水中钢吊箱承台施工工法Word文件下载.docx
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下沉阶段；
封底混凝土施工阶段；
抽水后承台施工阶段。
②根据水文资料分析，确定钢吊箱施工水位为及钢吊箱的高度。
一般钢吊箱的高度比最高水位高1.0—1.5m。
③结构设计条件综合各工况条件、水位条件确定钢吊箱结构设计条件。
④封底混凝土的厚度根据钢吊箱的自重、封底混凝土重、浮力、喇叭口混凝土与护筒的粘结力计算确定。
（3）结构型式
根据钢吊箱使用功能，将其分为侧板、底板、内支撑、吊挂系统四大部分。
其中，侧板、底板是吊箱围堰的主要阻水结构，根据现场及设计情况,宜选用单壁侧板结构（见图１）。
①吊箱底板：
由底模托梁和底模组成，底模为肋板式焊接结构，喇叭口位置根据
\
护筒位置确定（施工时根据桩位实测偏差可做适当调整），内径比护筒直径大400mm以上，喇叭口上部设计一圈与封底混凝土高度一致的钢板，作为封底混凝土喇叭口的腹板，喇叭口下部设置φ8钢筋一圈并焊接弯钩防止袋装料滑下水中。
②侧板：
采用单壁结构，为肋板式焊接结构，由型钢和钢板焊接而成。
侧板与侧板连接采用螺栓、拉杆及钢楔杆连接，侧板与底板采用螺栓连接，宜用加长套筒在水上拆卸。
③吊箱内支撑：
内支撑由内圈梁，水平撑杆及竖向支架三部分组成。
内圈梁根据侧板受力情况按不同的高程设计，在吊箱侧板的内侧形成水平环，安装在侧板内壁竖向支撑上。
内圈梁的作用主要是承受侧板传递的荷载，并将其传给水平撑杆。
水平撑杆一般设计为井字、十字等结构，杆端焊接钢板用螺栓与内圈梁连接成一体，水平撑杆各杆间宜焊接在一起。
竖向支架底端焊接到底板上，上端与水平撑杆焊接。
竖向支架的作用主要是支撑水平撑杆。
④吊箱吊挂系统：
吊挂系统由扁担梁、吊杆及钢护筒组成，吊挂系统的作用是承担吊箱自重及封底混凝土的重量。
扁担梁2排，均设在钢护筒顶，由2根拆装梁或型钢加工成一排扁担梁，焊接在护筒顶部。
扁担梁的作用是支承吊杆并将吊杆荷载传递给钢护筒。
吊杆：
吊杆是由φ32mm精轧螺纹粗钢及与之配套的连接器、螺帽组成,共8根吊杆，吊杆下端固定到侧板的内圈梁上，上端固定到吊挂系统的扁担梁上。
吊杆的作用是将吊箱自重及封底混凝土的重量传给扁担梁。
⑤下沉起吊系统：
起吊系统由吊点、吊杆、千斤顶组成，吊点分上吊点、下吊点，上吊点设在扁担梁上，下吊点设在吊箱上层内圈梁上，上、下吊点共8个。
⑥吊箱定位系统：
钢吊箱下沉入水后受流水压力的作用，吊箱围堰会向下游漂移，为便于调整吊箱位置，确保顺利下沉，在吊箱侧板内壁与钢护筒之间设上下两层导向系统，每层8个导向。
（4）设计计算
①荷载取值依据由《铁路桥涵设计规范》（TBJ-96）荷载组合；
水平荷载：
∑Hj＝静水压力+流水压力+风力+其他；
竖直荷载：
∑Gj＝吊箱自重+封底混凝土重+浮力+其他；
其中：
单位面积上的静水压力按10KN/㎡计，水压随高度按线性分布；
流水压力按桥址处实测流速，风速很小，在此可忽略；
封底混凝土容重;
γ=24.5KN/m3；
水的浮力:
γ=10KN/m3。
②计算内容:
A吊箱装下沉计算；
B吊箱结构设计计算；
