56可拆除底板式单壁钢吊箱施工工法Word格式文档下载.docx
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4、工艺原理
本工法所用钢吊箱包括底板、侧板、内支撑、吊挂系统四大部分。
平面形式为正方形。
上节侧板高3m，下节侧板高4m。
4.1、吊箱上节的作用主要是挡水，钢构件间采用法兰连接。
4.2、吊箱竖向连接水上部分（低潮位可以退出来的部分）采用法兰连接，水下部分采用型钢扣接，避免了拆除时的水下操作。
使用该吊箱可完成承台的水下砼封底、钢筋绑扎、模板支立、混凝土浇筑、养护、海工砼表面防腐及墩身的全部工作，能安全、快速、优质地完成承台施工。
5、施工工艺流程及操作要点
可拆除底板式钢吊箱是为深水承台施工而设计的围护结构，其功能是用于完成承台施工，为墩柱施工提供工作平台，其操作要点主要是板块间的相互连接。
5.1、吊箱结构简介
根据吊箱使用功能，将其分为底板、侧板、内支撑、吊挂系统四大部分。
5.1.1底板
吊箱底板由面板和纵横梁组成，纵梁为I10工字钢，横梁为4组I45a双肢工字钢，面板为厚度4mm的钢板。
底板在护筒位置处根据护筒中心坐标、护筒倾斜度及拼装平台高程进行开孔，对于底板和护筒间的空隙采用胶皮结合钢板进行堵漏。
面板之间焊接连接。
底板面板直接铺放在下部型钢框架上，利用和侧板连接时的螺栓孔位及侧板压力进行限位固定。
纵梁分块焊接，直接铺放在横梁上；
底板吊杆侧采用〈100X10的角钢进行加强，加强角钢焊接在底板面板上，和侧板角钢相扣，角钢之间加垫10mm的橡塑板；
非吊杆侧采用L160x100x10的角钢加强，在加强角钢上开孔，间距50cm，将螺帽焊接在角钢下面，利用Φ28mm圆钢套丝，采用长螺杆连接底板和侧板，螺杆的拆除水上进行。
底板拆除时，解除吊杆限位，水上拆除螺杆，则底板纵横梁和面板自动分离，吊出纵横梁分块，周转使用。
5.1.2侧板
侧板为单壁结构，分为4m（下节）、3m（上节）两节，整块制作。
[8槽钢做纵肋，横肋为I36a工字钢，外侧竖肋为Ⅰ45a工字钢，在侧板分节的上下两端各设一根I20a工字钢进行加强；
面板采用6mm的钢板，和槽钢焊接连接。
吊箱侧板与侧板之间、非吊杆侧侧板与底板之间均采用螺栓连接，缝间设置10mm橡塑板以防漏水，吊杆侧侧板和底板连接采用〈100X10角钢相扣，进行限位。
吊箱侧板横向分节及竖向拼缝水上部分均采用螺栓连接，竖向拼缝水下部分通过侧板外侧横肋工字钢进行扣接，避免了模板拆除时水下操作工作。
为了保持吊箱内外水头一致，结合桥位区潮水情况及封堵的实施，在吊箱吊杆侧侧板上对称开2个直径10cm的圆孔。
开孔位置标高-1.0m。
钢吊箱下沉入水后受流水力的作用，吊箱会发生漂移，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三层导向系统，每层4个导向。
导向系统由导向钢板、定位器（短型钢）及调位千斤顶组成。
导向钢板的作用是控制下沉吊箱的平面位置。
调位时用调位千斤顶进行。
定位主要利用钢护筒的稳定性将下沉到位的钢吊箱通过定位器与钢护筒连成整体达到钢吊箱的定位。
5.1.3吊箱内支撑
内支撑主要为水平斜撑，共二层，设在吊箱侧板的内侧，高程为+0.60m和+3．0m处。
水平斜撑为双肢I20a工字钢八字撑，杆端通过连接板与侧板利用螺栓连接成一体。
5.1.4吊箱吊挂系统
吊挂系统由贝雷梁、吊杆梁、平台横梁、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，同时利用吊杆对侧板进行限位，增强模板的整体稳定性。
该吊箱设计共设置12根吊杆，4根作为吊箱拼装下沉时临时支撑，位于吊箱内部；
下放到位后，进行拆除，转换到外部8根承重吊杆。
