桥梁基础施工中钢套箱的施工工艺
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摘要：根据施工经验介绍了钢套箱的设计、制作、安装等施工工艺及其适用范围、注意事项等。
1、引言
桥梁基础施工往往要在水中进行，因结构形式、水文地质、埋置深度等有着不同的施工方法，但不论何种施工方法，都离不开防排水。防水围堰是临时支护结构，它的功能是防水、挡土和保护基础开挖时的稳定性。目前采用防水方法一般为土石围堰、木质围堰、钢套箱围堰、钢板桩围堰及钢筋混凝土围堰等等。当在水中施工钻孔桩或扩大基础时，使用钢套箱较为轻便，而且较经济合理。
2、钢套箱的特点与适用范围
2.1钢套箱的特点
⑴钢套箱设计和施工工艺简单，易于掌握，适用于普通条件下的现场加工与施工。钢套箱作为临时防水设备，能分块拼装，易拼易拆，重复使用，降低成本，具有推广价值。
⑵利用角钢、工字钢或槽钢等刚性杆件与钢板连接，具有可靠的整体性、稳定性，并且有良好的防水性。
⑶施工占用的临时场地少。与土石围堰相比，不仅节约填筑工程量，而且减少对河流的污染。明挖基础采用钢套箱可大大减少挖基数量。
⑷桥梁钻孔桩使用钢套箱、钢套箱不仅是修筑承台座板的操作平台，同时也是钻机的工作平台。
2.2适作范围
本方法适用于水流平稳、流速不大于1.0m/s，水深在6.0m以内，不利用大型机具的水中桥梁墩台基础施工（包括扩大基础），钢套箱置于河床面或河床以下一定深度，一般分下列两种情况：
⑴河床为渗水性土壤或砂卵石层，河床平顺，一般采用混凝土封底钢套箱，钢套箱置于河床面，用厚度大于0.4m水下混凝土封底，然后抽水施工。
⑵河床为粘性土层，则可利用粘土几乎不渗水的特性，钢套箱不封底，将其压入土层一定深度，再抽水施工。
3、设计与施工
3.1设计
设计钢套箱，可按下列步骤进行：
⑴收集现场资料。如河面宽度、水深、流速、通航要求、涨落潮规律、河床地质等等。将最高水位及施工最高水位绘于地质剖面图上。
⑵计算围堰侧压力。作用于围堰上的侧面压力包括：静水压力、水流冲击力、冰压力、风力、波浪力和土压力，在这些侧压力中，除土压力不能按常规的计算方法外，其他各力均可按有关规定和理论计算。
⑶计算钢套箱围堰各构件断面尺寸。
①平面尺寸：多按上部结构或基础尺寸拟定。施工钻孔桩时，钢套箱周边尺寸与承台一致，也可比承台每边大0.1m～0.2m。在扩大基础施工中，钢套箱应离开基础轮廓尺寸1.0m～1.5m，同时，还须考虑抽水设备和其汇水井安装所需之尺寸，基坑开挖可采用适当的支撑措施。
②立面尺寸：多受水位高度、冲刷深度、基坑挖深深度以及基底稳定（涌水、翻砂、拱起）等因素所控制，其中尤以水位高低的影响最为重要，所以在设计时应按可能发生的而不是绝对的最不利水位计算。如各施工阶段的最高水位，抽水最高水位，渡洪最高水位等。
⑷检算钢套箱的稳定性。
⑸研究计算套箱底的涌水、翻砂、拱起等有关基底稳定性问题。
⑹封底混凝土设计。
3.2制作
钢套箱的制作宜在工厂进行，按设计将模板制成后进行试拼，然后分组编号，所用橡胶防水垫圈5～8mm，φ22连接螺栓等设专箱存放，钢套箱上油保护后，运送工地待用。
3.3安装
钢套箱安装时，定位和稳定性全靠四角的4根定位桩。因此，安装钢套箱前，首先利用栈桥（配合船只）按受力要求在施工点打设定位桩和柱桩，边打边测量，满足要求后，再在上面加设纵横梁，形成操作平台，也是钻机的工作平台，利用四角设置的定位桩，绑设滑轮组并用吊车配合，将钢套箱分块吊装，并拼装成型，再根据侧压力情况安装所设计的Φ100～Φ150的钢管作为纵横加强支撑，用Φ22螺栓联接于侧面钢模板的横肋上，然后，用四角的滑轮组，将钢套箱缓慢下放，置于河床上。
3.4防水
钢套箱就位后，紧接着便是防水挖基，进行圬工施工，因此，防水是整个桥基施工成败的关键所在，这里分两种情况：
⑴不封底钢套箱：当桥基置于渗透系数较小（K
钢套箱就位后，先检查各联结点螺栓是否拧紧，支撑是否牢固，防止因抽水而出现事故，抽水速度不宜过快，随时观察套箱的变化情况，及时处理。钢套箱的防渗能力强，但底部因与土或岩层接触不均匀，或套箱本身个别地方因变形而发生漏渗情况，可用棉絮在内侧嵌塞，同时在漏缝外侧撒大量的木屑或谷糠，使其由水夹带至漏水处自行堵塞，或在支撑与套箱之间的空隙处灌注0.4m以上混凝土封底。也可采用粘土和草袋装土填实于套箱与支撑之间，集中力量进行桥基施工。
⑵封底钢套箱：当桥基置于渗透系数较大的砂类土或桩基承台置于河床面时，采用封底钢套箱，即挖基工作或桩基施工完成后，采用水下混凝土封底。
3.5施工措施
为保证灌注水下混凝土的整体密实性，施工时采取以下几点措施：
⑴应有周密的施工组织，严格的操作工艺，详细掌握测量资料及施工情况，集中指挥，互相配合。
⑵水下混凝土的标号不宜低于20号，水泥品种宜选用初凝时间较长者为佳。
⑶导管灌注的有效半径采用3.5～4.0m，并尽量加速混凝土供应量。
⑷混凝土施工坍落度采用18～20cm，并准备坍落度较大的（20～22cm，22～24cm）配合比，以便临时更换。
⑸每根导管灌注结束后，应立即清理。
⑹水下混凝土必须达到要求的强度才能抽水，抽水后考虑水对钢套箱的浮力作用，应有1.3左右的安全系数。
4、结束语
钢套箱作为桥基施工防水的临时设施，易拼易拆，可多次倒用，以钢代木，适应性强，是桥梁施工中值得推广的有效措施。与钢板桩围堰相比，可不用打桩船和使用较大型的打桩设备，同时可以克服基坑局部地质较差的困难。在钻孔桩施工中，钢套箱顶可搭设钻机平台，同时套箱可作为承台模板，而且工程量少，受外界干扰小，便于合理安排，统筹管理，提高劳动生产率，缩短工期，所以目前钢套箱在水中施工中被广泛的使用着。
参考文献：
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