C封底混凝土施工阶段计算；
D抽水后吊箱计算。
③计算综合工况条件分析和计算内容，对钢吊箱各部分取最不利受力
工况进行计算。
A底板主要承受封底混凝土重量和吊箱自重。
荷载组合为混凝土自重
+吊箱自重+浮力，此外，还要对吊箱入水时底板受力情况进行复算。
吊箱吊挂系统与底板一起进行验算。
B侧板以承受水平荷载为主，最不利受力工况为抽水阶段，侧板计算
包括竖肋、水平加劲肋、面板、竖肋拼接处及焊接的内力、变形及应力计算。
另外，还要对吊箱逐层入水及承台施工等阶段侧板受力情况进行复算。
内支撑系统与侧板计算，在侧板验算的同时完成验算。
C吊箱下沉阶段主要与吊箱自重有关，以完成下沉时为最不利进行计算控制，并据此计算结果设计吊点、吊杆。
D抗浮计算分两个阶段：
一个阶段是吊箱内抽完水后灌筑承台混凝土前；
吊箱自重+封混凝土自重+粘结力>
浮力。
另一个阶段是浇筑完承台且混凝土初凝前；
吊箱自重+承台混凝土重+封混凝土自重<
粘结力+浮力。
E封底混凝土强度验算：
要验算封底混凝土周边悬臂时的拉应力和剪应力，以及中间封底混凝土的拉应力和剪应力。
2）钢吊箱就位技术
采用接长护筒，用扁担梁、千斤顶及精轧φ32mm螺纹钢吊装钢吊箱就位。
接长钢护筒，用浮吊将运至承台附近的钢吊箱吊至承台的位置，并下放至平常水位高0.5m处，同时在护筒上设焊接临时吊点，将吊箱固定在钢护筒上，利用临时支撑将钢吊箱内壁与钢护筒固定，使钢吊箱与每个护筒临时连接为整体，灌注封底混凝土。
在护筒顶部安装就位扁担梁，在就位扁担梁上每个端头安装2台500KN千斤顶及精轧φ32mm螺纹钢吊杆，一根精轧φ32mm螺纹钢通过扁担梁预留孔位于2台千斤顶的中间，承压板通过精轧φ32mm螺纹钢安装在千斤顶上部用螺帽固定，另一根精轧φ32mm螺纹钢通过扁担梁另一预留孔、穿心承压板用螺帽固定，两根精轧φ32mm螺纹钢下端与钢吊箱上部内侧板支撑圈梁吊装孔用螺帽连接，经测量检位置合格后，在护筒周边制作定位方向架焊接在内支撑上，是钢吊箱在下沉过程中慢慢沿导向定位架下沉到设计部位。
钢吊箱就位时，先将两承压板上的精轧φ32mm螺纹钢螺帽松开，拧紧千斤顶回油阀，将千斤顶升到较高位置，拧紧承压板上的螺帽，将千斤顶同时慢慢升高0.5~1.0cm，拆除浮吊，完成重力的转化，使钢吊箱的自重由扁担梁、千斤顶及精轧φ32mm螺纹钢吊杆承担，然后慢慢打开千斤顶的回油阀，千斤顶受钢吊箱的重量也随之慢慢下沉，千斤顶快降落到最低位置时，拧紧千斤顶回油阀，同时拧紧松开的另一根精轧φ32mm螺纹钢螺帽后，再次打开千斤顶回油阀，使千斤顶降到最低位置，将钢吊箱的重量转化到另一根精轧φ32mm螺纹钢吊杆及扁担梁上，松开千斤顶上承压板上螺纹钢的螺帽，关闭千斤顶回油阀，将千斤顶升高，反复如此操作，将钢吊箱下沉到设计标高，误差不大于1mm。
当浮力大于钢吊箱重量时，可用抽水机往钢吊箱内抽水，使钢吊箱下沉到设计部位。
为保证钢吊箱的下沉速度和位置，操作时，使钢吊箱下沉速度稳定，就位准确，必须由专人指挥，8人同时作业。
3、施工要点
（1）钢吊箱围堰的加工与制作
根据设计图纸，钢吊箱围堰结构尺寸，包括侧板、底板和支撑结构、吊箱围堰分块制作组装成型。
①放样及下料
A按设计图纸进行放样及下料：
