4有底钢套箱围堰施工工艺工法解析文档格式.docx
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《钢结构设计规范》（GB50017）
5施工方法
有底钢套箱一般均采用先桩后围堰施工方法，围堰的安装主要有墩位组拼和场外组拼两种。
墩位组拼：
采用在岸上加工场分块加工，驳船运输至墩位处，浮吊或其他吊装设备分块吊安，组拼成整体后分节段下沉就位，底板封堵、清理、灌注封底混凝土，抽水、体系受力转换，承台混凝土施工。
场外组拼：
采用在岸上加工场分块加工并组拼成节段，然后整体或分节段拖运至墩位处下沉就位，底板封堵、清理、灌注封底混凝土，抽水、体系受力转换，承台混凝土施工。
6工艺流程及操作要点
6.1施工工艺流程
有底钢套箱主要有墩位组拼和场外组拼两种，其施工工艺如下：
墩位处安装拼装平台
钢套箱加工、质量检查
安装底板、壁板
安装内支撑
水平定位系统及导向系统的安装
钢套箱整体下放
吊箱平面纠偏及竖向锁定
封底混凝土浇注
抽水、内支撑安装
承台混凝土浇注
桩
图1施工工艺流程图
6.2操作要点
6.2.1有底钢套箱设计
1水文地质技术参数的选择
当承台地面距河床面较高，或承台以下为较厚的软弱土层、且水深流急时，目前多采用有底钢套箱作为防水措施来进行深水基础施工。
2钢套箱壁板及加劲肋、底板、支撑系统技术参数的选择
钢套箱壁板结构技术参数按最不利受力状态计算选取，壁板计算荷载为静水压力和动水压力及风力。
沿围堰高度将侧板取出单位水平环体进行受力反洗，壁板可以看作是由加劲肋支撑的多跨连续梁。
根据壁板的计算，可确定竖向加劲肋间距。
地板主要承受恒载灌注封底混凝土重量，底板由底板、底板吊梁、底板加劲肋构成，底板一般为10mm钢板，吊梁和加劲肋根据计算布设。
内支撑系统计算与围堰板计算相关，所以在侧板验算的同时完成内支撑的计算。
3锚锭系统的选择
由于有底套箱是在钻孔灌注桩完成后的后续工序，只是承台施工的挡水结构，它在定位、导向和施工期的稳定都依托于已成群桩。
在套箱下沉就位时的导向、定位依靠围堰自身的结构设计。
只在水流较急的施工水域下沉时设置纠偏缆，但仅用于少量的调整。
4封底混凝土选择
封底混凝土的选择条件为吊箱抽水后再高潮位时的抗浮稳定性验算。
5主要验算项目及验算方法
当吊箱结构尺寸拟定后，根据施工时节段分析进行结构设计验算，计算内容主要有吊箱拼装下沉计算、吊箱结构设计计算、封底混凝土施工节段计算、抽水后吊箱抗浮计算。
1）钢套箱壁板及加劲肋验算。
壁板承受水平荷载。
其最不利工况为抽水施工阶段，取此工况受力荷载组合进行壁板计算。
其受力荷载组合为：
风力+静水压力+动水压力+波浪力荷载。
计算时壁板可看作由加劲肋角钢支撑的多跨连续梁，荷载为均布水压力q，按塑性结构分析，则计算弯矩取。
选定钢板厚度，按公式即可确定竖向加劲肋间距，壁板水平肋的间距布置用以确定加劲肋规格。
2）底板主要承受灌注封底混凝土恒载和吊箱静载，最不利受力工况为封底混凝土灌注阶段。
底板荷载：
式中——混凝土浮容重；
H——混凝土灌注高度；
G——单位面积底板重量。
底板结构布置为格构形式。
根据格构布置，底板可按双向板两端简支，两端固定计算。
底板梁计算按底板吊杆的设计进行验算。
3）支撑及悬吊系统计算。
内支撑系统与套箱侧板计算相关，计算思路为作用在两水平横肋之间的力按简支计算，得出支座反力作用在竖向大肋上，再根据拟定的内支撑的布置进行验算。
