大体积承台单壁钢套箱可回收式底板施工方法与流程

本发明涉及一种用于大体积承台单壁钢套筒底板的施工方法，尤其涉及一种可回收式的底板施工方法，属于深水桥梁桩基施工技术领域。

背景技术：

随着大型桥梁建设的不断发展，深水群桩基础已经越来越多地被采用。深水群桩基础的施工主要包括深水桩基的施工以及深水大体积承台的施工。现阶段深水桩基的主要辅助手段分别是搭建深水钻孔平台与钢吊箱围堰。由于基础规模庞大，临时辅助工程动辄成百上千吨，且该类型桥梁深水基础施工工期通常要占总工期一半。深水群桩基础以其施工临时工程量庞大、工期长的特点，成为制约桥梁工程成本的关键因素。因此，在深水群桩基础施工中，如何通过技术革新节约施工临时材料，提高施工临时材料的回收利用率，减少施工工期进而降低工程成本，是一个非常重要问题。

在深水桥梁桩基施工中，钻孔平台主要为桩基施工提供一个水上作业空间。钻孔桩施工完成后，拆除钻孔设备，对钻孔平台略作修整后，完成由桩基向承台施工体系转换的相关准备工作后，开始钢吊箱施工。

钢吊箱底板作为钢吊箱的重要组成部分，主要功能是在水下为承台封底混凝土浇筑提供支撑。按结构划分，底板主要分为主梁、分配梁与面板，封底混凝土重力通过分配梁传递至主梁后，通过连接底板主梁和钢护筒的悬吊系统，将封底荷载传递给钢护筒。因此钢吊箱底板实际上是承受封底均布荷载，多点支撑的梁板式结构。常规项目施工时，底板随钢吊箱整体下放至承台位置，待承台浇筑完成后通常只回收钢吊箱模板，而底板材料均未回收。

深水区大体积承台单壁钢套箱可回收式底板施工方法的技术难点在于：钻孔平台施工时主梁与次梁之间采取何种连接方式既能满足施工需求，又能便于后期主梁回收，两者之间必须系统化考虑，使结构满足功能性和受力等各阶段施工需要。

技术实现要素：

为克服上述技术难点，本发明的技术重点在于如何将套箱底板材料在套箱整体受力体系转换完成后进行回收，使材料能够重复利用，节约施工成本，降低能耗。

本发明拟采用的技术方案为大体积承台单壁钢套箱可回收式底板施工方法，该方法的主要施工步骤如下：

(1)根据设计图纸及施工地实际水文地质情况，考虑桩基施工与承台施工，对钻孔平台顶板即钢套箱底板进行初步设计；

(2)结合钻孔平台方案与套箱底板的方案进行整体设计，考虑套箱底板施工后期回收工作，优化设计方案；

(3)对初步方案与常规的施工方案进行安全、质量及经济性比较，确定最终施工方案；

(4)在钻孔桩施工过程中，随时监控套箱底板的受力挠度变化情况；

(5)钻孔桩施工结束后，进行套箱施工，检查套箱底板，对钻孔桩施工过程中构件损坏的进行更换或补强；

(6)主墩承台封底混凝土施工结束，完成受力体系转换后，对底板材料进行回收，同步对施工原始数据进行收集整理，并形成最终成果。

具体而言，本发明涉及的大体积承台单壁钢套箱可回收式底板施工方法，该方法的具体实施方法如下：

s1，利用履带吊采用钓鱼法与打桩船整根插打法施工栈桥及龙门吊拼装平台；采用打桩船插打钢护筒到设计位置；在设计标高焊接钢护筒连接系及平台牛腿为施工平台安装做准备。

s2，采用履带吊在平台牛腿上依次安装围堰主龙骨、围堰底板并采用点焊固定，利用围堰底板作为桩基施工平台。

s3，在桩基施工平台完成后，对桩基施工平台顶部的钻孔平台面板即围堰底板局部进行修复，保证围堰底板的平整度与拼接缝无空隙；检查调节围堰主龙骨的平面位置，并对围堰主龙骨的吊点位置逐一进行检查，确保围堰主龙骨的吊点安全性；在围堰底板检查调节完成后，利用全站仪在桩基施工平台上精确放出套箱侧板的平面位置。同时对套箱位置的标高进行相应调节，确保套箱侧板位置围堰底板处于同一标高处。套箱模板拼装首先从e块拼装，然后对称拼装d块，然后拼装c块与b块，最后拼装a块，并对钢套箱模板进行合拢。e块为套箱模板两侧的端部模板快，e块的两端对称依次拼装d块、c块、b块和a块；侧板调整到位后，把侧板与底板用螺栓栓接固定。并采用斜撑对侧板进行临时支撑固定。斜撑与套箱底板夹角为60°；各临时支撑间采用斜撑连成整体。

