1、有底鋼套箱圍堰施工工藝工法(QB/ZTYJGYGF-QL-0204-2011 ) 橋梁工程有限公司張洪偉楊洋 1前言工藝工法概況有底鋼套箱又名鋼吊箱，是為深水高樁承臺施工而設計的臨時隔水結構，在大跨深水橋梁的基礎施工中得到廣泛的應用。工藝原理有底鋼套箱是通過套箱側板和底板上的封底混凝士圍水，為高樁承臺施工提供無水的施工環境。2工藝特點有底鋼套箱與無底鋼套箱相比，受水深的影響相對較小，水流阻力小利于通航、材料用M少，施工工期短，施工難度小。且利用護筒及其它措施定位較為容易、定位精度高；封底混凝士受底板約束，質M易于保證，數M準確；套箱懸掛于支撐系統上，不接觸河床，避免了河床高低不平的影響。3適用

2、范圍適合于高樁承臺，或承臺下為較厚的軟弱士層、且水深流急時，多采用有底鋼套箱作為支撐、防水結構來進行深水基礎施工。4主要技術標準公路橋涵施工技術規范(JTG/T F50 )鐵路橋涵施工規范(TB 10203 )鐵路橋涵工程施工質M驗收標準(TB 10415 )城市橋梁工程施工與質M驗收標準(CJJ 2 )鋼結構設計規范(GB 50017 )5施工方法有底鋼套箱一般均采用先樁后圍堰施工方法，圍堰的安裝主要有墩位組拼和場外組拼兩種。墩位組拼：采用在岸上加工場分塊加工，駁船運輸至墩位處，浮吊或其他吊裝設備分塊吊安，組拼成整體后分節段下沉就位，底板封堵、清理、灌注封底混凝士，抽水、體系受力轉換，承臺混

3、凝士施工場外組拼：采用在岸上加工場分塊加工并組拼成節段，然后整體或分節段拖運至墩位處下沉就位，底板封堵、清理、灌注封底混凝士，抽水、體系受力轉換,承臺混凝士施工。6工藝流程及操作要點6.1施工工藝流程有底鋼套箱主要有墩位組拼和場外組拼兩種，具施工工藝如下：I墩位處安裝拼裝平臺|鋼套箱加j質量檢件一4安裝底板 曳板I安馥內支撐 II水平定位系統及導向系統的，裝I鋼套箱整體下放iI:吊箱平血糾偏及向鎖定封底混凝上澆注抽水、內支撐安裝承臺混凝土澆注圖1施工工藝流程圖6.2操作要點621有底鋼套箱設計1水文地質技術參數的選擇當承臺地面距河床面較高，或承臺以下為較厚的軟弱士層、且水深流急時,目前多采用有

4、底鋼套箱作為防水措施來進行深水基礎施工。2鋼套箱壁板及加勁月力、底板、支撐系統技術參數的選擇鋼套箱壁板結構技術參數按最不利受力狀態計算選取，壁板計算荷載為靜水壓力和動水壓力及風力。沿圍堰高度將側板取出單位水平環體進行受力反洗，壁 板可以看作是由加 勁助支撐的多跨連續梁。根據壁板的計算，可確定豎向加勁助間距。地板主要承受恒載灌注封底混凝士重M,底板由底板、底板吊梁、底板加勁月力構成，底板一般為10mn鋼板，吊梁和加勁助根據計算布設。內支撐系統計算與圍堰板計算相關，所以在側板驗算的同時完成內支撐的計算。3錨錠系統的選擇由于有底套箱是在鉆孔灌注樁完成后的后續工序，只是承臺施工的擋水結構， 它在定位、

