰,用于与第一节法兰锁紧系梁,第一节在系梁位置开凹形槽口,并将钢板向外伸出40cm,确保与系梁紧密连结。第一节系梁以下部分直径逐渐收缩,至略大于护筒直径(图2)。

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3.组装与下沉
在钻孔平台上的相应位置预制系梁,略短于设计长度,端头要预留连接钢筋。准备工作做好后,在沉放位置上拼装第一、第二节吊箱及系梁,吊起,抽出预制系梁的底板,将联体的吊箱放入水中并缓慢下沉。当下沉到第二节顶与钢平台平时,拼装第三节吊箱,继续下沉到设计标高,最后用工字钢将吊箱和钢平台连结成一个整体。
4.封底
先用沙袋堵塞吊箱与护商之间的缝隙,然后浇筑水下混凝土封底。待混凝土达到一定强度后,抽出吊箱内的水,拆除悬吊系数割除护筒,对封底混凝土面进行整理,有漏渗水时要紧系封堵。
5.浇筑结构混凝土
将桩头凿至设计标高,绑扎系梁和墩柱钢筋,支模板,浇筑系梁与桩头连接处的混凝土。混凝土产生一定强度后,安装墩柱模板,浇筑墩柱混凝土,最后拆除墩柱模板。
6.拆除吊箱
向吊箱内回水至与河水面平,潜水员将吊箱节与节、片与片之间的螺栓拆除,用吊车分片吊起,直至将整个吊箱拆除。


四、设计计算
1.内外水头压力差计算

封底混凝土完成后,将箱内的水抽完进行后续作业,此时箱体承受能力必须满足内外水头产生的最大压力。因吊箱是圆形的,只须考虑它的失稳。吊箱所能承受的临界荷载为

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式中Qc--吊箱所能承受的临界荷载;
E--钢材的弹性模量,取206000MPa;
I--lm高度竖向截面的组合惯性矩,单位米的四次方;
D--吊箱直径,单位m。
内外水头最大荷载:
Q=RWhL
式中RW--水的容重;
h--内外水头高差;
L--取1.0m
二者必须满足公式:
Qc>KQW
其中,K为安全系数,取2.0。
2.系梁与吊环的验算
系梁与吊箱连体起吊下沉时,为四点起吊,但考虑不均匀受力的因素,应验算系梁在最不利情况下的截面强度。另外,须对吊箱的吊环焊缝进行计算,使荷载应力小于容许应力。
3.封底混凝土厚度计算
封底混凝土的作用不仅在于阻水,而且还在于它能平衡吊箱抽水后受到的浮力。另外封底混凝土与护筒之间的粘结力可抵消一部分浮力,此时应满足以下平衡条件:
F-(W1+W2-G)≤πD[τ]T
其中,F为吊箱所受的力:
F=KRwV
其中,K--安全系数1.1;Rw=10kN/m3;V-一吊箱体积。
W1--每个吊箱的重量;
W2--预制系梁水中的重量;
G--封底混凝土的厚度;
D--护筒的直径;
[τ]--钢护筒与封底混凝土之间的容许摩阻力,kN/平方米。
在接头处混凝土浇筑完毕时,尚应满足以下条件:
K(2W1+2W3+W2+G≤RwV+πD[τ]T
其中,W3为系梁端部后浇筑混凝土的重量,其余符号意义同上。
用(1)、(2)式计算出的最大T值,作为封底混凝土厚度的控制值。


五、施工注意事项及安全措施
(1)搭设平台时须考虑到吊箱和系梁下沉时所需的空间,钢护筒必须精确定位,并使用导向架下沉;
(2)预制系梁与吊箱连接时,必须保证系梁轴线与吊箱的轴线的垂直,这样才能确保顺利下沉;
(3)拼装吊箱时,法兰之间垫以橡胶垫,同时涂以玻璃胶。玻璃胶应用早强型,凝固后有一定的强度和弹性;
(4)吊箱与系梁连体下沉时,要注意尽量保持各吊点同步下沉;
(5)封底混凝土采用水下导管灌注法,混凝土坍落度为18cm左右,可适当掺入粉煤灰以增强混凝土的泌水性。

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wanglin_0910
2015年06月17日 12:48:04
2楼
学习一下,施工对于设计有好处
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lrg005
2015年11月04日 11:30:34
3楼

谢谢楼主,好资料,学习了
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发几
2017年05月10日 13:56:41
4楼
不错的资料
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肖志宏
2017年06月15日 15:15:53
5楼
很好的一个技术应用
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nyist508
2017年06月16日 13:30:16
6楼


谢谢楼主分享!
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卡萨斯叶
2017年06月18日 12:46:41
7楼
学习了。。。。
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lrg005
2017年06月23日 09:46:13
8楼
谢谢楼主,好资料,学习了!
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