滩涂区承台施工技术方案总结word版本.docx

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滩涂区承台施工技术方案总结word版本

杭州湾跨海大桥建设项目

（滩涂区承台）

单壁双套箱钢围堰施工

浙江省交通工程建设集团有限公司

杭州湾跨海大桥I合同项目经理部

二○○五年十二月三十日

单壁双套箱钢围堰施工

本工程为杭州湾跨海大桥北引桥A27#～A56＃共30个墩60个承台，其中Ф9.8米36个，Ф10.8米20个；Ф14米4个，位于滩涂上。

海上滩涂桥梁基础的修建，主要困难在于防水、防潮、防土，还要防止冲刷、滑坡、涌砂等，用围堰配合施工的目的，就是在堰内施工和修筑基础时，使堰外的水和土不至于大量涌进堰内，而待基础、墩台修筑出水面后即可将其拆除。

根据本项目的地质、水文特征，滩涂承台基础施工采用单壁双套箱钢围堰，具有施工简便、工序单一，套箱周转快，成本低等优点。

一、基础结构方案的比较，

A27~A56号墩位于堤外，将受潮汐和水流影响;本区段地势平缓，地面高程约2.8M~-3.2M；表层土为淤泥质亚粘土（或亚砂土）。

承台砼封底底标高在－2m~-3.2m，除个别深水区承台外，绝大部分承台封底砼在表层土内。

杭州湾北岸随乍浦内河港池围堤完工，对我标段A27-A45墩水文变化影响较大，基本无强潮潮大流急现象，经观测海床面有淤积现象，基本无冲刷现象。

潮位处潮汐属规则半日潮，平均潮差4.65M，最大潮差7.57M，实测最高潮位5.54M,实测最低潮位-4.01M，此时滩涂区地面均为露出水面。

　从上述水文、地质和工程特点可以看出：

海床面基本无冲刷，潮流不急，退潮时海床面露出时间较长，特别是近岸处海床面露出每天至少在一半时间以上。

因此我标段采用单壁双套箱钢围堰，是充分考虑现有施工特点：

具有施工简便，可以利用退潮后套箱整体吊装快速下沉，落底至承台底以下50－80CM；套箱周转快，从套箱下沉至第一节墩身完成仅需20天周转一次；成本低，一般直径11.8米承台每套单壁双套箱总重量约需30T钢材。

而钢板桩围堰方案更适用于深水作业，投入成本大（至少二倍以上），施工工序复杂，周转慢。

三、单壁双套箱钢围堰结构和设计

　　钢套箱主要由外套箱、内支撑、导向架、内套箱组成，外套箱作承台施工的挡水、挡土围护及水下封底砼模板的作用，也可作施工平台使用，内支撑保证钢套箱在起吊和下沉过程中具有足够的刚度，以及提高套箱抗风浪和水压力的刚度；竖向导向架主要引导外套箱就位、同时也可作支撑作用防止套箱下沉落底时倾斜；此内套箱作承台模板使用。

（一）单壁双套箱钢围堰结构及施工流程

以A34墩为例，承台直径为Ф9.8米，承台底标高－1.5米，顶标高为1.5米，地面标高为0.5米，其结构布置如图：

1、外套箱结构

根据按十年一遇高潮位4.95m加0.6m浪高，外套箱顶标高按5.5M进行控制，底脚标高为承台底以下0.5米。

每个外套箱一般由一节底节和二节调整节组成，面板厚度5MM，沿周围分布竖向10＃槽钢的竖向加劲肋，肋间距为40CM，水平劲板采用□110＊10钢板加劲，间距为50CM，并每隔1M设置一道14＃槽钢水平包箍，外钢套箱加工平面尺寸（直径）比承台大1000mm，为方便拆模，底节套箱6条竖向拼缝中必须有一条作成斜缝，偏角10~15cm。

底节模板竖向拼缝固定采用偏心抽拉式卡夹板，便于分节抽拔。

2、导向架制作

尽管外套箱平面位置精度要求不高，但是为了保证套箱准确就位，防止套箱下沉倾斜，需要在护筒外设置导向架来控制，根据承台周边放样点挂线制作导向架，导向架与钢护筒联成整体。

