２０１６年第１ １期 （总第３６２期） 嘲黧两熊搀 （ＣｕｍｕｌａｔｉｖＮＯ．ｅｔｙＮＯ１１．２０１６ ３６２） ．墩柱式桩基系梁拆装式钢吊箱围堰设计与施工 叶绍其邓小刚 （中铁大桥局集团第五工程有限公司，江西九江３３２００１） 摘要：文章通过对武宁西海大桥有水下系梁的结构形式研究，研制了一种可拆装的新型钢吊箱围堰。该围堰 钢结构由底板、侧板及吊挂结构组成，可分块制造；结构轻巧，可整体拼装后，浮运至设计位置安装；构件 之间均采用销轴或螺栓连接，拆装方便；施工周期短，倒用方便。 关键词：吊箱围堰；水下系梁；拆装式；墩柱式桩基；桥梁建设 文献标识码：Ａ 中图分类号：Ｕ６５６ 文章编号：１００９—２３７４（２０１６）１１—００９９—０３ ＤＯＩ：１０．１３５３５／ｊ．ｃｎｋｉ．１１—４４０６／ｎ．２０１６．１１．０４９ １概述 １．１工程概况 ３围堰结构设计 ３．１ 围堰特点 ３．１．１ 结构特点。吊箱围堰由底板结构、侧板结 构、吊挂结构和封底混凝土四个部分组成。底板共一 块，两端为圆弧形，倒／ 字结构，两侧设置销孔，通过 销轴与直侧板相连。侧板分为六块整体模板，其中直侧 板两块，两侧设置螺栓孔与弧形侧板连接，下端设置销 孔与底板销接，上端与吊挂结构销接，同时兼作系梁侧 模板；弧形侧板四块，分为正反两种。正反侧板之间通 过销轴连接。吊挂扁担梁通过销轴与直侧板连接，兼做 横向连接系使用。 ３．１．２施工特点。与其他吊箱围堰相比本围堰主 要有三个显著特点：一是本围堰结构总体重量轻，可在 岸上整体拼装再运至设计位置整体起吊下放，不需要大 型浮吊就能满足施工要求；二是本结构各构件支架大多 采用销轴连接，拆除方便，可完全倒用；三是直接利用 围堰侧板和钢护筒作为系梁模板，可大大减少材料投入 和缩短施工周期。见图１： 武宁西海大桥跨越柘林水库，北接柘林水库孤山， 南接窑圾岛，起讫桩号为Ｋ４＋０３５．５～Ｋ５＋０８４．５，全长 １．０４９ｋｍ。上部结构采用预应力混凝土先简支后连续Ｔ 梁。全桥共有水上基础５０座，基础结构形式为由两根墩 柱式桩基和一根水下系梁结合而成的门式结构。系梁顶 标高６３．Ｏｍ，尺寸为１．５ｍ×１．８ｍ和１．８ｍＸ２．Ｏｍ两种，对应 钢护筒直径分别为２．３ｍ和２．５ｍ。 １．２水文 桥址区柘林水库水深７．７～ｌ７．８０ｍ，库区水位可控， 最高水位标高６３．０ｍ，最低水位低于系梁底。水库主要接 受大气降水和相邻分叉支流补给，库区水位一定程度上 受大气降水影响，大雨可能会导致水位快速上升。 ２设计要求 （１）项目工期紧张，需要一个操作简单、倒用便 捷的施工方案，以实现快速施工； （２）尽量利用围堰 结构作为系梁模板，以减少成本投入。 一循环掘进工作。 ４结语 在Ｋ６＋７８０隧道开挖施工中，铣挖法适合于中低硬 ３施工机械配置 针对不同岩层硬度、铣挖刀片磨耗率、作业空间的 大小，采用不同的机械组合。钻孔采用两台履带式液 度的岩石，而劈力机配液压破碎锤适合于中硬岩石开挖 作业；一台ＥＲ１５００－１ｓ铣挖机工效可达１５￣２０ｍ ／ｈ，在 有振动和噪声限制的地区采用机械法开挖施工不但振动 小、噪声低，而且安全环保。 