1、自浮式鋼底板單壁吊箱圍堰工法,中鐵大橋局集團有限公司 劉華全 2015年3月31日,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,目 錄,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,1.工法產(chǎn)生背景,1.1 工程背景,海上橋梁在非通航孔區(qū)橋跨形式通常設計為整孔預制箱梁，具備承臺數(shù)量大、結構尺寸統(tǒng)一、墩位處水深等工程特點，若采用普通吊箱圍堰施工，需在水下投入大量的圍堰底板且無法回收，需投入吊掛系統(tǒng)進行圍堰下放封底，操作工序復雜，承臺施工工期較長，成本較高。,普通吊箱圍堰,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,1.工法產(chǎn)生背景,為此,需研究一種施工操作簡單，底板可便捷倒用的圍堰施工方案，以便滿足快速施工法

2、要求。在此基礎上提出采用新型吊箱圍堰方案，將圍堰設計成大塊拼裝式；底板設計為自浮式，可水下拆除，能重新倒用；將圍堰內支撐兼做吊掛系統(tǒng)，簡化工序，節(jié)約成本。,自浮式吊箱圍堰,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,1.2 技術難點 自浮式吊箱圍堰施工主要有以下三個技術難點： 如何實現(xiàn)圍堰底板在水下拆除及快速倒用。 如何簡化圍堰吊掛系統(tǒng)，便于圍堰拼裝完成后能迅速下 放并滿足封底砼的承載要求。 如何減小封底砼厚度，以減輕圍堰自重及降低封底成本。,1.工法產(chǎn)生背景,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,1.工法產(chǎn)生背景,1.3 技術水平 “自浮式鋼底板單壁吊箱圍堰” 這項新技術通過了中國中鐵集團有限

3、公司組織的技術鑒定，專家認為“該技術具有創(chuàng)新性，安全可靠,取得了良好的經(jīng)濟和社會效益，可為類似工程施工提供借鑒，總體技術達到了國內先進水平”。,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,2.工法特點,2.1 質量、安全方面,圍堰結構合理，構造簡單，為大塊拼裝結構，減少拼裝接縫及拼裝工作量，提高了承臺砼外觀質量。封底砼平面尺寸與承臺一致，低潮位時封底砼與承臺整齊無臺階，外觀效果好。 圍堰結構受力明確，整體結構安全可靠。圍堰側板采用大塊整體設計，內導梁與側板結合為一體，提高了側板整體剛度；內支撐兼做吊掛分配梁，減少了圍堰拼裝，簡化了作業(yè)工序，縮短了作業(yè)時間；底板四周設有操作平臺，且底板為自浮式，大量

4、拼裝工作在底板平臺上進行，避免了大量的高空作業(yè)，施工人員安全可控。,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,2.2 工期、進度方面,自浮式鋼底板吊箱圍堰是國內首次采用的新型的結構形式，該技術主要體現(xiàn)在其施工便捷，安全高效、經(jīng)濟合理。圍堰底板及其他結構均可全部重復倒用，倒用周期短，平均每套圍堰的倒用周期為12天，而采用普通的單壁吊箱圍堰施工工藝需22天左右，每個承臺施工可節(jié)省工期10天。,2.工法特點,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,2.工法特點,2.3 節(jié)約成本、經(jīng)濟效益方面,采用自浮式鋼底板單壁吊箱圍堰這一新工法進行海上承臺施工，與普通單壁吊箱圍堰施工方案比較，因該圍堰底板可重復拆裝

5、倒用，可大量減少圍堰底板投入，降低施工成本；同時圍堰為整體大塊拼裝式結構，施工周期短，能夠進行快速法施工，縮短了總工期，可大幅度減少項目機械費、管理費及其他固定支出，能為項目創(chuàng)造較大的經(jīng)濟效益。,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,自浮于水上：整個底板分為A、B兩種類型共3塊，塊間采用企口+拉桿拼裝連接。其中A板寬1.76m,長12.2m，B板寬3.68m，長12.2m。B板結構在護筒位置處設置“U”槽，槽口邊距護筒的空隙為15cm。底板連接企口寬度6cm。底板結構在承臺范圍內高度80cm，平面尺寸每邊縮小2mm設計，操作平臺部分高度60cm，底板拼裝成整體后每邊比承臺大1.0m，同時在底