悬吊系统以承受竖向荷载为主，分两种工况进行验算。
（1）起吊下放是悬吊系统构件计算，计算方法同常规钢结构计算。
（2）承担灌注的封底混凝土重量。
利用有限元分析各吊杆的受力，确定吊杆规格。
4）封底混凝土验算。
（1）封底混凝土强度计算。
荷载取值
式中——水的容重；
——计算水深；
——混凝土的容重；
——封底混凝土厚度；
——考虑波浪力作用。
将封底混凝土按连续梁模式采用有限元分析方法来计算封底混凝土的拉、剪应力，检验其是否符合相关要求。
拉应力验算：
式中M——封底混凝土容许弯矩；
——封底混凝土容许拉应力；
——封底混凝土计算弯矩。
剪应力验算：
式中Q——封底混凝土剪力；
A——封底混凝土剪切面积；
——容许剪应力。
（2）吊箱在最低水位条件下沿桩身下滑的简算。
K=F/G
式中G——钢套箱自重、内支撑自重、封底混凝土重、承台自重；
F——钢吊箱所受浮力（浮力计算扣出钢护筒排开水的体积产生的浮力）、封底混凝土握裹力（握裹系数去10t/㎡）；
K——安全系数，取1.1～1.2。
（3）钢套箱抗浮计算。
计算抗浮稳定性应考虑在最高水位条件下的浮力
式中G——钢套箱自重、内支撑自重、封底混凝土重、封底混凝土握裹力（握裹系数取10t/㎡）；
F——钢吊箱所受浮力（浮力计算扣出钢护筒排出水的体积产生的浮力）；
6.2.2钢套箱加工制造总体要求及精度控制
加工制造用的钢材应满足以下要求：
Q235钢应符合现行国家标准《碳素结构钢》的规定；
Q345钢应符合现行国家标准《低合金结构钢》（GBl591）的规定。
钢套箱加工选用的焊条、焊丝必须符合现行国家标准。
焊缝检验：
1焊缝高度的检验。
焊缝尺寸允许偏差应符合《钢结构工程施工质量验收规范》的规定。
检验方法：
用焊缝量规检查。
2外观检验。
所有焊缝均应冷却后进行外观检查，并填写检查记录。
所有焊缝不得有裂纹、未熔台、焊瘤、夹渣、未填满及漏焊等缺陷，不得有外观检查不合格的焊接件，在未返修合格前不得进入下一道工序。
3内部质量检验。
对钢吊箱下放吊点位置的受力焊缝应沿焊缝进行全长超声波探伤。
对在现场施焊的壁板与底板、底板防撞桁架以及内支撑之间的焊缝进行全长超声波探伤检测。
检验不合格件，在未返修合格前不得进入下一道工序。
表1加工精度控制
序号
项目
允许偏差
1
外形平面尺寸偏差
0，+60mm
2
内口平面尺寸偏差
0，+50mm
3
外形对角线尺寸偏差
0，+85mm
4
内口对角线尺寸偏差
0，+70mm
5
壁板倾斜度
≤H／1000
6
壁板面板平整度
≤5mm
7
高度偏差
0，-30mm
8
拼装完成后吊箱轴线偏差
±
100mm
6.2.3钢套箱整体吊装、分节吊装
钢套箱整体吊装：
当钢套箱平面尺寸较小，重量较轻时，采用在岸上加工场分块加工，然后组拼成整体，整体吊装至墩位下沉就位。
钢套箱分节吊装：
当钢套箱整体重量较重，高度较高时，根据吊装设备的允许吊装重量，可以在岸上分块加工，分节组拼，然后分节吊装。
6.2.4钢套箱拼装
根据拼装钢套箱时下方支撑形式的不同，钢套箱墩位处分块组拼有两种形式：
1利用已有墩位钻孔平台作为拼装钢套箱时的支撑。
在墩位平台上拼装钢套箱，接高钻孔灌注桩钢护筒，在其顶面设起吊分配梁起吊钢套箱。
并将钢套箱临时吊挂于钢护筒支撑牛腿上。
拆除墩位平台，解除临时吊挂，将钢套箱缓缓下沉就位。
然后转换吊点，由多根吊杆将钢套箱吊挂于钢护筒支撑钢牛腿上。
2以钻孔灌注桩钢护筒为拼装钢套箱时的支撑。