并应根据工艺要求预留焊接收缩余量及切割加工余量。
B切割：
切割前应将钢材表面切割区域内的铁锈、油污等清除干净，采用气割或其它设备切割，切割后断口不得裂纹，并清除边缘上的熔瘤和飞溅物等。
C矫正：
为保证焊接质量，在焊接前，对切割后的部件进行矫正，使其满足设计要求。
②加工
A按设计图纸加工，底板、侧板采用焊接成型，确保设计要求的焊缝高度，焊缝长度。
连接孔直径比连接螺栓大1mm，吊装孔直径大2mm。
B钢吊箱采用分件制作，它的几何尺寸、形状及其构架的安装是否正确，对组装十分重要，所以，必须采取相应的措施，使之控制在公差范围内，提高组装质量。
③组装
（1）在岸边选择平坦、坚实的地方进行组装。
在组装前，对组装场地进行测量，采用机械或人工整平压实。
（2）在整平夯实的组装场地安放槽钢，用水平仪测量调整平，将拼装好的底板用吊车吊放在槽钢上，确保底模安放平整后，用吊车吊装侧模在底模上进行安装，检查侧板与侧板连接处胶皮止水带安放是否正确，检查合格后，将侧板与底板和侧板与侧板用螺栓连接并拧紧螺栓。
（3）在钢吊箱内按设计图纸安装纵横支撑和斜支撑。
拧紧拉杆，打紧契杆并将上端与侧模点焊。
（4）将组装完毕并检验合格的钢吊箱吊装在运输船上，运至承台附近，做好吊装准备。
（2）拆除桩基作业施工平台
桩基施工完成后利用浮吊将平台上钻机吊离。
拆除水上钻孔工作平台。
（3）搭设吊箱施工作业平台
利用钢管定位桩，搭设钢吊箱施工作业平台，平台高度根据施工水位情况决定。
（4）安装钢吊箱围堰
①接长护筒。
测量护筒顶面标高和偏位情况，根据安装钢吊箱围堰设计的护筒高度，计算接长钢护筒的高度，使接长后的护筒顶面在同一水平面。
先将护筒顶部清洗干净，并除锈后，用浮吊将需要接长的钢管吊到护筒顶部对接，先采用点焊将其连接，测量护筒偏位和护筒中心偏差符合标准后，再进行分层焊接，确保焊缝的高度。
②吊箱作业平台搭设完毕，钢护筒接长后，用浮吊将组装好运至承台附近的钢吊箱吊至承台的位置，并下放至平常水位高0.5m处，同时在护筒上设焊接临时吊点，将钢吊箱固定在钢护筒上，利用临时支撑将钢吊箱内壁与钢护筒固定，使钢吊箱与每个护筒临时连接为整体。
③浇注封底砼，将侧板与底板接缝密封，同时封底砼又可平稳加重主体，还可以起到加固底板的作用。
喇叭内填塞袋装砼干料，喇叭口在制作时应焊接一圈Φ8钢筋制作的弯钩，防止袋装料滑入河中。
④在钢护筒顶部顺桥向安装就位扁担，在扁担上安装千斤顶和精制螺纹钢，拆除钢吊箱内壁与护筒临时支撑，安装就位导向定位架。
⑤待封底混凝土凝固后，利用精轧螺纹钢及穿心千斤顶将钢吊箱及封底混凝土下沉至设计高程，测量后进行定位。
调整8根精轧螺纹钢控制好吊箱底部高程后定位，用支撑将吊箱内壁与护筒连接，固定好吊箱平面位置，潜水员下到喇叭口处将较大的空隙填塞好。
⑥吊箱就位完毕，浇注C50水下砼封喇叭口。
采用泵送砼，出料口使用软管，既便于施工操作，又能保证封喇叭口的质量，砼中可适量掺入早强剂。
在喇叭口砼未达到70%强度以前，涨潮时必须注意控制好吊箱内外水位差，以免砼被水压力击穿。
⑦封喇叭口3天后抽水，为保证尽量将水抽干，利用砼封底时预留集水坑，用φ40mm钢管接出吊箱外与水泵连接。