压潜孔钻。岩石劈裂机单洞取９台，每台配置４把劈裂枪 头、１个油泵。破碎锤采用金山重工ＪＳＢ２８００Ｓ型，安装 在小松３６０挖掘机上。隧道开挖作业施工机械设备组合 如表ｌ所示。 袁１ 庠号 设备名称 韬向铣挖 纵向铣挖头 渡压磬孔锗 参考文献 ［１］公路工程技术标准（ＪＴＧ ＢＯ１—２００３）【ｓ】． 【２Ｊ公路隧道施工技术规范（ＪＴＪ Ｆ６０—２００９）［ｓ］． ［３】公路隧道设计细则（ＪＴＧ／Ｔ Ｄ７０—２０１０）【ｓ】． 作者简介：童峥嵘，男，湖南岳阳人，中国水利水电第 十四工程局有限公司广东分公司工程师，研究方向：水电、公 路、铁路和市政施工技术管理。 单位 数量 白 台 甘 型号绒规格 蚤＿主 １臼罾用 攘窄邵位钱挖 遣孔 祜石劈露＝ｆ机 白 岩鄯ＹＤ—ｇ０１１ 舍油泵ｌ８个、劈烈艳头Ｔ２干 醣碎镭控机 ｝窆掘机 台 自 小枯３６０ 金山重工ＪＳＪＢ２８００￣ 破碎省石 安装铣拄头 扒＿擅 （责任编辑：小．燕） ｑ９． ｌ，２蹈堪盘蔷删｛１－－＂Ｉ） １／２围堆立面嚣（２一 ＾ｊ 口 齄 ｔ６ ｌ＊ ２－ ￡堡壁壹生 ！ ：十 位 鲢 ：蠛糕髓蛐螂 一 牡 图１吊箱围堰总体布置图（单位：ｍｍ；标高：ｍ） ３．２底板结构 底板共一块，面板为６ⅡⅡｎ钢板，小加劲肋为［８槽钢， 间距３７ｃｍ；大加劲肋采用２［１４ｂ型钢，间距８５ｃｍ。大加劲 肋两侧设置销孔，通过销轴与直侧板相连。两端为弧形 边，倒八字结构，以便抛添砂袋浇筑封底混凝土。 ３．３侧板结构 直侧板面板为６ｍｍ钢板，水平加劲肋为［８槽钢，竖 向间距４０ｃｍ；背带采用２［１４ｂ型钢，间距８５ｃｍ。每根背 带底部均设置销孔，顶部两侧型钢上设置吊挂销孔。 弧形侧板面板为６ｍｍ钢板；竖向加劲肋为［８槽钢，每对 应圆心角ｌ５。弧长处设置一道；横向加劲肋采用２［８槽 钢，竖向间距８０ｃｍ。弧形侧板分为正反两种，仅连接处 不同。正反弧形侧板之间通过销轴连接，弧形侧板与直 侧板之间通过螺栓连接。见图２： 图２弧形侧板结构图 ３．４吊挂结构 吊挂结构由牛腿和扁担梁组成，牛腿采用２Ｉ２０ｂ型 钢焊接。扁担梁采用２１２８ｂ型钢，下部焊接耳板，设置 销孔。扁担梁与直侧板通过销轴连接。浇筑封底混凝土 时无需另设吊挂结构。 ３．５封底混凝土 封底混凝土采用Ｃ３０水下混凝土，厚度为０．６ｍ。 ３．６连接设计 ３．６．１直侧板底板连接。在侧板和底板连接处型钢 上开 ３１ｍｍ的孔，并用Ｍ３０螺栓销接侧板与底板。销接后 保证直侧板能够自由转动，方便围堰的拆除，见图３。 ３．６．２直侧板与弧形侧板连接。直侧板与弧形侧板 通过螺栓连接。在连接型钢上开 ２８ｎ￣Ｌ，上Ｍ２７螺栓。 ３．６．３正反弧形侧板之间连接。为了方便围堰整 一１Ｏ０一 体拆装和倒用，将弧形侧板分为正反两块，通过Ｍ２７螺 栓连接。连接后保证弧形侧板能绕连接轴自由转动。在 两块弧形侧板连接处设置密封橡胶垫，以保证拼装完成 后围堰的水密性，见图４。 图３底板与直侧板连接图（单位：ｆｉｌｍ） 图４弧形侧板之间连接图（单位：ｈｉｍ） ４结构计算 ４．１封底混凝土计算 封底混凝土厚度为０．