高速鐵路128m鋼箱系桿拱施工工法

榮譽(yù)表彰

2011年9月30日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部審定《2009-2010年度國家二級(jí)工法名單》，以建質(zhì)[2011]154號(hào)文件公布，《高速鐵路128m鋼箱系桿拱施工工法》被評定為中國國家二級(jí)工法。

《高速鐵路鋼系桿拱橋》是在對國內(nèi)外鋼系桿拱橋資料和設(shè)計(jì)研究成果系統(tǒng)歸納、分析、總結(jié)的基礎(chǔ)上編寫完成的。全書共分八章，主要介紹了高速鐵路的特點(diǎn)和對橋梁結(jié)構(gòu)的要求，以及國內(nèi)外高速鐵路鋼系桿拱橋概況；高速鐵路鋼系桿拱橋主要結(jié)構(gòu)形式、構(gòu)造特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)特性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇，以及靜力和動(dòng)力分析；鋼系桿拱橋主要構(gòu)件的構(gòu)造細(xì)節(jié)及其疲勞、厚板焊接變形和殘余變形特性分析，以及對相關(guān)影響因素和作用進(jìn)行的系統(tǒng)歸納分析；結(jié)構(gòu)鋼材防腐和橋面防腐防水的涂裝材料、技術(shù)、措施和工程應(yīng)用實(shí)例；整體鋼橋面技術(shù)現(xiàn)狀及分析理論，結(jié)合鋼橋面板結(jié)構(gòu)分析案例和模型靜載及疲勞試驗(yàn)，對測試結(jié)果與計(jì)算理論的對比分析。

高速鐵路鋼系桿拱橋目錄

1 緒論

1.1 高速鐵路的特點(diǎn)

1.2 高速鐵路對橋梁結(jié)構(gòu)的要求

1.2.1 安全性要求

1.2.2 高平順性要求

1.2.3 景觀要求

1.2.4 跨越能力要求

1.2.5 結(jié)構(gòu)高度的影響

1.2.6 施工要求

1.3 下承式鋼系桿拱橋的特點(diǎn)

1.4 國外高速鐵路鋼系桿拱橋

1.4.1 法國地中海線Avignon Sud橋

1.4.2 法國地中海線GardeAdhemar。橋

1.4.3 法國地中海線Mornas bow-string橋和Mondragon bow_string橋

1.4.4 韓國京釜高速鐵路鋼系桿拱橋

1.4.5 日本山梨磁懸浮試驗(yàn)線鋼系桿拱橋

1.5 國內(nèi)高速鐵路鋼系桿拱橋

1.5.1 福廈鐵路木蘭溪特大橋和丘后特大橋

1.5.2 武廣客運(yùn)專線汀泗河特大橋

1.5.3 哈大客運(yùn)專線新開河特大橋

1.5.4 甬臺(tái)溫鐵路雁蕩山大橋

2 鋼系桿拱橋結(jié)構(gòu)形式及受力特點(diǎn)分析

2.1 概述

2.2 結(jié)構(gòu)形式的分類

2.3 結(jié)構(gòu)靜力和穩(wěn)定分析方法

2.4 結(jié)構(gòu)特征分析及設(shè)計(jì)參數(shù)選擇

2.4.1 不同矢跨比條件下系桿拱受力特性

2.4.2 拱肋內(nèi)傾角度對結(jié)構(gòu)受力的影響

2.4.3 吊桿形式對結(jié)構(gòu)受力的影響

2.4.4 不同拱梁剛度比條件下系桿拱受力特性的分析

2.4.5 拱肋橫向聯(lián)結(jié)系對結(jié)構(gòu)的影響

2.4.6 橋面構(gòu)造

2.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.5.1 主拱結(jié)構(gòu)形式

2.5.2 橋面結(jié)構(gòu)形式

2.5.3 福廈鐵路128m鋼系桿拱橋設(shè)計(jì)

2.6 結(jié)構(gòu)靜力分析

2.6.1 計(jì)算的內(nèi)容及方法

2.6.2 設(shè)計(jì)荷載

2.6.3 荷載組合

2.6.4 主要控制指標(biāo)