s4，当套箱模板具备安装内支撑条件时，开始起吊安装内支撑，模板全部拼装完成，且内支撑安装完成后，拆除临时支撑。

s5，内支撑完成后利用平台龙门吊依次安装围堰下放支架、分配梁、贝雷梁、千斤顶、操作平台等围堰下放结构，各围堰下放结构之间焊缝需满足设计图纸要求；各分配梁相应位置加设加劲板；割除钢护筒间部分连接系，在围堰拼装时保留顶层部分钢护筒连接系以保持结构稳定。

s6，在围堰底板焊接钢吊挂结构并检查焊缝质量。安装围堰非吊点护筒处锁定时的精轧螺纹钢筋及钢管保护套，精轧螺纹钢由螺帽固定于钢管上，钢管与护筒间通过焊接u型筋固定。

s7，在底板上安装水下混凝土浇筑底座，用于首盘混凝土封底，底座为四块钢板焊接而成。底座全部安装完成后，然后对底座进行编号，并以套箱模板为基准，测量出每个底座的座标，用于套箱下放到位后，水下混凝土浇筑前导管下放定位。底座安装的同时开始安装隔仓板，利用隔仓板将套箱底板分成三块区域即a仓、b仓和c仓。两侧利用槽钢进行定位固定。

s8，套箱下放系统全部安装完成后，然后检查套箱下放与平台是否有冲突，再次检查各构件之间焊缝，满足要求后开始提升套箱；提升后，稳定钢套箱，割除的护筒间牛腿及剩余平联，另外检查每根精轧螺纹钢筋的受力情况，防止出现吊点松动，未受力情况发生；精确调整围堰位置，准备下放围堰。

s9，套箱下放检查满足要求后，开始正式下放，每个千斤顶安排一名工人进行下放，每个吊点安排一名工人配合下放；通过千斤顶下放围堰底标高，保证围堰底板露出水面位置，停止下放，安装限位装置；安装限位装置时，同步安装锁定系统分配梁与牛腿。

s10，套箱下放过程中每20cm为一个行程，每下放1m时检查每根精轧螺纹钢筋的下放距离，然后以最大的距离进行调整，确保每个吊点的下放距离一致；将围堰底板顶面标高下放到位置，调整套箱偏位，及时将套箱锁定在非吊点处钢护筒上。

s11，利用护筒顶口分配梁及焊接的牛腿，通过吊挂精轧螺纹钢筋将围堰锁定在钢护筒上，将围堰重量转换到牛腿上；从上至下依次拆除围堰下放结构，安装顺桥向通常锁定分配梁，并锁定钢套箱。

s12，在支栈桥平台上安装封底混凝土操作平台，平台承重梁由下放系统贝雷梁组成；然后根据导管平面布置坐标确定导管下放的平面位置，安装导管，并用槽10固定导管顶口位置，再安装料斗；b仓浇筑完成后，将b仓封底混凝土平台搭设的四组贝雷梁其中的三组利用龙门吊分别吊装至a仓，完成a仓浇筑后，再将a仓三组贝雷梁分别吊装至c仓，完成封底混凝土浇筑。各仓内封底混凝土浇筑顺序按照导管编号浇筑；封底操作平台采用下放时操作平台。

s13，封底平台安装的同时，安排水下作业人员检查护筒与底板之间封堵板是否封闭，打开连通管保持围堰内外水头一致；清理套箱底板沉渣、封底范围内护筒与套箱壁板杂物；浇筑封底混凝土时，应保证首盘料埋住导管；浇筑过程中经常测量混凝土顶面标高，以保证封底混凝土浇筑至设计位置；封底混凝土浇筑完成后，检测导管作用半径相交处、护筒周边、外侧护筒与套箱壁板之间封底混凝土质量。

s14，封底混凝土等强时，保证套箱内外水位差一致，强度到达要求后，将吊挂装置与护筒焊接；围堰抽水，封堵连通管，拆除护筒上锁定装置，完成套箱受力体系转换。切割钢护筒、采用环切法凿除桩头、封底混凝土找平、清理封底混凝土顶面淤泥、清理第一次承台浇筑范围内套箱壁板；