5、導向和施工期的穩定都依托于已成群樁。在套箱下沉就位時的導向、定位依靠圍堰自身的結構設計。只在水流較急的施工水域下沉時設置糾偏纜，但僅用于少M的調整。4封底混凝士選擇封底混凝士的選擇條件為吊箱抽水后再高潮位時的抗浮穩定性驗算。5主要驗算項目及驗算方法當吊箱結構尺寸擬定后，根據施工時節段分析進行結構設計驗算，計算內容主要有吊箱拼裝下沉計算、吊箱結構設計計算、封底混凝士施工節段計算、抽水后吊箱抗浮計算。1 ）鋼套箱壁板及加勁助驗算。壁板承受水平荷載。其最不利工況為抽水施工階段，取此工況受力荷載組合進行壁板計算。其受力荷載組合為：風力 +靜水壓力+動水壓力+波浪力荷載。計算時壁板可看作由加勁月力角鋼支

6、撐的多跨連續梁，荷載為均布水壓力q,按塑性結構分析，則計算彎矩取 M二，ql2。選定鋼板厚度，按公式即可確定豎向16加勁助間距，壁板水平助的間距布置用以確定加勁助規格。2）底板主要承受灌注封底混凝士恒載和吊箱靜載，最不利受力工況為封底混 凝士灌注階段。底板荷載：P=混凝士荷載+底板荷載二浮H +G式中浮一一混凝士浮容重；H 混凝士灌注高度；3G 單位面積底板重M。底板結構布置為格構形式。根據格構布置，底板可按雙向板兩端簡支，兩端算。底板梁計算按底板吊桿的設計進行驗算。3)支撐及懸吊系統計算。內支撐系統與套箱側板計算相關，計算思路為作用在兩水平橫助之間的力按簡支計算，得出支座反力作用在豎向大助上

7、，再根據擬定的內支撐的布置進行驗懸吊系統以承受豎向荷載為主，分兩種工況進行驗算。(1)起吊下放是懸吊系統構件計算，計算方法同常規鋼結構計算。(2)承擔灌注的封底混凝士重利用有限元分析各吊桿的受力，確定吊桿 格。4)封底混凝士驗算。(1)封底混凝士強度計算。荷載取值q=水hi-混h+p式中水水的容重；hi計算水深；混混凝士的容重；h封底混凝士厚度；p考慮波浪力作用。將封底混凝士按連續梁模式采用有限元分析方法來計算封底混凝士的拉、剪 驗其是否符合相關要求。拉應力驗算：M = Cf W YM計式中 M 封底混凝士容許彎矩；固定計應力，檢if i 封底混凝士容許拉應力；封底混凝士計算彎矩。剪應力驗算：

8、=Q Y 一A式中Q 封底?!凝士剪力A封底混凝士剪切面積I. I容許剪應力。（2）吊箱在最低水位條件下沿樁身下滑的簡算。K=F/G式中 G 鋼套箱自重、內支撐自重、封底混凝士重、承臺自重；F鋼吊箱所受浮力（浮力計算扣出鋼護筒排開水的體積產生的浮力）、封底混凝士握裹力（握裹系數去 lot/ m）；K安全系數，取 1.1 ? 1.2。（3）鋼套箱抗浮計算。計算抗浮穩定性應考慮在最高水位條件下的浮力沙K式中G鋼套箱自重、內支撐自重、封底混凝士重、封底混凝士握裹力（握裹系數取10t/ m2）;F鋼吊箱所受浮力（浮力計算扣出鋼護筒排出水的體積產生的浮力）；K安全系數，取 1.1 ? 1.2。622鋼套

9、箱加工制造總體要求及精度控制加工制造用的鋼材應滿足以下要求：Q235鋼應符合現行國家標準碳素結構 鋼的規定；Q345鋼應符合現行國家標準低合金結構鋼（GBI591 ）的規定。鋼套箱加工選用的焊條、焊絲必須符合現行國家標準。焊縫檢驗：1焊縫高度的檢驗。焊縫尺寸允許偏差應符合鋼結構工程施工質M驗收規范的規定。檢驗方法：用焊縫M規檢查。2外觀檢驗。所有焊縫均應冷卻后進行外觀檢查，并填寫檢查記錄。所有焊縫不得有裂紋、未熔臺、焊瘤、夾渣、未填滿及漏焊等缺陷，不得有外觀檢查不合格的焊接件，在未返修合格前不得進入下一道工序。3內部質M檢驗。對鋼吊箱下放吊點位置的受力焊縫應沿焊縫進行全長超聲波探傷。對在現場施