6、板四周設置護欄底座。,圍堰側板共分4大塊，側板間采用螺栓連接，側板與底板間采用銷軸連接。側板設計時將圍堰內導梁與側板加勁梁二合為一，提高了側板整體剛度，減少圍堰拼裝程序，同時側板為整體結構可提高承臺砼的外觀質量。側板在封底砼頂面位置處設置連通孔，以保證封底后圍堰內外水位一致，確保封底砼質量及圍堰施工安全。,底板吊掛結構分牛腿、吊掛扁擔梁及吊掛吊桿結構。牛腿采用HN300150H型鋼，扁擔梁采用2HN300150H型鋼，吊桿為M40螺桿，吊桿與底板間為銷軸連接。整個圍堰設置兩層導向，共16個，導向結構為可調節(jié)結構。,內支撐由水平橫撐和斜撐組成，內支撐與側板間均采用銷軸連接。橫撐采用2HN3001

7、50H型鋼制作，斜撐用2HN450200H型鋼制作，斜撐兼做封底砼施工時吊掛分配梁，封底砼施工時無須另外設計吊掛系統(tǒng)。,底板,側板,內支撐,吊掛、下放,3.工藝原理,3.1 圍堰結構特點,結構計算 作用于圍堰的主要荷載有靜水壓力、水浮力、波浪力、風荷載、承臺自重及承臺澆筑時砼側壓力、封底砼自重。計算工況為以下三種：工況1：低潮位封底砼施工工況；工況2：高潮位圍堰抽水工況；工況3：低潮位承臺施工工況。,封底砼計算 封底砼的主要功能是將圍堰側板與鋼護筒形成一個封閉的整體結構，為承臺施工提供無水施工環(huán)境，同時也是承臺施工的底模板。封底砼計算主要為圍堰的抗浮、抗沉計算，封底砼彎拉強度計算，封底砼與鋼護

8、筒的握裹力計算，封底砼配筋驗算。,圍堰下沉計算 圍堰自重為590kN，底板浮力為800kN，則圍堰下沉配重最小值為210kN。配重塊采用砼預制塊，共5塊，每塊重50kN，其中一塊用吊機吊著用于控制圍堰下沉速度，圍堰下沉系數(shù)為1.01.05。,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,圍 堰 計 算,3.2圍堰結構計算,3.工藝原理,圍堰下沉配重計算 封底砼計算 結構計算,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,關鍵技術創(chuàng)新點,底板自浮、可重復倒用,側板分四塊，與內導梁一體化，拼裝簡便，整體剛度大，承臺外觀質量好,內斜撐兼做吊掛系統(tǒng),銷軸連接，拼拆方便,倒用周期短，施工快速,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施

9、工工藝操作要點,4.1 關鍵技術創(chuàng)新點,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.2 解決的技術難題, 自浮式鋼底板單壁吊箱圍堰新技術，采用自浮式鋼底板，通過有效的分塊、連接處理，成功的解決了普通吊箱圍堰底板無法拆除、倒用這一技術難題。 將圍堰內支撐兼做封底砼施工時吊掛分配梁，封底砼施工時無須另外設計吊掛系統(tǒng)。 利用潮汐期間有利時間，對封底砼進行配筋加強，提高封底砼承載力，減小了封底厚度。,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,4.3.1 自浮式吊箱圍堰施工過程及施工方法,鉆孔平臺拆除后，割除多鋼護筒，在設計標高位置安裝牛腿、吊掛扁擔梁、護筒頂分配梁及導向結構。,4.3 施工工藝操作要點,4

10、.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 吊箱懸掛裝置安裝,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司, 吊箱底板拼裝,底板為自浮式箱型結構，分為3塊，通過企口和精軋螺紋鋼組成整體。首先將中間的底板從外側拖拽至2排護筒中間。,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 吊箱底板拼裝,拼裝底板,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 吊箱底板拼裝,安裝端頭精軋螺紋鋼,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 吊箱底板拼裝,安裝中間精軋螺紋鋼,2020年9月,中鐵大橋局