s15，绑扎钢筋第一次承台钢筋，浇筑第一次承台混凝土；主墩承台第一次浇筑混凝土；第一次承台混凝土强度达到设计要求后，将第一道内支撑拆除，安装至标高位置。

s16，绑扎第二次承台钢筋与主墩同步浇筑钢筋；浇筑承台第二次混凝土与墩身同步浇筑混凝土。

s17，拆除围堰侧模并保留后浇段围堰模板。下放围堰底板主纵梁，通过拖船将围堰底板主纵梁拖出。在按设计要求施工承台后浇段，拆除围堰侧模，完成主墩围堰施工。

与现有技术相比较，本发明具有如下技术优势。

通过深水区大体积承台单壁钢套箱可回收式底板施工技术研究，总结施工技术经验，提高施工质量，降低能耗，降低施工成本减少工程机械及人工费用。

钻孔平台顶板兼作套箱底板，实现了资源再利用，减少了拆除过程，再次安装过程，缩短了工期，减少了机械设备、材料、劳动力的投入，大大的加快了我部施工进度。

可回收式底板施工技术的应用，提高底板材料周转效率，节约施工成本，增加了经济效益。

附图说明

图1是本方法的步骤1的实施示意图。

图2是本方法的步骤2的实施示意图。

图3是本方法的步骤3的实施示意图。

图4是本方法的步骤4的实施示意图。

图5是本方法的步骤5的实施示意图。

图6是本方法的步骤6的实施示意图。

图7是本方法的步骤7的实施示意图。

图8是本方法的步骤8的实施示意图。

图9是本方法的步骤9的实施示意图。

图10是本方法的步骤10的实施示意图。

图11是本方法的步骤11的实施示意图。

图12是本方法的步骤12的实施示意图。

图13是本方法的步骤13的实施示意图。

图14是本方法的步骤14的实施示意图。

图15是本方法的步骤15的实施示意图。

图16是本方法的步骤16的实施示意图。

图17是本方法的步骤17的实施示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

大体积承台单壁钢套箱可回收式底板施工方法，该方法的具体实施方法如下：

s1，利用履带吊采用钓鱼法与打桩船整根插打法施工栈桥及龙门吊拼装平台；采用打桩船插打钢护筒到设计位置；在设计标高焊接钢护筒连接系及平台牛腿为施工平台安装做准备。

s2，采用履带吊在平台牛腿上依次安装围堰主龙骨、围堰底板并采用点焊固定，利用围堰底板作为桩基施工平台。

s3，在桩基施工平台完成后，对桩基施工平台顶部的钻孔平台面板即围堰底板局部进行修复，保证围堰底板的平整度与拼接缝无空隙；检查调节围堰主龙骨的平面位置，并对围堰主龙骨的吊点位置逐一进行检查，确保围堰主龙骨的吊点安全性；在围堰底板检查调节完成后，利用全站仪在桩基施工平台上精确放出套箱侧板的平面位置。同时对套箱位置的标高进行相应调节，确保套箱侧板位置围堰底板处于同一标高处。套箱模板拼装首先从e块拼装，然后对称拼装d块，然后拼装c块与b块，最后拼装a块，并对钢套箱模板进行合拢。e块为套箱模板两侧的端部模板快，e块的两端对称依次拼装d块、c块、b块和a块；侧板调整到位后，把侧板与底板用螺栓栓接固定。并采用i25a斜撑对侧板进行临时支撑固定。i25a斜撑与套箱底板夹角为60°；各临时支撑间采用i25a斜撑连成整体。

s4，当套箱模板具备安装内支撑条件时，开始起吊安装内支撑，模板全部拼装完成，且内支撑安装完成后，拆除临时支撑。

s5，内支撑完成后利用平台龙门吊依次安装围堰下放支架、分配梁、贝雷梁、千斤顶、操作平台等围堰下放结构，各围堰下放结构之间焊缝需满足设计图纸要求；各分配梁相应位置加设加劲板；割除钢护筒间部分连接系，在围堰拼装时保留顶层部分钢护筒连接系以保持结构稳定。

s6，在围堰底板焊接钢吊挂结构并检查焊缝质量。安装围堰非吊点护筒处锁定时的精轧螺纹钢筋及φ48mm钢管保护套，钢管长度4m，精轧螺纹钢由螺帽固定于钢管上，钢管与护筒间通过焊接u型筋固定。

s7，在底板上安装水下混凝土浇筑底座，用于首盘混凝土封底，底座为长100cm，宽100cm，高30cm的四块钢板焊接而成。底座全部安装完成后，然后对底座进行编号，并以套箱模板为基准，测量出每个底座的座标，用于套箱下放到位后，水下混凝土浇筑前导管下放定位。底座安装的同时开始安装隔仓板，利用隔仓板将套箱底板分成三块区域。隔仓板高1.1m，两侧利用[10槽钢进行定位固定。