10、焊的壁板與底板、底板防撞桁架以及內支撐之間的焊縫進行全長超聲波探傷檢測。檢驗不合格件，在未返修合格前不得進入下一道工序。表1加工精度控制序號項目允許偏差1外形平面尺寸偏差0, +60mm2內口平面尺寸偏差0, +50mm3外形對角線尺寸偏差0, +85 mm4內口對角線尺寸偏差0, +70 mm5壁板傾斜度w H /10006壁板面板平整度 5 mm7高度偏差0, -30 mm8拼裝完成后吊箱軸線偏差 100mm623鋼套箱整體吊裝、分節吊裝鋼套箱整體吊裝：當鋼套箱平面尺寸較小，重M較輕時，采用在岸上加工場分塊加工，然后組拼成整體，整體吊裝至墩位下沉就位。鋼套箱分節吊裝：當鋼套箱整體重M較重，

11、高度較高時，根據吊裝設備的允許吊裝重可以在岸上分塊加工，分節組拼，然后分節吊裝。624鋼套箱拼裝根據拼裝鋼套箱時下方支撐形式的不同，鋼套箱墩位處分塊組拼有兩種形式：1利用已有墩位鉆孔平臺作為拼裝鋼套箱時的支撐。在墩位平臺上拼裝鋼套箱，接高鉆孔灌注樁鋼護筒，在其頂面設起吊分配梁起吊鋼套箱。并將鋼套箱臨時吊掛于鋼護筒支撐牛腿上。拆除墩位平臺，解除臨時吊掛，將鋼套箱緩緩下沉就位。然后轉換吊點，由多根吊桿將鋼套箱吊掛于鋼護筒支撐鋼牛腿上。2以鉆孔灌注樁鋼護筒為拼裝鋼套箱時的支撐。在鉆孔灌注樁鋼護簡上同一水平高度焊接承重牛腿，在牛腿上放置鋼套箱底梁，然后在底梁上鋪設鋼套箱底板，將側板在底板上拼裝成箱體。

12、也可在牛腿上搭設平臺，由駁船將塊件運至平臺上拼裝。在鋼護筒頂面設千斤頂 支架，由千斤頂起吊鋼套箱，割除牛腿，下沉 鋼套箱。此法不需要大型起吊設備，起吊時受周圍環境的影響相對較小。鋼套箱水密試驗鋼套箱每個分塊加工完成后，應對焊縫進行煤油滲透試驗。即用 刷子在焊縫 兩側刷上石灰水，待其干后在套箱內側焊縫刷上煤油，等 30? 60 min后察看套 箱 外側是否有煤油滲透痕跡。試驗檢查不合格的部位應進行補焊，補焊后還須進行復驗。鋼套箱壁板在現場拼裝完成為整體后，對現場拼裝焊縫同樣要求進行煤油滲透試驗，保證套箱壁板整體水密性能良好。鋼套箱測M放線 用全站儀在平臺上將該墩的縱橫軸線放出，并標示于平臺上。在

13、鋼套箱的外壁板上標示出鋼套箱的中心線，下放過程中，嚴格控制壁板中心與平臺上標示的縱橫軸線對齊。鋼套箱下沉1纜索吊機輔助下沉 采用纜索吊機時，不歪拉斜吊，不準在重物上、重物下站人，與 吊運無關人 員隔離索道50m以外。吊離地面20cm停留10min，經檢查無異常情況進行起 運。當運至墩位停留，待停止擺動，徐徐下降，對位后入水。浮吊輔助下沉：鋼圍堰在工廠制作好后拖運至施工現場，然后用駁船運至橋墩位置水域根據設計的吊點，用浮吊宜接起吊鋼套箱下沉就位。將鋼套箱吊掛于鋼護筒頂部所設鋼牛腿上。2墩位作業平臺上簡易設備（鏈條葫蘆、校車等）輔助下沉 當為中小型鋼套箱時，可以將在岸上分塊加工的鋼套箱運至墩位作業