吊杆下端通过焊接在横梁上的螺帽固定到底板横梁上，上端固定到吊挂系统的吊杆梁上。
吊杆的作用是将吊箱自重、封底混凝土的重量传给吊杆梁。
在施工过程中，对吊杆要充分保护好，禁止碰撞，以免影响施工的安全。
在吊箱入水下放前，在底板上沿护筒一周各焊接6根钢带，在封底混凝土达到90%以上强度进行抽水后，将钢带焊接到护筒上，增加了封底混凝土和护筒间的粘结力，封底混凝土厚度由1.6m减小到1.0m。
5.2、施工工艺流程
5.2.1施工准备
5.2.1.1试验室建设情况
吊箱施工前，高标准试验室用房：
办公室、混凝土室、耐久性试验室、养护室、水泥室、力学室、土工室、仓库等搭设完毕，工程所需的主要试验仪器、设备均安装结束并标定完毕，试验室人员全部到位，试验资质审批完毕，开工前的各项试验工作均须完成（水泥及砂石料等原材试验完毕，满足施工要求，配合比试验已完成，并经监理工程师批准使用）。
5.2.1.2工程测量情况
结合工程的实际情况，在桩基施工完毕后用全站仪测出各护筒的中心坐标及护筒垂直度，计算出拼装位置处及下放到位位置处护筒的具体偏位，根据偏位数据进行吊箱底板面板开孔。
图5.2.1吊箱施工工艺框图
5.2.1.3、施工现场准备
首先拆除钻孔平台上部结构，割除平台内钢管桩的连接支撑和护筒之间的泥浆连通管,同时清除护筒内泥浆。
用浮吊配合振动锤拔除平台内的钢管桩。
拔除时，要先使振动锤急振，使钢管桩周围土层充分液化后再行拔除。
用特制大型筒刷刷洗护筒，筒刷采用16mm钢板卷制，直径比护筒直径大30cm，高度150cm。
用废旧钢丝绳设三排，利用吊机或浮吊吊起筒刷对封底混凝土部位作重点刷除，以确保封底混凝土与护筒之间的粘结效果。
护筒刷洗干净后，在拼装位置处对护筒进行开孔，穿拼装工字钢。
5.2.2吊箱拼装及下沉
底板：
底板在钢构件加工场加工制作试拼合格后用挂车运输至平台位置，根据现场实测的护筒平面位置，并充分考虑护筒的垂直度情况，开挖底板孔洞，孔洞的直径要大于护筒直径20cm。
底板型钢分块制作，现场拼装。
底板拼装完成之后，安装吊挂系统，拼装侧板，安装封堵板，焊接预埋钢带，围堰入水。
侧板：
先将侧板下节按顺序提前运至墩位处，利用浮吊结合倒链对称悬挂安装下节侧板（根据扣接工字钢的上下顺序，按照先下后上的原则拼装下节侧板）。
在下节侧板拼装的同时完成临时吊挂系统及外侧下节吊挂系统的安装。
吊挂系统就绪后，下放吊箱给上节侧板的拼装提供工作面。
拼装完上节侧板后，连接外侧吊杆，转换体系，拆除临时吊杆。
侧板安装完成后，全面检查套箱拼装质量和封堵板情况，确认无遗漏后，套箱下放。
安装侧板的关键是确保侧板的密封性，拼缝间设置10mm橡塑板以防漏水。
每块侧板焊缝均进行煤油渗透试验。
封底混凝土具有90%以上强度后，割除护筒，将吊杆固定在下节吊箱侧板横肋的支撑梁上，保证吊箱的整体稳定性。
内支撑：
吊厢侧板拼装完毕尚未下放前，进行内支撑连接，内支撑通过连接板和槽钢栓接在侧板上。
套箱下沉利用四台60吨液压穿心千斤顶，用精轧螺纹螺帽来调整各吊点高程，每次升降高度严格控制在150mm以内，沉放时，要有专人指挥，协调一致，以确保套箱下沉的平稳安全，避免扭曲变形。
若吊箱下沉过程中箱内水面明显低于箱外水面，用两台水泵对称向箱内抽水。
套箱下沉到位后，利用侧板顶面标高（+3.30m）控制沉放高度。
5.2.3吊箱定位与堵漏
由于在吊箱侧板设有导向定位装置（该装置是根据护筒的实际偏位设计的），因此，吊箱下沉到位后其平面位置偏差均在施工规范允许误差范围以内。
吊箱下放到位后用四台千斤顶对8根吊杆进行调整，使其受力均匀，然后用型钢将导向型钢和护筒焊死，确保吊箱在后续的水封施工中不得有平面位移。
护筒开口封堵板用橡胶板，将橡胶板用螺栓固定在圆形压板上，利用橡胶板包紧护筒以达到封堵的目的。