11、集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 吊箱底板拼裝,底板拼裝完成，潮水上漲后安裝吊桿及抄墊。,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,吊箱底板吊掛完成, 吊箱底板拼裝,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 吊箱側板拼裝,側板分為4塊，與底板采用銷軸連接。先拼裝圍堰短邊側板。,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,拼裝圍堰長邊側板, 吊箱側板拼裝,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,圍堰側板與底板的連接, 吊箱側板拼裝,

12、2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,圍堰拼裝完成, 吊箱內支撐拼裝,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 吊箱壓重下放,下放前安裝圍堰底板與護筒之間的堵漏鋼板，潮水上漲后解除吊掛系統(tǒng)。,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 吊箱壓重下放,吊裝壓重砼塊,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,圍堰下沉, 吊箱壓重下放,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,在圍堰底板上對稱壓重5個5t混凝土塊，使

13、圍堰下放1.95m，將圍堰吊掛于鋼護筒上，精確調整圍堰平面位置后焊接固定。, 吊箱壓重下放,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 封底砼內鋼筋焊接、安裝,低潮時在護筒上焊接錨固鋼筋,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,在底板上鋪彩條布，安裝封底砼內抗彎鋼筋, 封底砼內鋼筋焊接、安裝,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 封底砼澆筑,低潮位時澆筑封底砼,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,封底砼澆筑完成, 封底砼澆筑,2020年9

14、月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 鋼護筒割除、破樁頭、清基坑,封底砼達到強度后，割除鋼護筒，破除樁頭，清理圍堰基坑。,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 側板表面處理,圍堰基坑清理完成后，對側板打磨處理涂刷模板漆，安裝倒角模板。,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 承臺鋼筋安裝,承臺鋼筋安裝,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 承臺鋼筋安裝,承臺鋼筋、墩身預埋鋼筋安裝完成,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點

15、與施工工藝操作要點,承臺砼澆筑,承臺砼澆筑完成,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,吊箱拆除,低潮時拆除側板與底板之間的連接銷軸,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,側板拆除, 吊箱拆除,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,底板精軋螺紋鋼拆除, 吊箱拆除,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,底板拖拽, 吊箱拆除,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,底板出水, 吊箱拆除,2020年9月,中

16、鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點, 底板倒運,底板水上拖拽至下一墩位,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,質 量 控 制,安裝精度,拼裝質量,控制鋼筋、混凝土施工,4.3.2 質量安全保證要點,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,安 全 措 施,建立安全監(jiān)督小組,全部人員持證上崗,風速大于8級不施工,按章施工確保結構安全,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,4.關鍵技術創(chuàng)新點與施工工藝操作要點,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,5.工程應用情況,自浮式鋼底板吊箱圍堰施工工法在

17、廣深沿江高速公路（深圳段）工程的成功實施，為今后水上中小承臺施工作業(yè)及快速法施工和研究提供了寶貴的技術資料，并具有較顯著的經(jīng)濟效益，值得推廣應用。,海上中小高樁 承臺,承臺快速施工,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,5.工程應用情況,適 用 范 圍,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,6.社會經(jīng)濟效益,6.1 直接經(jīng)濟效益,廣深沿江高速公路機場特大橋承臺施工若采用普通單壁吊箱圍堰需投入116套鋼底板，一次性投入底板鋼材1740t，且均不可回收；采用自浮式鋼底板單壁吊箱圍堰這一工法施工后，僅需投入鋼底板215.6t，節(jié)約鋼材約1524.4t，僅從材料投入方面分析，創(chuàng)造的直接經(jīng)濟效益535萬元。,2020年9月,中鐵大橋局集團有限公司,6.2 社會效益,該技術獲得國家發(fā)明專利和中鐵總公司科技二等獎，為今后海上中小承臺施工作業(yè)及快速法施工和研究提供了寶貴的技術資料，創(chuàng)造了較好的社會效益。,6.社會經(jīng)