导向架由水平撑和竖向导向杆组成，水平撑焊接在外围护筒上，外设滑槽，可安装竖向导向杆，导向杆上端弯折向承台中心倾斜约15°，以便套箱快速就位。

导向架安架时，由挂线锤控制其竖直度，随着套箱下沉，导向杆在滑槽内可以上下滑动，直至承台底部。

3、内支撑制作安装

为保证钢套箱在起吊和下沉过程中具有足够的刚度，以及提高套箱抗风浪和水压力的刚度，需在每节钢套箱顶部（三分之一位置）安装井字形内支撑。

内支撑骨架采用18#工字钢制作，由于不同直径的承台其桩位布置也不同，因此内支撑的形式应根据桩位布置来确定。

4、钢套箱拼装

底节钢套箱拼装需要临时搭设平台。

拼装底节时，首先用螺杆进行临时固定，然后将抽心式卡夹板卡紧，进行最后固定，并卸下临时连接螺杆。

底节钢套箱采用整体吊装，就位后，在底节上分块拼装或整体吊装上节钢套箱。

5、钢套箱下沉

套箱下沉要避开潮水，选择在低潮位时进行，保证施工人员安全。

A、底节套箱拼装好并安装完内支撑后，通过50吨履带吊在护筒外导向架限位下把钢套箱滑行下沉至河床面，当第一节套箱入土就位稳定后即可依次下沉第二、第三节套箱（可整体吊装或分块拼装就位）；然后采用射水吸泥法将套箱内泥砂吸出套箱外，使套箱逐渐下沉至设计标高。

B、最后一节套箱就位好以后，用6根钢索将整个钢套箱反吊在钢护筒上，并通过控制钢索的长度来保证钢套箱的入土标高。

高潮位时箱内一般不进行施工，并打开平衡窗将套箱内注满水，防止涌砂。

对于箱内泥浆泵等施工工具应放在浮箱上，防止被水淹没。

十、钢套箱拆除

由于本工程部分墩身位于浪溅区，其在养护期内不得与海水接触，钢套箱拆除必须在底节墩身完成后才可进行，首先将上部两层调整节钢套箱分层整体拆分节拆除，底节模板依次抽出连接竖向拼缝的偏心抽拉式卡夹板。

全部卡夹板抽出后，自倒梯形块开始依次将钢套箱分块拔出，如阻力较大可考虑采用振动锤夹持起拔或清除套箱外围泥浆。

（二）承台钢套箱设计和验算

一、钢套箱构造

钢套箱典型尺寸内直径Φ=11.8m，内侧钢板厚5mm,钢板外侧设横断面尺寸1×10cm的水平加强肋，上下间距50cm;水平肋之间设10号槽钢竖肋，每4度设置一根，共设90根；内侧钢板与竖肋和水平肋焊接连成整体;根据施工起重能力,钢套箱沿圆周方向分割为6块,上下方向节高分为2.5和3m两种，各板块边缘设置翼缘，在翼缘上钻孔后用螺栓连接拼装成整体。

为建模和计算方便计，按上述构造建立理想计算模型如下图：

二、最不利工况:

经分析56号墩水深最大为最不利工况,套箱施工简图如下图:

A56号墩外套箱示意图

根据杭州湾水文有关资料，10年一遇高潮位为4.95m,承台底标高-1.5m,封底抽水后套箱承受最大水压，为最不利工况，水位差6.45米，计算时按未封底水位差H=7.25m计算。

三、钢套箱承受荷载:

1、静水压力：

静水压力沿圆周朝向圆心方向，水平面p=0,最大水深H=7.25m处p=7.25t/m2，按三角形分布；

2、动水压力：

按最大流速V=3.7m/s考虑，根据《公路桥涵设计通用规范》JTJ021-89中公式（2.3.10）计算动水压力，得

p=P/A=Kγυ2/2/g=0.8*1*3.72/2/9.81=0.56t/m2

动水压力沿垂直于套箱直径方向施加于一半套箱上。

3、自重：

根据构造材料自动计入自重。

荷载示意图如下：

1）、静水压力分布图

2）、动水压力分布图

四、验算：

验算利用大型结构计算软件MIDAS进行。

五、验算结果：

1、变形：

钢套箱最大变形如下图所示：

最大变形δ=2.02mm

2、应力：

1）、内侧钢板应力如下图所示：

最大应力σ=110Mpa<[σ]=145Mpa

2）、竖肋应力如下图：

最大应力σ=98.5Mpa<[σ]=145Mpa

3）、水平肋应力如下图：

最大应力σ=47.8Mpa<[σ]=145Mpa

3、验算结论：

从计算结果看，应力和变形均小于有关规范设计允许值，满足要求。

六、其他：

4、从计算结果看应力及变形均较小，但考虑到钢套箱整体尺寸较大，整体刚度也较弱，因此在钢套箱整体拼装高度较高时要求在套箱内部设井字架水平支撑，以加大套箱的整体刚度。

5、在动水压力下虽然套箱应力和变形也符合要求，对于深水区考虑套箱下部仅靠封底混凝土来稳定，所以在套箱顶部设置钢固定在套箱四周的四根防潮桩上，套箱底部外侧抛填砂包或块石防止局部冲刷。

四、进度计划安排

根据实际施工经验，每只承台套箱周转时间共需20天：

1）钢套箱（拆除）安装5天，

2）封底及养护1天，

3）抽水、割除护筒、凿除桩头4天，

4）绑扎钢筋、浇筑混凝土3天，

5）承台混凝土养护2天后，进行第一节墩身施工5天，