2.6.5 主要計(jì)算分析結(jié)論

3 動(dòng)力分析

3.1 概述

3.1.1 車橋動(dòng)力分析

3.1.2 車橋動(dòng)力分析研究的歷史演變和研究現(xiàn)狀

3.2 車橋動(dòng)力分析模型

3.3 車輛與橋梁振動(dòng)性能的評價(jià)

3.3.1 車輛運(yùn)行安全性評價(jià)

3.3.2 車輛運(yùn)行平穩(wěn)性評價(jià)

3.3.3 橋梁振動(dòng)性能評價(jià)

3.4 車一線一橋動(dòng)力分析理論

3.4.1 機(jī)車車輛動(dòng)力學(xué)模型

3.4.2 橋梁有限元分析模型

3.4.3 軌道計(jì)算模型

3.4.4 輪軌接觸幾何關(guān)系和輪軌作用力

3.4..5 橋軌相互作用關(guān)系

3.4.6 車線橋振動(dòng)方程及其求解

3.5 鋼系桿拱橋的車橋動(dòng)力分析

3.5.1 橋梁動(dòng)力分析模型的建立

3.5.2 橋梁自振特性分析

3.5.3 車橋動(dòng)力分析

3.6 風(fēng)荷載作用下鋼系桿拱橋的車橋動(dòng)力分析

3.6.1 風(fēng)一車一橋耦合振動(dòng)分析的基本思路

3.6.2 車輛計(jì)算分析模型

3.6.3 橋梁計(jì)算分析模型

3.6.4 輪軌相互作用力

3.6.5 作用于橋梁上的風(fēng)荷載

3.6.6 作用于車輛上的風(fēng)荷載

3.6.7 風(fēng)一車一橋耦合振動(dòng)方程及求解

3.6.8 脈動(dòng)風(fēng)場的隨機(jī)模擬

3.6.9 風(fēng)一車一橋耦合振動(dòng)響應(yīng)及評價(jià)

4 構(gòu)造細(xì)節(jié)及疲勞構(gòu)造分析

4.1 概述

4.2 拱腳

4.2.1 拱腳構(gòu)造方案

4.2.2 拱腳構(gòu)造細(xì)節(jié)

4.2.3 拱腳仿真分析計(jì)算

4.3 正交異性鋼橋面板

4.4 拱肋與吊桿的連接節(jié)點(diǎn)

4.5 系梁與吊桿的連接節(jié)點(diǎn)

4.6 系梁與橫梁連接肱板

5 厚板焊接變形和殘余應(yīng)力分析

5.1 概述

5.1.1 國外研究現(xiàn)狀及規(guī)定

5.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及規(guī)定

5.1.3 主要研究進(jìn)展

5.2 焊接變形分析機(jī)理

5.3 焊接接頭控制參數(shù)的主要影響因素

5.3.1 分析方法

5.3.2 焊接過程的實(shí)現(xiàn)

5.3.3 橋梁焊接構(gòu)件基礎(chǔ)參數(shù)的影響分析

5.3.4 箱形截面焊接參數(shù)的影響分析

5.4 減小厚板焊接變形工藝控制參數(shù)

5.4.1 焊接道數(shù)

5.4.2 焊接溫度

5.4.3 焊接截面尺寸

5.4.4 反預(yù)變形尺寸

5.5 主要分析結(jié)論

6 鋼材防腐

6.1 概述

6.2 橋梁的腐蝕環(huán)境

6.2.1 大氣腐蝕

6.2.2 水腐蝕

6.2.3 土壤瘸蝕

6.3 鐵路鋼橋的腐蝕特性

6.3.1 鋼鐵腐蝕機(jī)理

6.3.2 鋼橋構(gòu)件的腐蝕形態(tài)

6.3.3 鐵路鋼橋不同部位的腐蝕特性

6.4 鋼橋的防腐措施

6.4.1 涂料保護(hù)

6.4.2 陰極保護(hù)