若有渗漏用棉纱、桐油、灰膏、堵漏王将较大的渗漏处堵住。
较小的砂眼渗漏用铆钉封堵，使吊箱达到不渗漏的要求。
⑧堵漏完成后，待混凝土达到一定强度后，慢满打开千斤顶回油阀，拆卸精轧螺纹钢和千斤顶，将承重体系由钢护筒顶面转换至桩基护筒外壁与封底混凝土的摩阻力上。
然后拆卸护筒顶部扁担，割除钢护筒。
（5）承台施工
凿除桩头。
破桩头时先将钢筋凿出搬弯，然后在设计桩顶标高处将桩头凿断，用钢丝绳整个吊出，可以提高桩头凿除的效率。
对底板用砂浆进行找平并测量底板高程后，开始绑扎承台钢筋，设置后续施工所用的预埋件。
用输送泵灌注承台混凝土，泵送混凝土的坍落度根据泵送距离，宜控制在12～16cm，并加入适量的泵送剂，砂率为40～45%。
在钢吊箱上部安装漏斗及串通，移动漏斗和串通分层灌注的方法灌注承台混凝土，每层灌注厚度50cm，采用振动棒插捣振实，严禁漏捣或过振，确保承台混凝土质量。
（6）桥墩施工
①承台混凝土达到一定强度后，测量放样，确定墩身的位置。
②绑扎墩身钢筋，立模至最高水位上1.0~2.0m处，并对模板进行加固，检查合格后，方可浇注墩身砼。
③采用泵送和漏斗、串通灌注墩身混凝土至最高水位以上，应加强捣实，严防漏捣。
④灌注的承台混凝土达到一定强度后，在承台上搭设桥墩身上部模板支撑，安装底模，帮扎钢筋，检查合格后，安装侧模，并将其加固稳定，灌注墩身上部混凝土。
⑤为加快钢吊箱围堰的周转，提高工程进度，混凝土强度达到设计强度的85%以上，方可拆除钢吊箱围堰。
（7）钢吊箱拆除
拆除吊箱时，先拆除剩余的内圈梁及斜支撑，松拆侧板连接螺栓，然后松拆侧板与底板之间的连接螺栓，用浮吊将侧板吊起，运至加工场进行修整，然后连同新加工的底板组装好倒运至下一承台。
4、注意事项
①每个承台需要制作一个钢吊箱底板，底板连接螺栓的钻孔位置一定要准确。
②根据施工工期、承台的数量确定侧模的数量，一般1~2套侧模可满足施工要求。
③为加快侧模的周转，在设计钢吊箱围堰时，在钢吊箱底板喇叭口位置的围板与护筒设计牛腿连接钢板。
在钢吊箱封喇叭口抽水后，清除焊接牛腿位置的封底混凝土，在钢护筒和围板上焊接牛腿，拆除吊装系统，完成将承重体系由钢护筒顶面转换至桩基护筒外壁与围板的牛腿上。
④钢吊箱的加工制作，宜在施工现场完成，以防运输变形。
⑤钢吊箱渗水试验时，钢吊箱喇叭口必须采用钢板焊接密封。
五、机具设备（见表1）
六、劳动组织（见表2）
七、质量控制与质量标准
1、材料控制
用于深水基础工程的所有原材料，必须按规定取样试验，检测结果必须符合国家现行的有关技术标准，做到不合格的材料不进场，不使用。
按公司《程序文件》的要求做好材料标识、发放及可追溯工作。
2、质量控制
（1）焊接
表1机具配备表
序号
机械名称
规格型号
额定功率（KW）
容量（m3）吨位（t）
数量（台）
1
塔吊
船吊
120T
2
浮吊船
50t
3
汽车起重机
QY-25
25t
4
运输船
100T
5
40t
6
砼输送车
JGC5270
7
砼输送泵
HB320A
8
砼搅拌机
JSY500
18KW
9
砼振动器
D-75mm
10
运输汽车
11
抽水机
UN75
12
柴油发电机
120kw
13
千斤顶
30t
14
空压机
