赣州飞龙岛大桥钢套箱多吊点沉放技术杨新航潘伟宏蒋研波摘要:文章根据飞龙岛大桥工程地质水文情况、环境特点及资源配备状况，结合大桥主塔承台钢套箱沉放实例，介绍了卷扬机多吊点沉放大体积钢套箱的设计及施工方法，为类似的工程提供了宝贵的参考。关键词：斜拉桥水下承台施工钢套箱多吊点沉放1工程概况飞龙岛大桥位于赣州中心市区的西部，连接河套老城区和章江新城区。工程总长1449.761米,主桥为独塔双索面混合梁斜拉桥，主桥长230米，主跨150米，采用不对称布置，即150+（45+35）=230米，其中长128.5米为钢箱梁,其余101.35米均为混凝土箱。主塔顺桥向为曲线型斜塔、横桥向为“A”型，顺桥向：索塔塔背为圆曲线。塔高承台以上为87米，主塔8#墩为整个大桥的施工主控工程。2施工方案的选择2.1工程特点分析主塔8#墩为两个分离式群桩基础，共有24根Φ2.0m的钻孔灌注桩，承台平面为哑铃形，单个塔柱下的承台平面尺寸为21×13.6m，厚度为3.5～5.0m，两承台间设计系梁联结，其平面尺寸为26.4×9m，厚3.5m,承台如图一所示。承台顶面标高97.04m，承台底标高92.04，常水位96.7，经实测该处河床平均标高90.2（最高92.55m，最低90.3m）其承台基本位于常水位以下，必须采用水下承台施工方法。2.2施工方案的选择由以上施工环境和特点可知，主塔承台位于常水位以下，必须采用围堰施工，常规可供选择的方案有（土袋或草）土围堰、钢板桩围堰和钢套箱围堰，根据现场的实际水文地质情况确定施工方案：大桥位于城市中心土资源匮乏，污染严重，不宜采用土围堰；主塔位置地质为不到1米的砂卵薄覆盖，其下直接为弱风化砂岩，不适合钢板桩围堰施工；钢套箱围堰具有刚度大，抗渗性能高、适用性强、效果稳定可靠等优点。经反复研究，为确保大桥主控工程安全、顺利实施，决定主塔承台采用最可靠的钢套箱围堰施工，为节省投资，承台部分采用单壁钢套箱，考虑系梁部分刚度及套箱抽干水时的抗浮加重要求，系梁部分采用双壁钢套箱，双壁腔内填充砂粒加重，钢套箱设计如下图所示钢套箱设计钢套箱结构形式承台部分采用单壁结构，系梁部位采用双壁结构，其平面尺寸均按承台尺寸扩大10cm设计，为了进行系梁预应力的张拉，在张拉端位置钢套箱预留了1.5m的空间；承台部分单壁套箱面板为δ=6mm钢板，竖肋为28a槽钢，横肋用12#槽钢，横向设置两道加劲肋上下分别采用45a和56a工钢；系梁双壁套箱壁板为δ=6mm钢板，壁板横肋用25cm宽厚12mm钢板条，竖肋为L75*50*8角钢，中间腹杆为2*L75*50*8角钢；钢套箱箱分节分块加工，单壁套箱一块7米高，分20块；双壁套箱一块7.3米高，分8块；单壁套箱单块钢套箱最重7.5吨，双壁套箱单块钢套箱最重13吨，整个套箱共重约250吨；钢套箱内部设置直径40mm的钢管架支撑，承台与系梁连接处设型钢架支撑。3钢套箱沉放设计为保证施工进度和施工安全，主塔承台钢套箱采用分块加工，分块高度按钢套箱设计高度7米一次分块加工，利用桩基钢护筒及钻孔平台钢管桩设置拼装平台，钢套箱完成拼装焊接后，整体下放。由于钢套箱长度达57米，最大宽度21.4米，平面面积达860平方米，体积达5700立方米，将如此大的重物整体下放主要存在以下难点：如何设置吊点及吊具；如何保证下放过程中各吊点的均衡受力；如何确保钢套箱下放过程不出现变形或倾覆；3.1吊装系统的设计根据自有设备情况，选用卷扬机作为沉放钢套箱吊装系统的起重设备，由于钢套箱设计平面为哑铃形的多边形体，吊点布设以每边设置两个吊点为原则，维持钢套箱单边的稳定，确保在起吊和沉放过程钢套箱不产生变形；吊点承重安全系数按3倍考虑，保证在下放过程中产生不均衡受力甚至某一吊点失效或破坏时，其相邻吊点能够承担不利集中荷载的作用，以满足沉放过程的安全要求；经反复测算，设置22个吊点，布置如图所示，在系梁位置吊点最大承重20吨，吊具采用5吨慢速卷扬机，配以6门滑车组成的动滑轮起重系统，起重绳为12Φ17.5的钢丝绳，承重能力达60吨，起重梁采用双排单层贝雷梁，满足承重要求。3.2钢套箱抗变形、抗倾覆设计由于钢套箱平面大，采用多达22个吊点共同起吊和下放，存在许多不可预见的不利因素，造成钢套箱变形和失稳，特别是在出现一些吊点破坏失效时，钢套箱将出现巨大的变形，甚至将钢套箱撕裂的事故，为确保万无一失，必须进行钢套箱刚度设计和验算，主要采用以下措施：充分利用钢套箱自身的结构，将上下层的内支撑（φ400mm螺旋焊钢管）用I25a加设斜撑形成桁架梁结构，并与强大的系梁双壁结构焊接，形成纵横向整体支撑及抗弯体系；针对钢套箱的薄弱位置--各平面转角，用钢板和工钢进行加固，增强转角位置的刚度和连接性能