在钻孔灌注桩钢护简上同一水平高度焊接承重牛腿，在牛腿上放置钢套箱底梁，然后在底梁上铺设钢套箱底板，将侧板在底板上拼装成箱体。
也可在牛腿上搭设平台，由驳船将块件运至平台上拼装。
在钢护筒顶面设千斤顶支架，由千斤顶起吊钢套箱，割除牛腿，下沉钢套箱。
此法不需要大型起吊设备，起吊时受周围环境的影响相对较小。
6.2.5钢套箱水密试验
钢套箱每个分块加工完成后，应对焊缝进行煤油渗透试验。
即用刷子在焊缝两侧刷上石灰水，待其干后在套箱内侧焊缝刷上煤油，等30～60min后察看套箱外侧是否有煤油渗透痕迹。
试验检查不合格的部位应进行补焊，补焊后还须进行复验。
钢套箱壁板在现场拼装完成为整体后，对现场拼装焊缝同样要求进行煤油渗透试验，保证套箱壁板整体水密性能良好。
6.2.6钢套箱测量放线
用全站仪在平台上将该墩的纵横轴线放出，并标示于平台上。
在钢套箱的外壁板上标示出钢套箱的中心线，下放过程中，严格控制壁板中心与平台上标示的纵横轴线对齐。
6.2.7钢套箱下沉
1缆索吊机辅助下沉
采用缆索吊机时，不歪拉斜吊，不准在重物上、重物下站人，与吊运无关人员隔离索道50m以外。
吊离地面20cm，停留10min，经检查无异常情况进行起运。
当运至墩位停留，待停止摆动，徐徐下降，对位后入水。
浮吊辅助下沉：
钢围堰在工厂制作好后拖运至施工现场，然后用驳船运至桥墩位置水域根据设计的吊点，用浮吊直接起吊钢套箱下沉就位。
将钢套箱吊挂于钢护筒顶部所设钢牛腿上。
2墩位作业平台上简易设备（链条葫芦、铰车等）辅助下沉
当为中小型钢套箱时，可以将在岸上分块加工的钢套箱运至墩位作业平台上组拼。
在钻孔钢护筒上设起吊分配梁，起吊钢套箱，并将钢套箱临时悬挂于钢护简支撑牛腿上。
拆除墩位平台，解除临时吊挂．由起吊滑车组将钢套箱缓缓下沉就位。
3钢套箱下沉时的纠偏措施
有底钢套箱下沉时，由于底板上在钢护筒位置处均设有开孔，底部平面位置能够得到控制，下沉过程中控制的主要是顶面平面位置。
因此可以用设于平台上的链条葫芦等简易设备通过系于钢套箱四周的拉环，通过不断的调整对钢套箱进行纠偏。
6.2.8钢套箱定位
1水流流速较小时的简易定位措施
根据水流速度，计算水流冲击力，在钻孔平台每边钢管支撑桩上设置倒链葫芦，钢套箱边下沉，边用倒链葫芦调整，以调整好套箱水平位置。
2水流流速较大时的定位措施
当水流流速较大时，水面以上的水平定位可以用设置于钻孔平台钢管支撑桩上的倒链葫芦，对钢套箱进行水平纠偏。
水面以下钢套箱底部的定位则通过倒向滑车，将钢丝绳一端系于钢套箱底部的拉环上，一端系于平台横梁上的倒链葫芦，通过倒链葫芦进行调整。
6.2.9钢套箱底部处理
钢套箱底板在每个护筒周围均开有孔，以便于钢套箱的下放。
所开孔于护筒之间存在较大的孔隙。
当钢套箱下放到位后，需采用措施将该部分孔隙封堵，防止在浇注封底混凝土的过程中出现漏混凝土的现象。
底板封堵技术属于钢套箱施工关键技术之一，是后继施工顺利进行的重要保证。
6.2.10钢套箱封底混凝土施工
1封底平台的设计。
封底平台作为承台封底施工的结构设施，其布置原则如下：
（1）需保持封底混凝土施工的方便性和安全性。
（2）充分利用内支撑及钢护筒作为支撑，保证结构可靠、经济。
（3）兼顾考虑导管的布设。
（4）便于各区域周转。
封底平台的主梁根据检算结果采用型钢
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