14、平臺上組拼。在鉆孔鋼護筒上設起吊分配梁，起吊鋼套箱，并將鋼套箱臨時懸掛于鋼護簡支撐牛腿上。拆除墩位平臺，解除臨時吊掛.由起吊滑車組將鋼套箱緩緩下沉就位。然后轉換吊點，由多根吊桿將鋼套箱吊掛于鋼護筒支撐鋼牛腿上。3鋼套箱下沉時的糾偏措施 有底鋼套箱下沉時，由于底板上在鋼護筒位置處均設有開孔，底部平面位置 能夠得到控制，下沉過程中控制的主要是頂面平面位置。因此可以用設于平臺上 的鏈條葫蘆等簡易設備通過系于鋼套箱四周的拉環，通過不斷的調整對鋼套箱進行糾偏。鋼套箱定位1水流流速較小時的簡易定位措施 根據水流速度，計算水流沖擊力，在鉆孔平臺每邊 鋼管支撐樁上設置倒鏈葫 蘆，鋼套箱邊下沉，邊用倒鏈葫蘆調整

15、，以調整好套箱水平位置。2水流流速較大時的定位措施 當水流流速較大時，水面以上的水平定位可以用設置于 鉆孔平臺鋼管支撐樁 上的倒鏈葫蘆，對鋼套箱進行水平糾偏。水面以下鋼套箱底部的定位則 通過倒向 滑車，將鋼絲繩一端系于鋼套箱底部的拉環上，一端系于平臺橫梁上的倒鏈葫蘆， 通過倒鏈葫蘆進行調整。鋼套箱底部處理 鋼套箱底板在每個護筒周圍均開有孔，以便于鋼套箱的下放。所 開孔于護筒 之間存在較大的孔隙。當鋼套箱下放到位后，需采用措施將該部分孔隙封堵，防 止在澆注封底混凝士的過程中出現漏混凝士的現象。底板封堵技術屬于鋼套箱施工關鍵技術之一，是后繼施工順利進行的重要保證。鋼套箱封底混凝士施工1封底平臺的設

16、計。 封底平臺作為承臺封底施工的結構設施，其布置原則如下：(1)需保持封底混凝士施工的方便性和安全性。(2)充分利用內支撐及鋼護筒作為支撐，保證結構可靠、經濟。(3)兼顧考慮導管的布設。(4)便于各區域周轉。 封底平臺的主梁根據檢算結果采用型鋼制成，并在鋼護筒頂面 及內支撐頂面 進行搭設。再采用小型型鋼將主梁連接成整體，并在其上鋪設木板形成平臺。2自流平混凝士的設計為減少導管點的布設和增大混凝士的流動性，使封底混凝士表面平整均勻，需進行自流平混凝士的設計。采用雙摻技術，增大砂率，增加膠凝材料用M,使配置的混凝士具有很好的和易性和流動性，具有自流平、自密實的特點。具體性能指標要求如下：(1 )強

17、度不小于設計強度。(2)坍落度18? 25cm (可以根據需要選定)(3)初凝時間不小于通過計算所得的混凝士最終澆注完成需要的時間。7d強度不小于28d強度的90%。3導管的布設。 封底混凝士的澆注方式通常有全高度方向斜面推進和全平面整體均勻 抬高澆 注兩種方式。導管的布置以上述其中一種方式為原則進行布置。導管的布置原則：導管遠離護筒 50cm以上，避免混凝士宜接沖擊封堵板，確 保護筒 周圍混凝士厚度。導管布置半徑 3? 5 m，以此確定導管的數導管的轉移：每根導管口澆注到設計高程后，根據封底混凝士澆注頂高程情況，轉移至較低位置，導管底口距離混凝士頂面15? 20 cm,按照首批混凝士澆注要求

