鋼套箱設(shè)計與施工方案（完整版）

1、n主橋橋型布置示意圖西主墩承臺雙壁鋼套箱設(shè)計與施工一、工程概況1.1工程簡介顆珠山大橋起點樁號為K29+387.929，終點樁號為 K31+047.929，全長1660m，橋跨組合為 7 X 50m+(50+139+332+139+50)m+12 X 50m。其中主橋 長710m，主橋斜拉橋部分為 610m，兩側(cè)過渡孔長度分別為 50m，采用雙塔 雙索面疊合梁結(jié)構(gòu)，主塔和錨墩基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁。主橋橋型布置見下圖所 示。5000013900033200013900050000 - 7100001.2主墩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)簡介東海大橋VII標西側(cè)主墩樁基有24根，樁徑為 2500mm。西主墩承臺砼方量約47

2、60m3。一座主墩承臺分左右幅、橫系梁三部分澆注西主墩立面示意圖1.3方案比選根據(jù)本工程施工特點、自然條件以及工期要求，主墩承臺施工必須設(shè)置套 箱以形成干施工環(huán)境，為此，我部對主墩承臺施工方案組織了多次討論，并初 步形成了兩種方案的總體思路，兩種方案敘述如下。方案一：無底鋼套箱方案無底鋼套箱由側(cè)板和內(nèi)支撐組成。鋼套箱側(cè)板在加工廠分塊加工，然后由 平板車通過棧橋運輸至現(xiàn)場，采用履帶式吊機或浮吊在鋼護筒上設(shè)置的臨時平 臺上組拼，然后由懸吊下沉系統(tǒng)下放鋼套箱。鋼套箱下放到位后，與護筒固 定，拋片石、碎石等進行基底處理，待基底穩(wěn)定后澆注圭寸底砼，最后進行左右 幅承臺施工。方案二：有底鋼套箱方案有底鋼套

3、箱由側(cè)板、底板和內(nèi)支撐組成。鋼套箱側(cè)板在加工廠分塊加工， 然后由平板車通過棧橋運輸至現(xiàn)場，采用履帶式吊機或浮吊在鋼護筒上設(shè)置的 臨時平臺上組拼底板和側(cè)板，然后由懸吊下沉系統(tǒng)下放鋼套箱至倒掛牛腿上固 定。澆注圭寸底砼，最后分兩次施工承臺。無底鋼套箱和有底鋼套箱方案綜合比較見下表。施工方案綜合比較萬案比較項目、萬案一萬案一結(jié)構(gòu)形式無底雙壁鋼套箱有底雙壁鋼套箱材料用量285 X 2 = 570t297.5 X 2= 595t封底施工需采用拋石進行基底處理。 封底砼方量為 1649.5m 3。封底砼方量較小，僅為659.8m 3。左右幅分開施工，擇時一次干澆。拼裝懸吊系統(tǒng)設(shè)臨時懸吊系統(tǒng)下放拼裝成型的套

4、 箱，套箱自重由浮力和懸吊系統(tǒng)承 擔(dān)。設(shè)臨時懸吊系統(tǒng)下放拼裝成型的套 箱，套箱自重和封底砼重量由倒掛牛 腿承擔(dān)。工期84天88天優(yōu) 缺 占八、比 較優(yōu)占八、1.鋼套箱不承受波浪浮托力作用， 整體抗波流能力強。1.鋼套箱分塊加工、分塊組拼下沉， 材料投入較少，不需大型設(shè)備的投 入。2.鋼套箱分塊加工、分塊組拼下 沉，材料投入較少，不需大型設(shè)備 的投入。2.承臺分次澆注方量較??；雙壁鋼套 箱內(nèi)與外界隔離，對控制承臺砼內(nèi)外 溫差有利。3.承臺砼可一次澆注完畢。4.雙壁鋼套箱內(nèi)與外界隔離，對控 制承臺砼內(nèi)外溫差有利。缺占八、1.鋼套箱拆除需進行水下切割。1.鋼套箱承受波浪浮托力作用，整體 抗波流能力較