6.5 橋梁防腐蝕涂料及涂裝技術(shù)

6.5.1 橋梁防腐蝕涂料

6.5.2 鐵路鋼橋的防腐蝕用涂料

6.5.3 鐵路鋼梁涂裝體系

6.5.4 鐵路鋼梁涂裝技術(shù)

6.6 橋梁熱噴涂長效防腐蝕技術(shù)

6.6.1 熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)

6.6.2 熱噴涂長效防腐

6.6.3 電弧噴涂長效防腐蝕工藝

……

高速鐵路鋼系桿拱橋序言

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，人民生活水平的不斷提升，鐵路運(yùn)輸量開始不斷增加，人們對出行的便捷性、安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性等的要求也越來越高。高速鐵路以其運(yùn)力大、速度快、安全、舒適、可靠、全天候等優(yōu)勢，已成為現(xiàn)代主要的高速交通運(yùn)輸方式。

我國高速鐵路正處在快速發(fā)展的黃金時(shí)期，也是高速鐵路橋梁技術(shù)創(chuàng)新和快速進(jìn)步時(shí)期。我國從事橋梁設(shè)計(jì)、研究和施工的科技人員抓住歷史的機(jī)遇，對高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)進(jìn)行了一系列認(rèn)真的探索，建成了一批具有鮮明時(shí)代特色、理念先進(jìn)、技術(shù)一流、形式新穎、造型美觀的橋梁，并成為了一道道亮麗的風(fēng)景線。

拱橋，既古老而又現(xiàn)代。中國的拱橋始建于東漢中后期，已有一千八百余年的歷史。作為拱橋橋型之一的系桿拱橋，特別是鋼系桿拱橋，具有跨越能力大、美觀、經(jīng)濟(jì)、施工對交通干擾小等特點(diǎn)，在線路小角度斜交跨越城市干道、高速公路、通航河流等需要橋梁跨度大且線路以下凈空高度受限時(shí)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢，在國內(nèi)外高速鐵路上均有成功的案例。

斜拉橋索塔鋼錨箱安裝施工工法適用范圍

《斜拉橋索塔鋼錨箱安裝施工工法》適用于斜拉橋索塔鋼錨箱安裝施工，對于類似的鋼塔安裝也可借鑒采用。

斜拉橋索塔鋼錨箱安裝施工工法工藝原理

《斜拉橋索塔鋼錨箱安裝施工工法》的工藝原理敘述如下：

鋼錨箱采取分批安裝，通過分析自然環(huán)境（風(fēng)、日照等）和主體結(jié)構(gòu)（鋼筋、混凝土等）的影響，確定每批鋼錨箱安裝的自由高度。對首節(jié)鋼錨箱（基準(zhǔn)節(jié)段）進(jìn)行精確調(diào)位并固定后，分節(jié)吊裝首批其他節(jié)段鋼錨箱，當(dāng)澆筑完成相應(yīng)節(jié)段混凝土后，即可進(jìn)行下批鋼錨箱安裝。

鋼錨箱安裝誤差采取分批調(diào)整，通過監(jiān)測已裝鋼錨箱的實(shí)際位置，分析安裝誤差影響，確定下批鋼錨箱安裝時(shí)是否需要進(jìn)行傾斜度調(diào)整以及調(diào)整量（若需要調(diào)整）。

斜拉橋索塔鋼錨箱安裝施工工法施工工藝

• 工藝流程

《斜拉橋索塔鋼錨箱安裝施工工法》的工藝流程如下：

鋼錨箱分為首節(jié)鋼錨箱安裝和其他節(jié)段鋼錨箱安裝（鋼錨箱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段結(jié)構(gòu)參見圖1）。

鋼錨箱安裝與節(jié)段混凝土施工異步進(jìn)行，即先安裝一批鋼錨箱（3~4節(jié)段），然后澆筑一定高度的混凝土（2~3節(jié)段）。

鋼錨箱安裝總體施工工藝流程見圖2，鋼錨箱布置參見示意圖3。

• 操作要點(diǎn)