６ｍ，抗浮和抗沉计算中混凝土 与钢护筒之间的握裹力取０．１２ＭＰａ计算。 ４．１．１ 围堰抗浮计算。围堰抗浮计算工况为高水 位抽水工况，主要荷载有围堰自重、封底混凝土自重、 混凝土与护筒的握裹力及水浮力。经计算在抽水工况下 整体抗浮安全系数为３．２。 ４．１．２ 围堰抗沉计算。围堰抗沉计算工况为低水 位浇筑系梁工况，主要荷载有围堰自重、封底混凝土自 重、混凝土与护筒的握裹力及系梁砼白重。经计算在浇 筑系梁工况下整体抗沉安全系数为１．１ １。 ４．２各构件受力计算 ４．２．１计算荷载。根据工程水文、气候条件和围 堰的施工工艺，作用于围堰上的主要荷载有静水压力、 水浮力、系梁自重及浇筑系梁时混凝土侧压力、封底混 凝土自重。 ４．２．２计算工况。 工况１：高水位抽水工况：此工况不利荷载有封底 混凝土白重、围堰自重、水浮力及静水压力。 工况２：低水位浇筑系梁混凝土工况：此工况最不利 荷载有封底混凝土自重、围堰自重及系梁混凝土自重。 ４．２．３ 内力计算。围堰结构内力采用整体模型建 模计算，计算结果见表１： 表１围堰内力计算结果 注：侧板包括直侧板和弧形侧板。 从表１计算结果可知围堰结构内力在各工况下均满 足规范要求。通过表１分析工况２为该围堰结构的控制 工况。 ５围堰施工 ５．１ 围堰的拼装与安装 围堰在工厂加工好后运至码头并拼装成整体，再利 用船舶将围堰运输至设计位置。利用水上浮吊整体下放 围堰，当围堰底板下放到牛腿底标高以下时，临时吊挂 围堰。在设计位置焊接牛腿。继续下放围堰至设计位 置，并将吊挂分配梁与牛腿焊牢。 ５．２封底混凝土浇筑 向围堰内倒八字凹槽内抛填砂袋，利用导管法浇筑 封底混凝土。混凝土强度等级为Ｃ３０，厚度０．６ｍ，见图５： 图５砂袋位置示意图 ５．３系梁混凝土浇筑 待封底混凝土达到设计强度９０％后，围堰内抽水直 至抽干。在钢护筒上系梁对应位置开口，绑扎系梁钢 筋，利用围堰直侧板和钢护筒作为系梁模板浇筑系梁混 凝土。 ５．４围堰的拆除与倒用 ５．４．１系梁混凝土强度达￣１Ｊ７０％以后，解除弧形侧 板与直侧板之间的螺栓连接，并将弧形侧板向两侧转 动，利用浮吊沿护筒垂直吊出弧形侧板并倒用至下一位 置，见图６： 图６弧形侧板拆除示意图 ５．４．２用浮吊吊挂直侧板后解除直侧板与吊挂分 配梁之间的连接，整体下放直侧板和底板。从一侧拉出 直侧板和底板，倒用至下一位置。最后拆除吊挂分配梁 和牛腿，见图７： 邀 步蠢一样骑直棚板 挂结扮连接，下最直镧植 横．稍用尊吊从一捌拉岛 和滕扳． 主筻板和赢板． 图７直侧板和底板拆除示意图 ６结语 （１）将直侧板与底板之间连接设计为销接，在工 厂加工，制造拼装和拆除非常方便，且拆除不损伤原结 构，方便倒用； （２）将弧形侧板分成正反两部分，正 反弧形侧板之间采用销轴连接，拆除倒用非常方便： （３）直接采用围堰侧板和钢护筒作为系梁模板，可以 减小模板投入和模板安装时间。 参考文献 ［１】钢结构设计规范（ＧＢ ５００１７—２００３）［ｓ】． ［２］周水兴，何兆益，邹毅松，等．路桥施工计算手册 【Ｍ］．北京：人民交通出版社，２０１４． （责任编辑：小燕） ．１０１．