5、差。2.基底表層為淤泥，須作拋填處 理，且易產(chǎn)生沉降。2.鋼套箱底板拆除比較困難，需進行 水下作業(yè)。3.承臺砼一次澆注方量較大。3.承臺砼須分2次澆注。經(jīng)上述工期、成本、優(yōu)缺點及套箱構(gòu)造等方面比選較，西主墩承臺擬采用 無底雙壁鋼套箱進行設(shè)計與施工二、鋼套箱設(shè)計2.1設(shè)計條件2.1.1地質(zhì)條件根據(jù)顆珠山大橋補充地質(zhì)詳勘報告，河床表層為淤泥2.1.2水文條件設(shè)計高水位：2.15m流速：V=1.2m/s波浪二十年一遇波浪要素表位置波向水位H5%TT （平均）L顆珠山NE2.152.37.46.449.12.1.3設(shè)計參數(shù)海床面標高：左幅最低海床標高約-3.5m，右幅平均海床標高約-4.5m。沖刷深度

6、：根據(jù)地質(zhì)水文資料，參考東海大橋IV標的施工經(jīng)驗，本橋位局部沖刷按1m考慮。鋼套箱參數(shù)鋼套箱設(shè)計參數(shù)序號項目標高（m）1鋼套箱頂標高+5.5m2鋼套箱底標高-4.5m(-5.5m)3內(nèi)支撐標咼+5.3m4承臺頂標高+4.5m5承臺底標高-0.5m6封底砼底標高-3.0m7設(shè)計抽水位+2.15m2.2 結(jié)構(gòu)計算詳見附件計算書。2.3 鋼套箱結(jié)構(gòu)簡介雙壁鋼套箱平面矩形，圓形倒角，內(nèi)壁平面尺寸為 24mX 17.4m ，外平面 尺寸為26m X 19.4m，套箱左幅高11m，右幅高10m。壁厚1.0m，刃腳高為 0.8m。鋼套箱豎向分2節(jié)，頂節(jié)高度為5m，底節(jié)高度為5m或6m ;平面每節(jié)劃 分為 1

7、0 塊，塊間設(shè)有鋼箱或豎向加勁桁片。2.3.1 套箱結(jié)構(gòu)組成鋼套箱由壁板、豎向背肋、水平環(huán)向桁架、鋼箱以及內(nèi)支撐組成。2.3.2 套箱側(cè)板鋼套箱壁板：經(jīng)計算擬定面板采用 6mm 鋼板。面板加勁肋：擬采用角鋼/ 75X75X6，豎向布置間 距為20cm30cm 不 等。2.3.3 水平環(huán)向桁片水平環(huán)向桁片是鋼套箱主要承重部位，主要承受壁板傳遞的荷載，通過內(nèi) 支撐傳遞給鋼套箱達到受力平衡，水平桁片沿豎向布置間距為1m。水平桁片由弦桿和斜桿組成，弦桿為 S 10 X 250mm鋼板，斜桿為2/ 90X56X6。2.3.4 鋼箱內(nèi)支撐處均設(shè)有鋼箱，共有12個。鋼箱斷面尺寸為1.0m X 1.0m，高度

8、方 向每 50cm 設(shè)置一道“回形板”，箱內(nèi)采用 鋼板加勁。2.3.5 內(nèi)支撐設(shè)置一道內(nèi)支撐，內(nèi)支撐采用 240a ，在鋼套箱頂部對應(yīng)于鋼箱設(shè)置三、鋼套箱施工3.1概述鋼套箱由鋼板和型鋼焊接而成，套箱壁、分隔艙和鋼箱均為水密結(jié)構(gòu)。 雙壁鋼套箱的主要作用和用途是為承臺施工創(chuàng)造一個良好的干施工作業(yè)環(huán)境， 因此，雙壁鋼套箱施工是主墩基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵工序之一。鋼套箱施工采用現(xiàn)場分片制作，試拼合格后通過棧橋運輸至墩位現(xiàn)場， 用墩位處的50t履帶吊或浮吊進行吊裝組拼，采用鋼護筒上的吊裝系統(tǒng)下沉鋼 套箱，水下剛性導(dǎo)管法進行封底砼灌注。3.2施工工藝流程主墩雙壁鋼套箱施工工藝框圖3.3施工技術(shù)要點3.3.1 鋼

9、套箱制作、試拼裝鋼套箱在施工現(xiàn)場分片制作，單片重量一般控制在15t以內(nèi)，根據(jù)鋼套箱結(jié)構(gòu)設(shè)計，每節(jié)鋼套箱按照 10 片進行加工。鋼套箱分片制作采用流水作業(yè)組織生產(chǎn)，每片鋼套箱均在特制的平臺和 模具上組裝焊接成型。每節(jié)鋼套箱加工完成后，均進行該節(jié)鋼套箱整體試拼工作，以檢驗鋼套 箱加工誤差和加工質(zhì)量。3.3.2 鋼套箱拼裝底節(jié)鋼套箱分片拼裝在墩位現(xiàn)場的拼裝平臺上進行。拼裝平臺利用主護 筒和鋼管樁搭設(shè)而成。鋼套箱拼裝利用墩位處的 50t 履帶吊或浮吊實施。以底節(jié)鋼套箱作為拼裝平臺拼裝頂節(jié)鋼套箱。頂節(jié)鋼套箱拼裝焊接完成，焊接橫橋向三道內(nèi)支撐，內(nèi)支撐隨鋼套箱一 起下沉。其余內(nèi)支撐待封底抽水后焊接。接縫焊接