4L-20/18
15
手动葫芦
30
16
对焊机
2PH
100kw
17
钢筋弯曲机
2.8KW
2.8kw
18
钢筋调直机
WJ-40
4kw
19
钢筋切断机
GJ-41
5.5kw
20
钢筋切割机
21
电焊机
22
氧焊切割设备
表2施工人员结构表
人员构成
人数
任务安排
指挥
协调各工序工作
负责本工程现场技术工作
负责现场的安全工作和质量检查
负责测量和试验工作
负责钢吊箱的制作
负责承台、墩身钢筋加工及安装工作
负责钢吊箱的吊装及就位、封底混凝土、承台、墩身混凝土施工
负责墩身支架搭设及墩身等模板安装工作
负责钢吊箱运输及吊装工作
负责拌和及混凝土运输
技术指导
质量安全
测量试验
电焊工
钢筋工
混凝工
架子工
浮吊司机
混凝土拌和
合计
48
①在施工过程中对其首次采用的钢材、焊接材料、焊接方法、焊后处理等，应进行焊接工艺评定，并应根据评定报告确定焊接工艺。
②焊接时，不得使用药皮脱落或焊蕊生锈的焊条和受潮的焊剂及已熔烧过的碴壳。
③施焊前，焊工应复查焊件接头质量和焊区的处理情况，当不符合要求时，应修整合格后方可施焊。
④焊接时，焊工应遵守焊接工艺，不得自由施焊及在焊道外的母材上引弧。
⑤多层焊接宜连续施焊，每一层焊道完后应及时清理检查，清除缺陷后再焊。
⑥焊缝同一部位的返修次数，不宜超过两次，当超过两次时，应按返修工艺进行。
⑦焊接完毕，焊工应清理焊缝表面的溶碴及两侧的飞溅物，检查焊缝外观质量，检查合格后应在工艺规定的焊缝及部位打上焊工编号。
⑧焊缝外形尺寸应符合现行国家标准的规定，焊缝质量等级及缺陷分级应符合《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-97）表4.7.20（二级）的规定。
（2）组装
①组装前，零件、部件应经检查合格；
连接接触面和沿焊缝边缘每边30～50mm范围内的铁锈、毛刺、污垢等应清除干净；
②焊接连接组装的允许偏差应符合《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）表4.6.3的规定；
③组装成的钢吊箱角度偏差不大于±
1°
，对角线误差不大于±
5mm，钢吊箱轴线误差不大于2cmm。
④当采用钢楔杆时，安装或拆除楔杆时不得损伤母材；
对残留的焊疤应修磨平整。
3、质量标准
（1）结构构尺寸准确，底板、侧板平面尺寸误差≤±
5mm；
（2）栓孔位置偏差±
0.5mm；
（3）底版、侧板平整度控制在5mm以内；
（4）组装成的钢吊箱角度偏差不大于±
（5）焊缝按设计图纸进行施焊，并按要求进行焊缝检查，达到二级质量要求。
（6）钢吊箱制作结束后，应选择平坦、坚实的地方进行组装，检验合格后方可出厂使用。
4、水密性检验
（1）焊接结束后，应检查焊缝质量，将焊碴除去后，检验焊接处是否有孔洞，并在焊缝处涂煤油，验其背面是否有渗出。
（2）在钢吊箱内用抽水机注水，检查钢吊箱是否渗水，若侧板缝渗水，先将渗漏部位附近螺栓再次紧固，若其他部位渗水，在渗水处作出标记，在试验结束后进行修正，再次进行试验，直至达到不渗漏的要求。
八、安全措施
1、施工中，要挂安全网，按高空作业标准实施。