《斜拉橋索塔鋼錨箱安裝施工工法》的操作要點(diǎn)如下：

一、施工準(zhǔn)備

1.鋼錨箱進(jìn)場驗(yàn)收

鋼錨箱運(yùn)抵現(xiàn)場后，進(jìn)行檢查驗(yàn)收，內(nèi)容主要包括：

1）鋼錨箱相關(guān)制造和工廠驗(yàn)收技術(shù)資料；

2）鋼錨箱外觀檢查，外形尺寸復(fù)查；

3）重要部位如節(jié)段間匹配件檢查等。

2.鋼錨箱吊裝前的準(zhǔn)備工作

1）了解氣象情況，由于風(fēng)、雨、霧等惡劣天氣影響吊裝，必須隨時(shí)掌握天氣趨勢和現(xiàn)狀；

2）吊裝工作應(yīng)選擇作業(yè)點(diǎn)風(fēng)速10米/秒以下，無雨霧天氣，且溫差變化較小的時(shí)段內(nèi)進(jìn)行；

3）起吊設(shè)備例行檢查調(diào)整，特別是制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)整；

4）機(jī)具準(zhǔn)備，主要是指用于吊裝及定位調(diào)節(jié)的吊具、索具、葫蘆、千斤頂，以及沖釘、高強(qiáng)螺栓、高強(qiáng)螺栓施擰（檢查）工具的檢查校正等工作；

5）檢查工作面配備的照明設(shè)備、電源線以及錨箱牽引繩、手拉葫蘆是否到位；

6）工作平臺(tái)的安裝及檢查。

二、首節(jié)鋼錨箱安裝

作為鋼錨箱安裝的基準(zhǔn)段，首節(jié)鋼錨箱的準(zhǔn)確安裝尤為重要，其施工工藝流程見圖4。

1.底座墊塊混凝土施工、承重板安裝

施工底座墊塊混凝土?xí)r，預(yù)埋承重板調(diào)節(jié)螺栓及錨箱錨固螺栓預(yù)留孔（圖5）。

考慮到首節(jié)鋼錨箱安裝調(diào)位需要，鋼錨箱底座混凝土墊塊根據(jù)具體施工需要比設(shè)計(jì)少澆筑一定高度（一般約5~6厘米左右），待首節(jié)錨箱安裝就位后再灌漿。

2.首節(jié)鋼錨箱吊裝及初定位

首節(jié)鋼錨箱利用塔吊吊裝并通過手拉葫蘆及纜風(fēng)繩初定位，采用臨時(shí)限位裝置初步限位。

選擇陰天或凌晨氣溫變化不大的時(shí)段，測量放線，并在承重鋼板上標(biāo)記錨箱邊線及中心線。當(dāng)風(fēng)速較小時(shí)，掛好手拉葫蘆及纜風(fēng)繩。起吊首節(jié)鋼錨箱，緩慢下落，放置于承重鋼板上，初步定位后用臨時(shí)限位裝置限位。

3.首節(jié)錨箱精確調(diào)位、臨時(shí)固定

首節(jié)鋼錨箱采用三向調(diào)位千斤頂精確調(diào)整錨箱平面位置和標(biāo)高，調(diào)整時(shí)，先頂起鋼錨箱，在測量控制下，依次反復(fù)調(diào)整錨箱的平面位置及標(biāo)高，當(dāng)調(diào)位精度滿足要求后，將鋼錨箱底板與承重板墊實(shí)并臨時(shí)焊接固定，并安裝錨固螺栓。

4.鋼錨箱底灌漿

1）漿液配制程序

性能指標(biāo)的確定→漿液配合比設(shè)計(jì)→模擬灌漿試驗(yàn)。

2）漿液技術(shù)性能指標(biāo)確定

鋼錨箱底灌漿存在頂面封閉、灌漿面積大漿液流動(dòng)空間狹小、混凝土毛面等不利因素，因此，要求灌漿液除具有高強(qiáng)度的基本要求外，還須具有良好的流動(dòng)性、穩(wěn)定性、自密實(shí)性、膨脹性和耐久性等特殊要求。

