深水中承台钢套箱支架施工技术研究

深水中承台钢套箱支架施工技术研究

朱建伟

朱建伟

（中铁隧道集团有限公司，洛阳，471000）

摘要：本文以我公司参与承建的宜州至河池高速公路№5合同段龙江2号大桥水中承台钢套箱支架施工为例,特就水中承台钢套箱支架施工技术进行简要的论述,可供今后类似情况下，予以参考。

关键词：水中承台；钢套箱；施工技术；桥梁基础施工

一、项目背景

龙江2号大桥，全桥长440.00m，桥幅全宽26m。龙江2号大桥主桥采用7×30m+4×40m+2×30m装梁配式预应力混凝土连续T梁，下部桥墩采用柱式墩和实体墩，钻孔灌注桩基础，0号桥台采用U型台扩大基础，13号桥台采用柱式台，钻孔灌注桩基础。主桥墩8号、9号、10号、11号墩位于河床深水区，左、右幅每个墩各有4根直径1.60m的桩基，共有32根深水桩基。桩基最短的为30.00m，最长为42.00m，水中桩基总长1088m。对应水中桩基每个墩各有1个6.5m×6.5m×2.5m的承台，共计8个水中承台。

目前水中桩高承台施工大部分采用无底套箱施工，无底套箱围堰投入材料多，施工工艺复杂，需要投入大型的施工设备，成本投入大，相比之下承台钢套箱支架方案具有工序简单，材料最省，不需要投入大型的水上施工设备。

二、水中承台钢套箱支架总体施工方案

根据本桥设计资料，承台设计顶标高与常水位基本相同，承台施工为水下施工，难度较大；水下施工将受河水流动影响，对施工精确定位有较大影响，需选择合理的施工方案保证施工精度及施工质量。

龙江2号大桥水下桩基施工时需分别在8号、9号、10号、11号墩左、右幅桥墩处安装钢套箱支架，共计8个承台钢套箱支架。工程量较大，为了抓紧时间，安排2个支架班，2个模板班平行作业。

结合桩基的施工进展，分别从龙江河两岸往河中间靠拢施工，8号墩→9号墩，11号墩→10号墩。

水中承台钢套箱支架施工施工工艺：施工准备→立柱结构安装→主梁结构安装→横梁结构安装→吊杆结构安装→托梁结构安装→分布梁结构安装→套箱模板安装→斜撑安装→钢套箱支架拆除；

支架立柱结构施工：1.施工工艺：立柱基础处理→安装护脚角钢→立柱结构安装；2.支架立柱结构关键是基础处理，作为立柱结构的固结端，整个支架及承台成品的荷载将集中于此。

支架主梁结构施工：1.施工工艺：立柱顶钢板对中→落梁定位→主梁结构焊接；2.考虑到承台钢套箱支架每一种结构都需要承受较大的荷载，需对每种结构的构件进行检测，合格后方能使用。

在承台浇筑完毕，及时组织人员对承台钢套箱支架进行拆除。

三、水中承台钢套箱支架结构设计

宜河高速公路№5标龙江2号大桥水中承台，承台长6.5m，宽6.5m，高2.5m，其主要特点、难点为体积大且为水中作业。具体的承台钢套箱支架平面图见图1，承台钢套箱支架立面图见图2，承台钢套箱支架断面图见图3。

图4.分布梁受力情况图

(1)承台钢砼重力(查砼结构设计规范，钢筋混凝土按27KN/m3计算):[(6.5m×6.5m×2.5m-πD2/4×4h)×27KN/m3]/11根=255.4KN；

(2)钢套箱模板重力(板厚按2cm计，钢板质量按78.5KN/m3计):

①2cm厚钢板单位平方质量：78.5KN/m3×0.02m×1m=1.57KN/m2；

②钢套箱模板重力:1.57KN/m2×(6.8m×6.8m+6.5m×2.75m×4)/11根=16.8KN；

(3)分布梁重力(查机械设计手册，I14工字钢按0.1689KN/m计):0.1689KN/m×7.04m/根×11根/11根=1.18KN；

(4)分布梁受力小计:q=(255.4KN+16.8KN+

1.18KN)&pide;6.8m=40.2KN/m；

检验结果：

fc=0.38cm<[f]=0.74cm，满足受力要求；

σmax=161MPa<[σ]=216.7MPa，满足受力要求；

τmax=65MPa<[τ]=100MPa，满足受力要求；

分布梁满足受力要求，允许使用。

(二)托梁验算

1.托梁结构

(1)托梁长7.04m，采用Q235钢，2根I40a工字钢并排为一组，共设置7组，即14根I40a工字钢；

(2)查机械设计手册及钢材力学性能试验报告，I40a工字钢主要几何、力学参数(安全系数取S=1.2)：

E=206GPa；IX=21700cm4；WX=1090cm3；SX/IX=1/34.1；d=10.5mm；

[σ]=260MPa/1.2=216.7MPa；[τ]=

120MPa/1.2=100MPa；

[f]=L/250=6.9m/250=2.76cm；

检验结果:

fc=0.38cm<[f]=2.76cm；满足受力要求；

σmax=179MPa<[σ]=216.7MPa，满足受力要求；

τmax=27MPa<[τ]=100MPa，满足受力要求；

托梁满足受力要求，允许使用。

(三)吊杆验算

1.吊杆结构

(1)计算长度L=5.12m，采用1根Ф32mm精扎螺纹钢，计14根；每根长5.5m，两头均需车丝，其中顶端车丝长度不少于30cm，低端为15cm，每根吊杆配备4个螺帽及钢垫片，分别安插于横梁端头的预留孔内。

(2)查机械设计手册，Ф32mm精扎螺纹钢主要物理、力学参数：吊杆截面面积804.2mm2；理论重量6.31kg/m；为桥梁专用结构钢Q345q，抗拉强度σb≥490MPa，为承台套箱结构的主要受力结构。安全系数取S=1.2，即[σ]=490MPa/1.2=408.3MPa；

检验结果:

σ=388MPa<[σ]=408.3MPa，满足受力要求；

吊杆满足受力要求，允许使用。

(四)横梁验算

1.横梁结构

(1)横梁长7.04m，采用Q235钢，2根I45c工字钢并排为一组，共设置7组，即14根I45c工字钢；

(2)查机械设计手册及钢材力学性能试验报告，I45c工字钢主要几何、力学参数(安全系数取S=1.2)：

E=206GPa；IX=35300cm4；WX=1570cm3；SX/IX=1/37.6；d=15.5mm；

[σ]=260MPa/1.2=216.7MPa；[τ]=

120MPa/1.2=100MPa；

[f]=L/250=3.9m/250=1.56cm；

检验结果:

fc=0.13cm<[f]=1.56cm；满足受力要求；

σmax=151MPa<[σ]=216.7MPa，满足受力要求；

τmax=27MPa<[τ]=100MPa，满足受力要求；

横梁满足受力要求，允许使用。后又进行了主梁和立柱的计算均符合受力要求，允许使用。由于篇幅有限就不多做详细演算了。

五、承台钢套箱支架设计及受力体系分析

通过对承台钢套箱支架的设计及受力体系分析，加上合理的施工组织，一方面确保了水中承台的优质、快速施工，加快了承台的施工速度，同时为后续承台的施工总结了经验，为今后水中类似项目施工提供参考。水中承台钢套箱支架使用优势明显，适用范围较广。

1.质量效果

此水中承台钢套箱支架通过在龙江2号大桥水中承台的运用，证明利用钢套箱支架作业承台，方便定位、容易操作，保证了承台的施工质量，目前龙江2号大桥水中承台已经全部施工完毕，经检测质量达标。此水中承台钢套箱支架结构在水中承台的实际运用是成功的。

2.安全效果

作为水中承台施工的平台，此平台简单容易操作，且性能稳定可靠，避免了很多水下作业的风险，为安全施工提供了保障。

3.进度及经济效果

水中承台钢套箱支架结构简易，避免了水下焊接的弊病，加上科学的现场组织，工期短、工效较快，平均每15天完成一个承台，让水中承台的施工显得更加简单、快速、实效，成本低，实现了进度经济的双层效益。为实现整个桥梁的快速施工提供了极大的支持。

总结语

通过对龙江2号大桥大体积承台混凝土施工的研究，一方面确保了该桥大体积承台的施工质量，加快了承台的施工速度，同时为后续大体积承台混凝土施工总结了经验，为今后类似大体积承台混凝土施工提供施工参考。

参考文献：

[1]贺新文.安庆长江大桥主桥2~#墩深水承台钢套箱施工技术[J].中外公路.2007(3)142-145

[2]周立.深水陡岩承台钢套箱围堰施工技术[J].安徽建筑.2008(5)81-81

作者简介：

朱建伟（1976-），工程师，从事项目管理及施工技术管理工作。