厚卵石层深水基础单壁钢套箱施工技术

摘要：常德沅江西大桥主桥斜拉桥主塔基础处于深水厚卵石层，本文针对该桥施工对厚卵石层深水基础单壁钢套箱施工中的挖泥、拼装、下放及封底等内容进行了总结和介绍。

关键词：厚卵石层；单壁钢套箱；拼装；下放；封底

Abstract: The Changde yuan jiangxi bridge pylon cable-stayed bridge foundation is in the deep water and thick gravel layer, this paper does the summary and introduction the contents of the dredging, assembling, decentralization and the back cover in the thick gravel layer foundation single wall steel cofferdam bridge construction.

Key words: thick gravel layer; single wall steel cofferdam; assembling; decentralization; the back cover

中图分类号: TU74文献标识码:A文章编号：2095-2104（2012）

1、工程概述

常德市沅江西大桥位于常德沅江大桥上游约5500m，主桥为48m简支箱梁+（132+264+132）m双塔斜拉桥+9×47m顶推箱梁。

23#、24#主塔承台为六棱形结构，外型尺寸为39.2×13.8×5m，下设2.0m厚C25混凝土封底，承台顶标高均为26.5m。单个承台下设19根ф2.2m的钻孔灌注桩，桩长76.5m。主墩河床中主要为圆砾、卵石层，仅表层存在厚度不大的砂层或淤泥质黏土层。

2、方案选择

2.1 钢围堰比选

方案一：钢板桩围堰

钢板桩围堰施工简单、快捷、成本较低。租赁方便可周转使用。由于是组拼式结构，整体刚度较小，因此其抗水流及冲刷能力差，不宜于在流速较大的情况下使用。由于其本身强度、刚度局限，在承台较深时，需设置强而密的支撑，对后续的承台及墩身施工干扰很大，因此，不宜于在水位较高的情况下使用；厚卵石层钢板桩施工，定位及插打施工较为困难。

方案二：双壁钢围堰

受力条件好自身刚度大但较于单壁钢围堰钢材用量较大。自重较大拼装工作量较大，厚卵石层下沉施工难度较大。

方案三：单壁钢围堰

易于加工制作，自重较小，现场拼装 下放施工方便，但自身刚度较差易变形其抗水流冲击能力和整体性较差，不宜在流速较大的河流中使用。

本桥承台长宽比较大，施工时水位在30m左右水深约为8m，流速不大于2m/s。水压及流速均偏小。对技术难度工期 投入及现场设备条件等诸多因素综合考虑决定采用单壁钢围堰施工方案故采用与承台形状相同的单壁钢套箱形式。

2.2 挖泥工艺选择

方案一：空气吸泥

空气吸泥机的效率决定于供给吸泥器的风量和风压的大小，水的深度及射水器的喷射力。另外对经常移动吸泥机的位置也有很大的关系。水的深度愈深愈好，根据经验：水深2m以下，吸泥效率极差，甚至吸不出水。2-4m效率较好；4-6m以上效果最佳。吸泥量决定于排水量中所含泥砂的浓度；浓度与基土性质和射水器的喷水力，水量，水压及射水位置都有关系。经验工作效率50m3/d。

方案二：长臂挖机挖泥船

长臂挖机挖泥船机械挖泥受地质条件影响较小，水深不宜过深，操作简单人工及机械投入少，但开挖之后工作面平整度较差需进行水下精平。经验工作效率150～200m3/d。

由地质报告显示，23#墩位开挖地层为卵石，中密～密实，卵石粒径2-10cm为主，夹少量漂石，充填部分砂砾。24#墩开挖地层为0.8m厚淤泥质黏土，下部位卵石，中密，夹少量漂石，充填部分砂砾。

开挖方量单个主墩约5000m3，如采用空气吸泥进行开挖则工作效率很难保证工期要求。综合考虑现场条件及工期要求本桥采取18m长臂挖机挖泥船进行开挖，开挖完成之后进行水下精平。

3、钢套箱基本结构

钢套箱分为两节，第一节高11.05m，第二节高1.95m。壁体采用8mmQ235钢板，纵向主梁采用HN800×300，纵向次梁采用HN300×150，环向主梁采用HN800×300，环向次梁采用HN125×60，套箱内支撑采用φ600×8钢管。钢套箱设4个导向点及6个下放吊点。节与节的连接槽钢、块与块封边槽钢之间均用螺栓连接，分块连接处夹止水橡胶条其余连接采用焊接。

4、钢套箱制作

钢套箱在预制场内制作焊接拼装平台，完成后开始放样下料。检查下料合格后在焊接平台上进行面板焊接，焊接时注意控制面板的变形量并采取有效措施控制变形。拼装焊接完成后仔细检查焊接质量及面板平整度。尽量采用对称焊接，对于不对称部位尽量先焊接焊缝量较少的一侧。在焊接主梁时，及连接槽钢时将焊件固定在足够刚度的胎架上，待焊缝冷却后再将焊件放开。为保证拼装质量，采用相邻壁板固定在同一胚架上将连接槽钢连接固定后进行壁体制作。制作完毕检查水密性及进行试拼装，检查无问题进行编号存放。

钢套箱加工按设计图纸分块加工。加工完成的壁体需摆放整齐、清晰编号方便转运、吊装。

5、挖泥及基底处理

水下挖泥采用18m长臂挖机挖泥船进行开挖，在挖机臂上做出高度标尺，根据每天实测水位进行控制开挖标高，为减少回淤等因素影响，开挖标高较设计标高底30cm即18.7m。开挖过程中对基底标高进行实时测量，减少超挖及欠挖现象。开挖完成后对承台范围内用高压水枪进行整平。对钢套箱壁体范围内进行水下精平。水下精平采取人工在钢套箱范围内码放砂袋的形式，首先在钢护筒拼装牛腿上放样出标高用测绳及钢筋制作码放砂袋的标尺，潜水员水下根据标尺的高度及范围进行码放砂袋。钢套箱下放着床后潜水员下水对钢套箱与河床缝隙用砂袋进行塞填。

6、钢套箱下放工艺

6.1 钢套箱下放吊点布置

本围堰下放采用6个200t连续千斤顶同步下放。两个液压泵站分上下游分别控制3个千斤顶。

液压泵站连续千斤顶下放较传统下放工艺有如下优点：

a.具有先进的电液比例控制技术。通过电液比例控制技术，实现液压提升中的同步控制，精度在±1mm 内。

b.在现有的液压系统中，专门设计了对每台油缸的载荷保护，使整体提升更加可靠安全。

c.清晰的模块化设计 针对不同工程的使用要求，综合考虑液压系统的通用性、可靠。

d.双泵、双主回路和双比例阀系统实现连续提升、连续下降和大流量驱动。

6.2 导向装置的安装

由于桩基施工时护筒垂直度及偏位不能达到钢套箱下放进度要求，所以采取利用钢护筒重新安装导向装置。导向采取在钢护筒上附着工36a并加橡胶垫。在流速较低时进行安装，利用铅锤充分控制整个导向装置的垂直度，在水下部分制作相应的楔块使其与钢护筒可靠连接。

导向采取在钢护筒上附着工36a并加橡胶垫。在流速较低时进行安装，利用铅锤充分控制整个导向装置的垂直度，在水下部分制作相应的楔块使其与钢护筒可靠连接。本套箱在4个角点各布置一套导向装置。