10、應(yīng)嚴格把關(guān)，設(shè)專職人員現(xiàn)場蹲點，接縫焊接完畢進行滲透檢 驗，以確保焊縫質(zhì)量。3.3.3 鋼套箱下沉鋼套箱采用在鋼護筒上設(shè)置吊裝下沉系統(tǒng)，以5t卷揚機為動力進行下沉。下沉系統(tǒng)設(shè)置 鋼套箱總重量達285t，采取在鋼套箱內(nèi)壁設(shè)置 10個下沉吊點，每個吊 點按照 30t 的荷載進行控制設(shè)計。各個吊點上均安裝 1 臺 5t 卷揚機配 6 輪滑 車。 采用在主護筒上焊接立柱和斜拉桿形成吊裝支架。導(dǎo)向架設(shè)置 為了保證鋼套箱下沉過程中和下沉到位后，其平面位置和傾斜度滿足要 求，采取在護筒上設(shè)置剛性導(dǎo)向，一個鋼套箱共設(shè) 置12個導(dǎo)向。 導(dǎo)向架由導(dǎo)向型鋼和支腿組成，支腿均由型鋼和鋼板焊接而成。 導(dǎo)向架頂標高為+9

11、.0m，底標高為0.0m，總長為9.0m，共設(shè)置4個支 腿。 導(dǎo)向架導(dǎo)軌頂至鋼套箱內(nèi)側(cè)的間隙為 3cm。 為了避免導(dǎo)向支腿處的護筒產(chǎn)生局部變形，在護筒內(nèi)設(shè)型鋼支撐，其位 置應(yīng)與導(dǎo)向架支腿位置相對應(yīng)。采用在套箱壁內(nèi)加水，以抵消部分浮力，以其自重下沉至設(shè)計標高。套箱著床穩(wěn)定后，立即進行套箱內(nèi)和套箱外側(cè)的砂袋拋填。鋼套箱的糾偏、調(diào)位主要靠鋼護筒和導(dǎo)向進行。3.3.4 鋼套箱封底錨筋設(shè)置：承臺砼一次澆注完畢，方量大，為保證封底砼滿足承載要 求，在封底范圍的護筒四周焊接錨固鋼筋。鋼套箱封底在鋼套箱下沉到位并進行基底處理后進行。采用剛性導(dǎo)管法 灌注水下封底砼，封底凈面積為 316卅和343.8卅，共布設(shè)1

12、8根導(dǎo)管。封底砼最大方量為688m3左右，砼采用后場150m3/h的攪拌站集中攪拌 供料，配備 3 輛攪拌運輸車通過棧橋運料至現(xiàn)場，直接用輸送泵泵送到料斗內(nèi) 進行封底砼灌注。封底砼方量大，砼配合比擬采用摻加緩凝劑，砼初凝時間為10小時左右，以保證所有封底砼在砼初凝前澆注完成。四、進度安排和主要機械設(shè)備配置4.1進度安排施工周期分析如下:序號工序名稱有效作業(yè)天數(shù)氣候影 響系數(shù)實際天數(shù)1平臺拆除、清理河床等準備工作61.272拼裝平臺搭設(shè)、下沉吊裝系統(tǒng)安裝、導(dǎo)向安裝等141.2173第一節(jié)鋼套箱組拼、焊接51.57.54第二節(jié)鋼套箱組拼、焊接51.57.55鋼套箱下沉定位11.016鋼套箱內(nèi)外砂袋

