厦漳大桥南汊主桥钢套箱施工技术

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摘要：厦漳大桥南汊主桥钢套箱平面尺寸为60.9m（长）×32m（宽）×11m（高），总重约1400t，采用了工厂分块制作，现场桥位搭设平台拼装、千斤顶下放就位的方法。介绍本钢套箱的施工思路及关键技术。

关键词：钢套箱；施工技术；千斤顶下放

1、工程概况

厦漳跨海大桥位于福建九龙江入海口，北连厦门海沧区，南接漳州龙海市。项目路线起于厦门海沧岸厦漳分界线青兴路附近的青礁枢纽立交，终止于漳州龙海市后宅处。厦漳跨海大桥工程主要由北汊桥（北汊北引桥、北汊主桥、北汊南引桥）、海门岛立交及收费服务区、南汊桥（南汊北引桥、南汊主桥、南汊南引桥）、海平立交等4大部分组成。南汊主桥为双塔双索面结合梁斜拉桥，跨径布置为150m+300m+150m。

主塔基础采用高桩承台结构。桩基由34根直径2.8m-2.5m的钻孔灌注桩组成，承台为哑铃形结构。钢套箱作为永久结构的组成部分，同时兼作挡水设施和承台底面、侧面模板。钢套箱平面尺寸为60.9m（长）×32m（宽）×11m（高），钢套箱横桥向壁厚2.5m，顺桥向壁厚1.7m，总重约1400t。

2、总体思路

本项目钢套箱下放采用的方法为工厂分块制作，现场桥位搭设平台拼装、千斤顶下放就位。具体为：以钻孔灌注桩钢护筒作为拼装钢套箱的支撑，成桩后拆除钻孔平台，在钻孔灌注桩钢护筒上同一高程焊接承重牛腿，在牛腿上拼装已制作好的底板，将壁体在底板上拼装。接高钢护筒，在其顶面安装千斤顶吊放横梁，由千斤顶同步起吊钢套箱，割除牛腿，下沉钢套箱。

3、钢套箱结构

钢套箱由底板、壁体、内支撑、悬吊及定位系统等五大部分构成。

⑴底板

底板采用型钢网格分配梁形式，由两部分组成：面板和底板龙骨。面板由角钢75×75次梁和6mm厚钢板组成；底板龙骨由HM588×300工字钢组成，吊杆Φ32的精扎螺纹钢（fpk=785mpa）穿越面板和底板龙骨锚固在其底面。底板分10块在陆地上制作，运至施工现场用70t龙门吊起吊拼装，然后焊接成整体承担封底混凝土荷载。

⑵壁体

壁体分为两部分：一是设计上的永久防撞双层壁体，二是位于哑铃系梁位置作为承台施工模板的单层壁体。

考虑到现场起重设备起吊能力、制作场地及码头出运条件、不同块件的运输要求，整个钢套箱高度方向分两层（每节高度分别为6.196m和4.804m），共有20个块件，每块的重量均小于70t，现场起吊能力满足施工要求。

⑶内支撑

内支撑主要有纵、横、竖向支撑，共同构成空间框架，与钢套箱壁体和底板桁架形成较为完整的稳定结构体系。

在块件高度方向接缝处，桥向布置2道Φ800mm壁厚10mm的钢管、顺桥向布置3道Φ800mm壁厚10mm的钢管作为钢套箱下放和抵抗内外水头差的支撑框架。钢管与壁体接触部位，做局部加强处理。竖向支撑是设置在钢护筒顶十字支撑梁与底板龙骨底面间的精扎螺纹钢筋，在钢套箱下放过程中起额外保险作用；下放到位，千斤顶卸荷，钢套箱荷载由钢绞线转化至精扎螺纹钢筋，此后还将承担封底混凝土的荷载。

⑷悬吊系统

选择承台横桥向第1、3、8、10排两端的桩基，接高其钢护筒（共8个，直径2850mm，壁厚22mm），在护筒顶口开槽，放置柱头，柱头上放置由12榀贝雷梁连接成整体的下放横梁。下放横梁悬臂两端在钢套箱吊点投影位置安装分配梁，其上就是整个钢套箱下放的关键设备-LSD3500型连续千斤顶。

局部细节处理：①柱头与护筒壁接触部位增设加劲肋，改善局部受力。②下放横梁与护筒顶口柱头设置限位器，避免钢套箱下放过程产生位移，但容许相互间产生小角度转动；③钢套箱下放过程中，下放横梁悬臂两端将产生下扰，下放横梁中跨将产生上饶。为避免下放横梁悬臂两端下扰碰到接高钢护筒，竟而发生偏心受压，需要将下放横梁悬臂两端投影范围内的接高钢护筒顶割掉8cm左右。

⑸导向定位系统

钢套箱平面位置的初步限位，是通过设在箱体各倒角壁板与外侧钢护筒间的橡胶护铉来实现。导向系统沿高度方向共设计3层，并与套向内壁焊接在一起，其与护筒之间间隙为5-10cm。

钢套箱的平面位置精确控制，主要通过套箱内设置的手拉葫芦及上、下游平台上设置的卷扬机来实现。为克服水流对钢套箱下沉及就位的影响，在上、下游平台各安装4个台10t卷扬机和4个台5t卷扬机，套箱4个方向布设8台20t手拉葫芦，作为卷扬机的补充，用以对钢套箱下沉过程及下沉到位后的平面位置及倾斜度进行精确调整。