18、進行導管二次封口。4混凝士澆注。(1 )首盤封底混凝士的澆注。 首盤混凝士封口前，用測錘從導管內測出導管下口與套箱底板的距離，調整 為20cm左右。首盤混凝士采用 8m3大料斗。首先通過導管旁大料斗 將導管上方2m 3小料斗裝滿混凝士，關閉大料斗閥門，開始在大料斗內注滿混凝士。大料 斗快裝 滿混凝士時，打開大料斗閥門，同時打開小料斗閥門，泵管不斷放料，完成首盤封底混凝士澆注。封底混凝士下放完后，要求導管埋深0.4? 0.6 m。在導管口及附近布設測點，及時測M其埋深與流動范圍。(2)正常澆注混凝士。 首盤封底成功后，即進入正常澆注階段，此時可將大料斗提走，宜接采用小料斗或導管宜接澆注混凝士。為

19、保證導管出口有一定的埋深，在混凝士澆注順利時盡M不提升導管；需要 提導管 時，采用浮吊或纜吊慢慢提升，提升高度控制在導管底口在混凝士面以下ioocm 提升點處的混凝士高度要勤M勤測，杜絕提漏導管的現象發生，嚴格以實際測M深度為提管依據。澆注位置混凝士高度達到設計要求后，根據監測結果，將導管移至需澆注位置進行循環施工。5封底混凝士高程的控制。 為控制混凝士的澆注高度，同時掌握混凝士的擴散情況，為 導管移位提供依 據，澆注過程中必須加強監測。根據套箱的封底面積，確定測點位置。測點 布置 要保證每根導管和護筒附近布設測點，同時對套箱邊角位置布置測點。測錘采用鋼板焊接成三角錐形。測繩使用前要在水中浸泡

20、48h，校核其長度。混凝士澆注前，沿測點逐點M測初始長度，并在平臺固定位置做出標記，測出平臺高程，作 為控制封底混凝士頂面高程的依據?；炷康捻斆婵刂圃诰喾獾谆炷宽斆嬖O計高程以下20 ? 30cm處，以上部分作為墊層混凝士。鋼套箱抽水及內支撐安裝 對于已安裝內支撐的整體吊裝、分節吊裝的鋼套箱，當封底混凝士強度達到設計強度后，即可封閉鋼套箱上所設的連通管，進行抽水施工。若在承臺施工中，內支撐對其有礙，則需對內支撐進行置換，一般在鋼套箱設計時，內支撐要略高 于承臺頂50cm左 右，盡M避開承臺位置。對于墩位處分塊組拼的鋼套箱，當封底混凝士強度達到設計強度后，即可封 閉鋼套箱 上所設的連通管，進行

21、抽水施工。根據鋼套箱內支撐的設計位置，可以將底層的內支撐用鋼絲繩先下沉至封底混凝士上，并將鋼絲繩引出；然后抽水，當抽水至第一層內支撐時，停止抽水，安裝第一層內支撐，接著抽水安裝內支撐，宜至內支撐安裝完畢，將套箱內水抽干，進行承臺施工。鋼套箱拆除在橋墩灌注出水面后，鋼套箱在承臺頂面50 cm以上部分可拆除回收。根據吊機的起吊重M可分段切割后整體吊出或分塊切割解體起吊拆除。先拆除套箱內、外相干的物件，鑿開吊耳眼孔，由潛水工在外壁板用潛水氧電弧切割作業來實現。每切割一段，潛水工用檢查工具（自作環形鉛筵）檢查一遍，檢查是否割通。當切割完畢，由潛水工再進行一次檢查外壁板剖縫，確認無一漏割后，再由潛水工掛