3）漿液配制采取的主要措施

（1）摻加風(fēng)選低鈣I級(jí)粉煤灰、硅灰、聚羧酸系列減水劑和漿液穩(wěn)定劑；

（2）盡量降低水膠比；

（3）對不同減水劑、漿液穩(wěn)定劑及膨脹劑摻量進(jìn)行對比試驗(yàn)。

4）灌漿施工要點(diǎn)

（1）投料順序如圖6所示。

（2）灌漿前，用空壓機(jī)除灰，使灌漿處潔凈潮濕；

（3）漿液從一個(gè)灌漿口倒入，并控制速度，用10號(hào)鐵絲伸入其中進(jìn)行適當(dāng)插搗、引流；

（4）灌漿要連續(xù)；

（5）必須覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)。

三、其他節(jié)段鋼錨箱安裝

其他節(jié)段鋼錨箱根據(jù)起吊設(shè)備的能力（吊重、吊高）采取單節(jié)或多節(jié)吊裝，其安裝施工工藝流程見圖7。

1.其他節(jié)段鋼錨箱吊裝要點(diǎn)

根據(jù)錨箱上吊耳的位置，在吊架上選擇相適應(yīng)的位置連接吊索。當(dāng)具備起重條件時(shí)，塔吊起吊錨箱節(jié)段。

當(dāng)節(jié)段起吊超過已安節(jié)段頂面后，旋轉(zhuǎn)塔吊，移至安裝位置將節(jié)段下部帶扣的牽引繩與已安裝在鋼錨箱上的手拉葫蘆連接，配合塔吊的操作，使節(jié)段緩慢下降。

在距最終位置2~8厘米上方處停止下放節(jié)段，確認(rèn)端面情況，然后繼續(xù)緩慢下降節(jié)段，并在錨箱水平接縫四個(gè)角點(diǎn)高強(qiáng)螺栓孔內(nèi)插打定位沖釘實(shí)現(xiàn)精確定位，當(dāng)待安錨箱完全落在已裝錨箱上后，安裝臨時(shí)連接螺栓，塔吊松鉤。

2.高強(qiáng)螺栓施工

鋼錨箱之間的連接用高強(qiáng)螺栓，高強(qiáng)度螺栓連接副的擰緊分初擰、復(fù)擰和終擰，分別用專用扳手進(jìn)行。高強(qiáng)螺栓施擰采用定扭矩扳手進(jìn)行。

1）高強(qiáng)螺栓初擰和復(fù)擰；

2）高強(qiáng)度螺栓的終擰。

四、鋼錨箱安裝線形控制

鋼錨箱安裝受溫度、風(fēng)等自然因素的影響大，其實(shí)測線形必須進(jìn)行溫度和風(fēng)的修正，同時(shí)，為滿足施工進(jìn)度，要求能進(jìn)行全天候測量定位作業(yè)，鑒于此，需對鋼錨箱安裝線形進(jìn)行控制計(jì)算和分析。

鋼錨箱安裝線形控制目標(biāo)是：基于全天候測量定位作業(yè)條件，通過對物理和幾何參數(shù)的測量分析，修正塔體的周日變形誤差和風(fēng)作用的影響，準(zhǔn)確定位索塔鋼錨箱各節(jié)段中心與標(biāo)高。

鋼錨箱安裝線形控制程序見圖8。

五、鋼錨箱安裝精度控制

1.鋼錨箱安裝精度控制要求

首節(jié)錨箱安裝軸線偏差不大于：±5毫米；鋼錨箱錨固點(diǎn)軸線偏差不大于：±10毫米；鋼錨箱安裝高程偏差不大于：±10毫米；鋼錨箱安裝傾斜度不大于：1/3000。

2.鋼錨箱安裝精度控制措施

除進(jìn)行溫度和風(fēng)修正及精確定位首節(jié)鋼錨箱外，還應(yīng)采取以下精度控制措施：

1）準(zhǔn)確計(jì)算首節(jié)鋼錨箱安裝位置

首節(jié)鋼錨箱安裝前，對索塔進(jìn)行監(jiān)測，通過控制分析，確定首節(jié)鋼錨箱安裝的準(zhǔn)確平面位置，同時(shí)，計(jì)算確定首節(jié)鋼錨箱安裝的預(yù)抬高值。