套箱下沉到位并精确定位后，由潜水员下水检查，以确保封堵效果。
在灌注封底混凝土前，要及时搭建临时施工平台，以便于施工人员进行施工。
5.2.4灌注封底混凝土
封底混凝土的作用：
一是利用封底混凝土与护筒之间的粘结力作为平衡结构重量的主体；
二是防水渗漏；
三是抵抗水浮力在吊箱底部形成的弯曲应力；
四是作为承台的承重底模。
封底混凝土采用一次封底法，待混凝土达到设计强度的90%以上后，进行箱内抽水，抽水时应限制抽水速度，密切观察套箱状况，以确保安全。
抽水后，套箱侧板拼缝处可能会有个别漏水处，要用棉纱或棉絮进行封堵处理。
封底混凝土浇注是吊箱施工成败的一大关键，主要难点是水下混凝土浇注面积大，而且水位较深。
在吊箱混凝土封底中，采用一根导管进行灌注。
为了保证混凝土质量，在施工中拟采取了以下几点措施：
5.2.4.1吊箱下沉前，用自行研制的大型圆筒形钢丝刷清除封底混凝土高度范围护筒表面氧化层及附着物，确保封底混凝土与钢护筒间粘结力；
吊箱定位后至水封前，每天测量其平面位置，观察吊箱是否稳定。
5.2.4.2水封前潜水员逐一对4根护筒四周进行认真检查，以确保封底时围堰底板不漏混凝土。
5.2.4.3提高封底混凝土坍落度，将混凝土坍落度控制在18～20cm，另外掺加粉煤灰和高效缓凝型减水剂，提高混凝土的流动性，延长混凝土的初凝时间。
为保证封底混凝土厚度一致，在导管上设置附着式振动器，测量封底混凝土顶面发现混凝土堆积时开动振动器，找平顶面。
振动过程中要控制好振动时间，以确保混凝土良好结合。
由于侧板上对称开了两个连通孔，整个浇筑过程中吊箱内外水头一致，底板基本不受扰动，保证了封底混凝土和吊箱的良好粘结。
封底混凝土浇注过程中在混凝土顶面内预留两个30cm的沙桶（对角放置），以便抽水阶段的施工。
封底混凝土达到90%以上强度后，即可抽出吊箱内积水，拆除吊挂系统，割除护筒，凿除桩头，焊接钢带骨架，找平顶面，进行承台施工。
5.2.5承台墩柱施工
5.2.5.1封底混凝土达到90%以上强度后，首先抽出吊箱内积水，焊接预埋钢带，然后割除护筒，凿出桩头，进行桩基检测。
桩基检测合格后，整平封底混凝土顶面，绑扎承台钢筋、墩身预埋筋及降温管，支立承台模板进行混凝土浇筑及养生。
混凝土达到初凝后降温管通水降温，温控完成后，降温管采取压入水泥浆封堵。
5.2.5.2在承台混凝土达到5MPa以上强度时，绑扎墩柱钢筋及支座垫石预埋筋，支立墩柱模板，进行混凝土浇筑及养生。
拆除墩柱模板，达到龄期及相关要求后进行承台墩柱防腐处理。
5.2.6吊箱拆除
吊箱拆除时，首先分片拆除上节侧板，然后依次拆除长螺杆及精轧螺纹，抽出底板纵横梁，最后按照下节侧板的扣结顺序依次拆除下节侧板。
吊箱拆除完毕，清理、整修后转入下一墩台进行施工。
6、材料与设备
钢吊箱施工机械主要设备表
机械、设备名称
型号
产地国
功率/吨
位/容积
单位
数量
砼拌和站
HSL80
80m3/h
套
1
HSL60
60m3/h
砼搅拌运输车
MR-60S
日本
8m3
辆
10
砼拖式泵车
HBT-80
80m3/h
台
2
穿束千斤顶
YDC-1100
8
电动油泵
ZB4-50
履带吊机
50T
汽车起重机
QY-25
钢筋弯曲机
GW-40
济南
4
钢筋切割机
GC-40
交流电焊机
BX1-400
7、质量控制
可拆除底板式单壁钢吊箱施工工法的质量控制关键在于拼装质量，主要控制要点如下：
7.1、拼装过程中要注意拼装顺序及相互间的连接方式，便于使用后的拆除。
7.2、拼装完成后，在封底前应检查密封情况，确保封底混凝土不流失。
7.3、严格控制封底混凝土性能，严格按照水下混凝土灌注程序进行封底，执行标准为《公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000》。