s8，套箱下放系统全部安装完成后，然后检查套箱下放与平台是否有冲突，再次检查各构件之间焊缝，满足要求后开始提升套箱50cm；提升后，稳定钢套箱，割除的护筒间牛腿及剩余平联，另外检查每根精轧螺纹钢筋的受力情况，防止出现吊点松动，未受力情况发生；精确调整围堰位置，准备下放围堰。

s9，套箱下放检查满足要求后，开始正式下放，每个千斤顶安排一名工人进行下放，每个吊点安排一名工人配合下放；通过千斤顶下放围堰底标高至+1.50左右，保证围堰底板露出水面位置，停止下放，安装限位装置；安装限位装置时，同步安装锁定系统分配梁与牛腿。

s10，套箱下放过程中每20cm为一个行程，每下放1m时检查每根精轧螺纹钢筋的下放距离，然后以最大的距离进行调整，确保每个吊点的下放距离一致；将围堰底板顶面标高下放到-1.658m位置，调整套箱偏位，及时将套箱锁定在非吊点处钢护筒上。

s11，利用护筒顶口分配梁及焊接的牛腿，通过吊挂精轧螺纹钢筋将围堰锁定在钢护筒上，将围堰重量转换到牛腿上；从上至下依次拆除围堰下放结构，安装顺桥向通常锁定分配梁，并锁定钢套箱。

s12，在支栈桥平台上安装封底混凝土操作平台，平台承重梁由下放系统贝雷梁组成，长度18m，一组两排之间90cm间距；然后测量队根据导管平面布置坐标确定导管下放的平面位置，安装导管，并用槽10固定导管顶口位置，再安装料斗；b仓浇筑完成后，将b仓封底混凝土平台搭设的四组贝雷梁其中的三组利用50t龙门吊分别吊装至a仓，完成a仓浇筑后，再将a仓三组贝雷梁分别吊装至c仓，完成封底混凝土浇筑。各仓内封底混凝土浇筑顺序按照导管编号浇筑；封底操作平台采用下放时操作平台。

s13，封底平台安装的同时，安排水下作业人员检查护筒与底板之间封堵板是否封闭，打开连通管保持围堰内外水头一致；清理套箱底板沉渣、封底范围内护筒与套箱壁板杂物；浇筑封底混凝土时，应保证首盘料埋住导管；浇筑过程中经常测量混凝土顶面标高，以保证封底混凝土浇筑至设计位置；封底混凝土浇筑完成后，检测导管作用半径相交处、护筒周边、外侧护筒与套箱壁板之间等部位封底混凝土质量。

s14，封底混凝土等强时，保证套箱内外水位差一致，强度到达要求后，将吊挂装置与护筒焊接；围堰抽水，封堵连通管，拆除护筒上锁定装置，完成套箱受力体系转换。切割钢护筒、采用环切法凿除桩头、封底混凝土找平、清理封底混凝土顶面淤泥、清理第一次承台浇筑范围内套箱壁板；

s15，绑扎钢筋第一次承台钢筋，浇筑第一次承台混凝土；主墩承台第一次浇筑2m混凝土；第一次承台混凝土强度达到设计要求后，将第一道内支撑拆除，安装至标高+4.242m位置。

s16，绑扎第二次承台钢筋与主墩同步浇筑5m段钢筋；浇筑承台第二次2.5m混凝土与墩身同步浇筑5m段混凝土。

s17，拆除围堰侧模并保留后浇段围堰模板。下放围堰底板主纵梁，通过拖船将围堰底板主纵梁拖出。在按设计要求施工承台后浇段，拆除围堰侧模，完成主墩围堰施工。

通过深水区大体积承台单壁钢套箱可回收式底板施工技术研究，总结施工技术经验，提高施工质量，降低能耗，降低施工成本减少工程机械及人工费用。

钻孔平台顶板兼作套箱底板，实现了资源再利用，减少了拆除过程，再次安装过程，缩短了工期，减少了机械设备、材料、劳动力的投入，大大的加快了我部施工进度。

可回收式底板施工技术的应用，提高底板材料周转效率，节约施工成本，增加了经济效益。

通过深水区大体积承台单壁钢套箱可回收式底板施工技术的应用，达到提升承台施工工效，节约施工成本，提高材料重复利用率的目标。进行主桥桩基与承台施工后，经过项目综合对比：选用可回收式底板施工技术与常规施工方法，单个主墩可节约成本63万元，共计3个主墩，即可节约成本189万元。

预期效益：解决并总结可回收式底板施工技术研究施工过程出现的技术质量等问题，为今后类似桥梁的施工提供成功的范例。