鋼錨箱的理想目標(biāo)幾何線形由鋼錨箱截面中心點(diǎn)給出。鋼錨箱中心線與上塔柱混凝土截面中心線重疊。

2）采取合理的測量方法，提高鋼錨箱安裝測量精度

鋼錨箱安裝定位難度大、精度要求高。鋼錨箱安裝幾何測量以全站儀三維坐標(biāo)法為主，以GPS衛(wèi)星定位校核；鋼錨箱高程、相對高差以及平整度測量采用電子精密水準(zhǔn)儀電子測量，以三角高程測量校核。

3）鋼錨箱安裝采取鋼墊板進(jìn)行糾偏

由于鋼錨箱制造及安裝的傾斜度存在偏差，隨著錨箱的不斷接高，預(yù)偏差在逐漸累積加大，必須控制錨箱安裝累計(jì)偏差。當(dāng)錨箱安裝到一定高度后要進(jìn)行糾偏，糾偏采用鋼墊片，即根據(jù)現(xiàn)場錨箱和吊裝的批次，在每批中設(shè)置一層糾偏墊板，在鋼錨箱分組對接位置進(jìn)行設(shè)置。

• 勞動(dòng)力組織

《斜拉橋索塔鋼錨箱安裝施工工法》的勞動(dòng)力組織見表1、表2。

超大型鋼吊箱水上整體拼裝下放施工工法適用范圍

《超大型鋼吊箱水上整體拼裝下放施工工法》適用于長江中下游、海上施工水域大型深水橋梁，吊箱規(guī)模較為龐大常規(guī)大型浮吊無法滿足施工要求或因施工不便而不能整體吊裝的深水基礎(chǔ)施工；對于風(fēng)浪潮頻繁的長江口和近海區(qū)域，更具優(yōu)勢。同時(shí)，對于其他行業(yè)大型水工結(jié)構(gòu)長距離下放入水落床也十分適用。

超大型鋼吊箱水上整體拼裝下放施工工法工藝原理

《超大型鋼吊箱水上整體拼裝下放施工工法》的工藝原理敘述如下：

1.利用水中樁基為依托和支撐，大型千斤頂采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行群頂同步控制，整體拼裝下放鋼吊箱入水，作為深水承臺(tái)施工的圍水結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)水下基礎(chǔ)向水上塔身的施工轉(zhuǎn)換。

2.鋼吊箱與永久結(jié)構(gòu)防撞體系相結(jié)合，在吊箱底板上增設(shè)桁架，使封底混凝土、吊箱壁板、底板等結(jié)構(gòu)結(jié)合為整體；同時(shí)增強(qiáng)底板剛度以及壁板懸吊底板的能力，為在壁板上布置吊點(diǎn)靠壁板懸吊底板創(chuàng)造了條件。

3.在施工現(xiàn)場，下放鉆孔平臺(tái)頂板至水面上一定高度，并固定于護(hù)筒牛腿上轉(zhuǎn)換成為吊箱底板；以此為拼裝平臺(tái)，整節(jié)拼裝鋼吊箱壁板等其他構(gòu)件。

4.吊箱下放利用已完成的樁基及吊箱外圍的靠船樁為支撐，在壁板上布置12個(gè)吊點(diǎn)，利用40臺(tái)千斤頂整體下放。

5.通過傳感器及計(jì)算機(jī)集中控制柜對全部的千斤頂位移及荷載進(jìn)行同步控制，保證荷載均勻分配，避免因個(gè)別吊點(diǎn)下放不同步造成荷載不均勻而產(chǎn)生事故的現(xiàn)象。

6.施工過程中，通過在吊箱結(jié)構(gòu)及支撐樁上布置的應(yīng)力應(yīng)變測點(diǎn)，對結(jié)構(gòu)下放過程中的應(yīng)力、支撐樁不均勻沉降進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)信息化管理，確保了施工安全。