13、、片石拋填及基底處理61.067封底砼澆筑21.028等封底砼強度、破樁頭101.5159鋼筋安裝、承臺砼施工61.5910砼養(yǎng)生及鋼套箱拆除121.012合計84按照上述分析一個主墩承臺施工為 84天，按照3個月編排計劃4.2主要機械設(shè)備配置根據(jù)年度施工計劃進度和西主墩鋼套箱施工計劃進度安排，主要機械設(shè)備 配置如下：50t履帶吊1臺，80t浮吊1臺，拌和站2座（60m3/h、90m 3/h各1座）, 砼攪拌車3臺，砼輸送泵2臺，潛水設(shè)備2套。五、質(zhì)量安全保證措施、環(huán)境保護和文明施工5.1質(zhì)量保證措施鋼套箱施工是主墩承臺施工的前提和保障，我部對鋼套箱設(shè)計與施工方案 進行了反復(fù)的討論、論證，確保

14、施工的可靠性。建立以項目經(jīng)理為工程質(zhì)量第一責(zé)任人的工程質(zhì)量管理機構(gòu)（見下圖） 和以項目總工程師負責(zé)的工程技術(shù)、質(zhì)檢、試驗、測量四位一體的質(zhì)量保證體 系，嚴格施工過程中的質(zhì)量控制質(zhì)量管理框圖5.1.1質(zhì)量管理機構(gòu)質(zhì)量管理組織機構(gòu)采用定期和不定期相結(jié)合的工作方式開展質(zhì)量檢查工 作。項目部質(zhì)量管理組織機構(gòu)每旬組織一次質(zhì)量檢查和評比活動，每分項工程 施工完畢召開一次質(zhì)量分析會；作業(yè)班組實行上、下工序交接檢查制度。5.1.2 質(zhì)量保證體系監(jiān)控測量體系 首先由測量組加密施工控制網(wǎng)，在監(jiān)理工程師的協(xié)助下對控制網(wǎng)進行全面 復(fù)測。現(xiàn)場操作人員熟悉鋼套箱施工相關(guān)資料，采用一種方法放樣，多種方法復(fù) 核，確保測量結(jié)果

15、滿足設(shè)計要求。施工測量嚴格按照規(guī)范操作，定期檢校儀器，保證儀器良好，作好施工觀 測記錄，確保施工測量程序有效進行，保證工程質(zhì)量。質(zhì)檢體系 施工過程中每完成一道工序，現(xiàn)場施工技術(shù)人員必須填寫相關(guān)記錄表格， 尤其對鋼套箱的結(jié)構(gòu)尺寸、加工情況等等必須作好詳細的記錄，對于加工不符 合設(shè)計要求的鋼套箱一律不允許進場。作業(yè)班組實行上下工序交接檢查制度， 并對關(guān)鍵工序?qū)嵭懈櫃z查，做到預(yù)防為主。5.2安全保證措施5.2.1建立安全生產(chǎn)保證體系“安全生產(chǎn)”是一切施工的前提條件，因此，在整個施工過程中，我們必 須始終貫徹落實“安全第一，預(yù)防為主”的方針，建立健全的安全生產(chǎn)保證體 系。成立以項目經(jīng)理為第一責(zé)任人的

16、安全生產(chǎn)保障體系，成立安全生產(chǎn)委員 會，設(shè)置專門的安全管理部門，配備專門的安全管理人員，各作業(yè)隊選配責(zé)任 心強的人員任本作業(yè)隊的兼職安全員，在經(jīng)理部的領(lǐng)導(dǎo)下，隨時隨地在工地進 行檢查，充分發(fā)揮監(jiān)督管理作用。5.2.2 施工安全措施防風(fēng)浪措施 與國家海洋局東海海區(qū)環(huán)境預(yù)報中心和上海市氣象局取得密切聯(lián)系，建 立東海區(qū)海洋氣候預(yù)報網(wǎng)絡(luò)，及時預(yù)報，做到現(xiàn)場施工信息準確。 根據(jù)指揮部建議的避風(fēng)港位置，及時與相關(guān)單位進行聯(lián)系，并確定避風(fēng) 港位置。遇有惡劣天氣，合理安排水上施工設(shè)備順序進入避風(fēng)港，人員撤離施 工區(qū)域。 經(jīng)理部安排人員 24 小時輪流值班，隨時接聽天氣預(yù)報，將信息及時反饋 到各作業(yè)區(qū)域。對施工現(xiàn)場的構(gòu)件采取加強加固措施。 接到預(yù)報，防風(fēng)、防臺領(lǐng)導(dǎo)小組立即展開工作，統(tǒng)一部署，全體人員進 入應(yīng)急狀態(tài)，現(xiàn)場停止施工，由搶險小組控制現(xiàn)場，使損失減少到最低限度。施工船舶安全管理 施工船舶必須持有符合沿海開放海區(qū)安全要求的各類有效證書，按規(guī)定