8、安全措施
8.1、起重安全
本工法施工用的主要起重设备为轮胎式汽车吊、履带式起重机，施工过程中严格执行起重操作规程，禁止大风超过七级时进行海上作业。
8.2、用电安全
严格用电管理，钢结构加工场和施工现场的一切电源电路的安装和拆除，必须由持证电工操作，施工用电设备必须严格接地、接零和安装漏电保护器。
9、环保措施
9.1、现场文明施工
9.1.1加工及拼装时各种材料整齐堆放，并按有关规定进行标示。
9.1.2施工现场必须做到挂牌施工和管理人员佩卡上岗。
9.1.3施工便道经常洒水，防止尘土飞扬；
海上施工、生活垃圾要定期运回陆上处理，不得污染海域。
9.2、环保体系
9.2.1根据本工程所处的环境条件和工程特点，施工期间，对环境容易造成污染的主要有：
9.2.1.1施工中产生的废水、废气和噪音；
9.2.1.2施工机械的废水、废气和噪音；
9.2.1.3机械车辆产生的扬尘；
9.2.1.4施工现场和施工驻地的垃圾和气体、固体、液体废弃物；
9.2.1.5海上工程驳船、浮吊、打桩船等大中型设备产生的废气、废油及其他废弃物。
9.2.2对于驻地生活污水及施工过程产生的污水，预先设置污水汇集设施，沉淀处理达到排放标准后再行排放。
海上作业时尽量将污水及其他废弃物集中起来，在上岸时再按标准另行处理。
9.2.3施工前，对场内钢筋模板加工区、拌合区进行硬化，对场内主要车辆行走便道进行硬化，防止扬尘；
施工过程中，采取洒水降尘措施，控制扬尘。
工程船舶在进场前及正常施工中要进行行前检测以达到排污标准。
9.2.4噪声环境污染源主要为施工期间施工机械、施工活动、运输车辆造成的噪音。
施工中采取以下措施：
9.2.4.1设备选型时优先考虑低噪音设备。
如：
装载运输车辆选择较新的，以减少噪音。
9.2.4.2采用低噪音的方法。
车辆不急刹车、不鸣笛、等候装车时开启小油门或停机等。
9.2.4.3加强设备维修和保养，对与施工无关的人员和车辆加以控制，以减少噪音。
10、资源节约
10.1、传统钢吊箱底板不拆除，材料浪费严重，封底混凝土厚度过大，护筒和护筒间的粘结力可控性差，本项目设计的可拆除底板式钢吊箱每套次节约钢材8.5t、封底混凝土32.8方。
10.2、传统钢吊箱分块之间的连接均采用，拆除比较麻烦，本项目设计的可拆除底板式钢吊箱采用螺栓连接与型钢扣接相结合，显著减小了水下施工工作量。
10.3、传统钢吊箱吊杆位于吊箱内部，吊杆在封底后需要割除，而该项目套箱设计吊杆位于吊箱外部，沉放时利用临时吊杆，在保证拼装时间的同时不存在吊杆消耗。
11、效益分析
可拆除底板式钢吊箱与传统钢吊箱成本对比分析表
项目
可拆除式
传统型
备注
模板总重
50t
54t
加工费用
7.5万
8.1万
1500元/吨
封底厚度
１m
1.6m
封底面积54.6m2
封底混凝土费用
1.86万
2.97万
340元/m3
安装拆除费用
2.35万
含人员机械及小型材料
底板废弃钢材重量
2.5t
11t
浪费钢材费用
1.5万
6.6万
6000元/吨
每套费用合计
13.21万
20.02万
每套费用节省6.8万，三合同区域共有197座承台，总体节省费用1340万
12．应用实例
12.1、青岛海湾大桥十合同承台施工自2007年5月迄今共投入了12套可拆除底板式单壁钢吊箱，全部达到预计挡水效果及周转次数。
12.2、青岛海湾大桥二合同承台施工自2007年11月迄今共投入了4套可拆除底板式单壁钢吊箱，全部达到预计挡水效果及周转次数。
12.3、青岛海湾大桥三合同承台施工自2007年9月迄今共投入了41套可拆除底板式单壁钢吊箱，全部达到预计挡水效果及周转次数。
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