7.利用吊箱壁雙壁箱式結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，合理抽水、加水以克服潮差的影響，調(diào)整吊箱在水中的姿態(tài)及標(biāo)高，便于豎向定位。利用內(nèi)側(cè)鋼護(hù)筒和外側(cè)鋼管樁受力，通過下放吊點(diǎn)位置設(shè)置反壓桿豎向鎖定，通過水平千斤頂可調(diào)水平定位系統(tǒng)定位。

8.利用已完成的樁基作為支撐，通過焊接與吊箱底板與樁基護(hù)筒之間的拉壓桿，將封底混凝土及吊箱荷載傳遞至樁基。

超大型鋼吊箱水上整體拼裝下放施工工法施工工藝

• 工藝流程

《超大型鋼吊箱水上整體拼裝下放施工工法》的工藝流程如圖1所示。

• 操作要點(diǎn)

《超大型鋼吊箱水上整體拼裝下放施工工法》的操作要點(diǎn)如下：

一、鋼吊箱構(gòu)件的加工運(yùn)輸

1.構(gòu)件的加工主要包括壁板、內(nèi)支撐及底板桁架，均在有資質(zhì)的鋼結(jié)構(gòu)加工廠分塊加工。

2.壁板的加工組裝要求在胎架上完成，要保證胎架有足夠的剛度和平整度，確保壁體加工質(zhì)量。

壁板加工質(zhì)量要求：單塊長度方向尺寸偏差±15毫米；壁體厚度偏差±2毫米；外形對角線偏差±20毫米；高度方向尺寸偏差0/ 30毫米。

3.壁板的分塊充分考慮吊裝設(shè)備的起吊能力，接頭應(yīng)避開鋼箱（龍骨）50厘米左右；為保證拼裝精度，每塊壁板加工時(shí)均留有50毫米的余量，現(xiàn)場定位后切割，從而避免誤差累計(jì)。

4.內(nèi)支撐為空間桁架結(jié)構(gòu)，其分塊應(yīng)充分考慮運(yùn)輸便利與吊裝能力；拆分成片狀平面桁架結(jié)構(gòu)，接頭避開節(jié)點(diǎn)20厘米以上；為方便內(nèi)支撐與壁板的連接，管端采用弧形鋼板（哈佛板）連接，便于調(diào)整現(xiàn)場拼裝偏差；為便于現(xiàn)場操作，內(nèi)支撐塊件之間的連接采用螺栓預(yù)連接后焊縫補(bǔ)強(qiáng)的形式。

5.施焊前必須徹底清理待焊區(qū)的鐵銹、氧化鐵皮、油污、水分等雜質(zhì)；焊接過程中盡量減少立焊、仰焊；焊后必須清理熔渣及飛濺物等。當(dāng)焊縫高度超過6毫米時(shí)，應(yīng)分層焊接，每層焊縫4~5毫米，必須嚴(yán)格清除每層焊渣。

6.所有構(gòu)件的加工應(yīng)在樁基結(jié)束前1個(gè)半月啟動(dòng)，以保證現(xiàn)場拼裝的連續(xù)性。

二、分區(qū)下放底板至下平聯(lián)，并調(diào)平合攏

1.利用鉆孔平臺(tái)頂板作為吊箱底板，鉆孔完成后，對平臺(tái)頂板進(jìn)行測量、檢修并加固。

2.底板須由原鉆孔平臺(tái)位置下放到吊箱拼裝標(biāo)高（吊箱拼裝標(biāo)高應(yīng)盡可能低，同時(shí)高出施工期間高水位 0.5米）。

3.安裝底板下放至壁板拼裝高度處的支撐牛腿，頂面統(tǒng)一調(diào)平標(biāo)高。

4.底板下放作為吊箱整體下放的試驗(yàn)工藝，采用計(jì)算機(jī)控制同步下放技術(shù)，分上、下游兩次下放完成。

5.在上游底板上安裝底板下放系統(tǒng)，包括因底板剛度不夠而增設(shè)的吊具梁、千斤頂及支撐墊梁等結(jié)構(gòu)。底板分區(qū)下放系統(tǒng)如圖2所示。