4、施工难点：

⑴千斤顶将钢套箱提升后，整体下放入水，整个过程受水流、潮汐及来往船只产生的波浪力影响较大。

⑵钢套箱下放质量大（约1400t），体积庞大，使得吊点的布设成为难题，同时对下放设备的性能提出了更高的要求。吊点位置选取不当，很难确保受力均衡；各吊点的受力很大，对吊点构件的抗破坏能力和抗变形能力提出了很高的要求。

⑶各吊点下放的同步性不容易保证，若下放速度相差较大，下放过程中势必各吊点的应力发生重分配，对钢套箱结构和下放设备不利。

⑷根据千斤顶性能要求，钢绞线与铅垂线的偏角不得超过3度。下放系统安装要精确，同时要采取合理的导向措施，约束下放过程中的位移。

针对以上施工难点，施工中要采取以下措施进行预防：

⑴选择合适的时段进行钢套箱的入水下放：低平潮时入水，迎着涨潮迅速下放，直至下放到设计位置；提前做好天气信息的采集，选择风浪较小的有利天气下放钢套箱。

⑵加大结构的安全系数，尤其对各吊点进行局部补强处理，并对吊点周围焊缝进行探伤，避免缺陷的产生。

⑶利用现有钢护筒，对称布置8各吊点；选择具有400t下放能力的8台LSD3500型千斤顶进行钢套箱下放，其安全系数达到2.3。

⑷采取计算机控制千斤顶同步下放系统进行钢套箱同步下放，通过下放过程中的同步性控制各吊点的受力均衡。

根据以上特点，本桥套箱沉放设备选用1台LSDKC-16控制台控制2台LSDB105液压泵站，驱动8台LSD3500型千斤顶实现下放，同步精度为10-20。每台千斤顶配置22束Φ15.241860mpa低松弛高强度钢绞线，钢绞线安全系数：8×22×26t/1400t=3.26，起吊设备满足要求。

5、施工流程

钢套箱施工工艺流程如下：

⑴拆除钻孔平台⑵在钢护筒上定位、焊接承重牛腿⑶搭设套箱拼装平台⑷钢套箱加工、运输⑸拼装钢套箱底板⑹拼装钢套箱壁板⑺安装内支撑⑻安装吊杆⑼接高钢护筒、安装吊放系统⑽安装导向、定位系统⑾提升钢套箱⑿割除牛腿⒀钢套箱整体下放⒁纠偏及竖向锁定⒂底板封堵、清理⒃浇筑封底混凝土⒄抽水、转换受力体系，割除钢护筒，进入承台施工。钢套箱沉放结构示意图见图1。

6、钢套箱下放

⑴千斤顶构造及工作原理

LSD3500型千斤顶由主顶油缸、上夹持器、下夹持器及夹持器油缸组成。其结构图见图2。

LSD3500型千斤顶利用上、下夹持器进行送、紧锚作业，其动作通过各自的小油缸实现。上夹持器的小油缸活塞与提升千斤顶的主活塞相连，下夹持器与千斤顶的底座相连。当A油路进油时，小油缸向上运动，带动夹片压紧板、拔夹片拉杆、松夹片顶板与松夹片顶套一起运动，使夹片松开，当B油路进油时，小油缸向下运动，带动上面相关部件向下运动，使工具夹片在夹片压紧板与弹簧、夹片压紧套的作用下压紧夹片。上、下夹持器的动作通过LSDKC-16控制系统的信号指令来执行。

钢绞线穿引完毕，用1t手拉葫芦将钢绞线预紧，保证各根钢绞线受力一致，同步检查钢绞线间有无相互交叉。

⑵整体试提试验

整体试提试验的目的是为了验证钢套箱结构强度和刚度是否能满足要求；检查各千斤顶的零部件是否能正常工作；检验千斤顶的同步性，包括位移和荷载同步。

经整体试提试验检验合格后，开始正式下放施工。

⑶钢套箱下放

计算机控制液压泵同步提升钢套箱5，开始安排工人割除套箱底板龙骨下的承重牛腿；认真检查确认钢套箱下放无障碍物后，由专人指挥，指令，一气呵成，确保套箱平稳沉放到位。

液压系统过载和意外事故的双重保障：①液压系统的工作压力均低于千斤顶、油泵和阀件的额定压力，使得上述设备具有相当的能力储备。在所有的千斤顶上均设置有液压锁，在停电、或油管破裂的意外情况发生时，可使千斤顶油缸自锁，保证钢套箱安全。②安全夹持器安装在千斤顶下面的横梁上，在进行正常下放时，该夹持器处于打开状态，如遇特殊情况，可以人工将其锁紧，使夹片锁紧钢绞线，保证下放结构安全。

钢套箱顺利下沉到位后，进行受力体系转换，钢护筒顶的精扎螺纹钢筋拧紧，钢绞线卸荷，全部荷载改由精扎螺纹筋承受。

后续工作就是实施封底混凝土，抽水，堵漏，割除钢护筒和精扎螺纹筋，破桩头，进入承台施工（此时承台荷载由封底混凝土与钢护筒的握裹力承担）。

7、结语

厦漳大桥南汊主桥钢套箱经过精心组织，严密施工，克服了潮汐、大风等不利因素，将钢套箱精确沉放定位，并顺利优质的封底，确保了主墩承台大体积混凝土的施工质量。

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