施工人员必须穿救生衣，戴安全帽。
2、供电线路符合“三电”施工安全技术标准。
电力施工人员必须持证上岗。
3、使用电动工具的人员，在潮湿现场作业，应戴绝缘手套、穿绝缘鞋。
手持电动工具应装安装防护罩，并按国家规定进行定期检查和维修。
4、起重机必须按规定的性能使用，安全保护装置必须齐全完整、灵敏可靠，严禁任意调整和拆除。
严禁超限吊装、斜拉、斜吊以及不明重量的物件。
5、吊装作业操作平台必须搭设稳固，并设防护栏。
吊装时，非工作人员要避到安全距离外。
吊装物体时，不得有人在下面停留，严禁工作人员利用吊钩上下。
6、起吊用的钢丝绳必须符合安全系数，并经常检查，凡发现有扭结、变形、断丝、磨损、腐蚀或滑轮有裂纹、缺口等现象达到破损程度时，必须及时更新。
九、环保措施
1、施工便道应经常洒水，以防尘土污染环境。
2、合理规划施工工序，尽量减少临时占地面积，缩短使用时间，及时恢复土地原
有功能。
雨季前做好排水设施。
3、临近住宅或学校等时，夜间施工不得施工有噪音的工作。
4、对工地内存放的土石方、砂石材料、粉煤灰、生石灰要集中堆放，采取洒水或覆盖等措施，防止扬尘。
5、生活垃圾集中堆放，并定期运至指定地点。
施工废水、废油、生活污水按有关要求进行处理后排放。
禁止在施工现场熔沥青或焚烧油毡、油漆、塑料制品及其它会产生有害、恶臭气体的物质。
6、工地设足够的简易厕所，建化粪池；
生活污水设沉淀池过滤后按规定排放。
要防止泥浆、污水、废水和其它浑浊弃物流入下水道和居民生活垃圾区。
十、应用效果
1、钢吊箱围堰施工，投资小，进度快，效益高，节省作业空间，对繁忙的航道运
营也较为有利，经济效益和社会效益显著。
2、水中钢吊箱围堰承台、墩身施工技术，填补了集团公司在这方面的空白。
3、同传统的施工方法相比较，节约资金180万元，比原工期提前1个月完工，为上部工程提供了保障。
4、钢吊箱作为桥墩、台施工的围水设施，又是承台施工的模板，在主桥施工中起着十分重要的作用，使深水基础施工的理想工作场地。
5、总结了一套完整的深水桩施工技术、工艺流程、机械和人员组成及质量标准，炼就和培养了一批施工人员，社会效益显著。
十一、工程实例
福州市六一路闽江大桥重建工程，墩位处于径流和潮流的过渡段，受径流作用，又受潮流的影响，为深水基础。
工期紧，施工难度大，技术含量高，1＃～4＃墩8个承台均位于水面以下，施工水位为+3~+5.0，每个承台尺寸为顺桥向6.7m，横向8.1m，承台顶面标高+1.5m，底面标高-1.5m。
左、右幅承台间净距7.41m，经过方案比选，可操作性研究，优化设计，1＃～4＃墩承台采用水中钢吊箱围堰施工技术。
钢吊箱设计内径尺寸8.1×
6.7m，高7.8m，在钢吊箱内0.0m、＋1.85m、3.85m设3层内圈梁与支撑，采用水上封底后，利用千斤顶和精制￠32螺纹钢吊装就位，即提高了封底混凝土质量，有减少了封底混凝土数量，即提高了工作效率，有节约了成本，具有施工方法简单，可操作性强，工艺新颖、质量可靠。
在施工期间多次受到了福州市委、市政府的表扬，在福州市电台、电视台进行了多次报道
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