22、好吊鉤，待潛水工及設備撤離安全地點后，全面進行水域檢查，確認無一障礙后 起吊，運至岸上。當套箱較小 時，在套箱加工時可在承臺頂面以上20cm位置處分節，此處采用螺栓連接，拆除時由潛水工擰掉螺栓即可。7勞動力組織人員配備見表1。表1所需勞動力序號作業組主要作業內容人數技術員技工普工1r技術組施工、技術指導32試驗組各種材料試驗21103作業組鋼套箱拼裝、混凝土施工304鋼筋組鋼筋加工、制作4205模型組鋼套箱加工、制作2306潛水員潛水割除28主要機具設備所需機具設備見表2、3、4、5。表2鋼套箱制作機械及設備表廳P機械及設備名稱規格及型號單位數量備注1等離子切割機LGK-8臺1根據工程里人小確

23、止2電焊機臺6根據工程里人小確止3汽車吊16t臺1根據工程里人小確止4帶鏈滑車5t臺65頂桿自制支46起道機或彎軌器臺17氧氣瓶個10根據工程里人小確止8乙快瓶個10根據工程里人小確止11表3潛水設備（淺水作業）廳P機械設備及名稱規格及型號單位數量備注1手壓空壓機臺1超過45m為深水作業，應配備醫療和減壓設備2潛水空氣壓縮機33.0MPa 0.3m 3臺13潛水服套44救生服套105水下通風設備6輕潛設備套17擴音電話12V部28高壓膠管3.0MPa ? 13 / ? 25m100表4 水下切割設備廳P機械設備及名稱規格及型號單位數量備注1直流弧焊機AX3-300-2臺2帶肩弧焊發電機，河北電

24、焊機廠2石板閘HRT額定電壓500V個2天津低壓電器廠3氧電弧切割水炬24空心切割條CDESS10? 12根據實際需要確定5氧氣瓶根據實際需要確定6氧壓米2.5 ? 25MPa支2柳州自動化儀表廠7電纜m根據實際需要確定8膠管m根據實際需要確定9電焊墨鏡付210橡皮手套絕緣付4表5水上施工設備序號名稱規格、型號力 匕匕單位數量備注1交通船艘根據實際需要選用2打樁船艘根據實際需要選用3拋錨艇艘根據實際需要選用4振動沉樁機臺根據實際需要選用5浮吊艘根據實際需要選用6駁船艘根據實際需要選用7拖輪艘根據實際需要選用12注：采用纜索吊的主要設備詳見纜索吊機相關設計圖紙。棧橋、鉆機平臺的施工設備見相關章節

25、。9質M控制易出現的質M問題有底鋼圍堰施工過程中易出現的質M問題是在鋼圍堰加工以及鋼圍堰 下水拼 裝連接過程中，焊縫質M問題。保證措施外觀檢驗。所有焊縫均應冷卻后進行外觀檢查，并填寫檢查記錄。所有焊縫不得有裂紋、未熔合、焊瘤、夾渣、未填滿及漏焊等缺陷，不得有外觀檢查不合格的焊接件，在未返修合格前不得進人下一道工序。內部質M檢驗。對鋼吊箱下放吊點位置的受力焊縫應沿焊縫進行全長超聲波探傷。對在現場施焊的壁板與底板、底板防撞桁架以及內支撐之間的焊縫進行全長超聲波探傷檢測。檢驗不合格件，在未返修合格前不得進人下一道工序。對加工件的各條焊縫要進行密水試驗。10安全措施主要安全風險分析 有底鋼圍堰主要在水深較大的高墩施工中，水上安全管理是施工的主 要風險 因素，洪水、潮汐、潛水員安全、涌水等。保證措施施工現場內的管理人員、特種作業人員必須持證上崗，對電工、焊工、 塔吊、起重工等工人還要進行培訓、考核，要求持相關證件上崗。大型浮吊、纜索吊等專用設備操作應按安全作業規程嚴格進行，上崗前必須經過專門培訓，考核合格后方可上崗。對安全設施、設備、防護用品等要嚴格進行檢查驗收。加強現場安全管理。1施工現場的布置須符合防火、防爆、防高溫、防雷電、防風、防霧、防墜