6.提升底板脫離支撐上平聯(lián)，鎖定下放系統(tǒng)，快速切割完畢后，下放底板至壁板拼裝平臺(tái)高度處的支撐牛腿上。

7.將上、下游底板焊接為整體，并對底板各結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)焊，最終完成由樁基支撐平臺(tái)向鋼吊箱底板的轉(zhuǎn)換。

三、分片區(qū)安裝底板桁架及拉壓桿下鉸座

1.底板上設(shè)置桁架，伸入承臺(tái)內(nèi)40厘米，將水下封底混凝土、承臺(tái)、底板、壁板等結(jié)構(gòu)連為整體，共同形成防撞體系。

2.防撞桁架在加工廠分件加工，并嚴(yán)格編號(hào)。

3.在鋼吊箱底板上測量、繪制防撞桁架安裝后的輪廓線。

4.依據(jù)繪制好的輪廓線，分件安裝防撞桁架及內(nèi)支撐支架，拼裝順序?yàn)橄戎苓?、后中間核心部位

5.接頭應(yīng)避開交義點(diǎn)1米左右，并盡可能設(shè)在直線位置以便于定位和調(diào)整，交叉點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)可在后場加工成整體，在現(xiàn)場整塊安裝。

6.將各防撞桁架分件連接為整體，并將防撞桁架與底板（主梁）焊接為整體，完成防撞桁架的安裝。

7.弦桿作為主受力構(gòu)件，要按《鋼結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)手冊》中相關(guān)要求連接。

8.防撞桁架拼裝就位后，同時(shí)作為壁板拼裝過程中的內(nèi)靠架，便于壁板定位和穩(wěn)定。

四、水上整節(jié)拼裝壁板

1.壁板低水位以下的箱體內(nèi)腔灌注混凝土而作為防撞結(jié)構(gòu)的一部分。

2.壁板在專業(yè)加工廠平面分塊、豎向整節(jié)加工，并嚴(yán)格編號(hào)。

3.分塊原則：分塊大小以吊裝設(shè)備性能控制，并盡可能減少分塊，避免在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角、豎向龍骨位置分塊。

4.加工順序：與拼裝順序一致即由上下游側(cè)向承臺(tái)中部縱軸線位置合攏，分4個(gè)工作面對稱進(jìn)行。壁板分塊如圖3所示。

5.利用運(yùn)梁船將壁板從水上運(yùn)輸至現(xiàn)場。

6.采用動(dòng)臂吊機(jī)（或浮吊）吊裝壁板，并將其安放于壁板支撐平臺(tái)上。

7.壁板水上整節(jié)拼裝穩(wěn)定工藝：拼裝高度在10～15米左右，按8級(jí)風(fēng)力驗(yàn)算單塊及整體穩(wěn)定性；起始?jí)K段拼裝階段，穩(wěn)定性最差，采用壁板頂端內(nèi)外拉纜、防撞桁架及時(shí)與壁板焊接形成內(nèi)靠架等形式抗傾覆。

8.每吊裝一塊壁板，即將其與已安裝的壁板焊接為一個(gè)整體，并將壁板與底板、防撞桁架焊接為一個(gè)整體。

9.拼裝誤差采用單塊測控消除法，即每塊壁板安裝前，根據(jù)測量放樣情況，切割余量后安裝于設(shè)計(jì)位置，避免拼裝誤差的累積。

10.在承臺(tái)中部縱軸線處對壁板進(jìn)行合攏焊接，完成壁板的拼裝。為保證合攏精度，合攏塊兩側(cè)均設(shè)置50毫米的余量，在精確測量并切割余量后，進(jìn)行合攏。

11.壁板安裝時(shí)的偏差可利用50噸千斤頂糾正，垂直度偏差利用錨固于底板或護(hù)筒的纜風(fēng)，通過5噸鏈條葫蘆調(diào)整。

12.拼裝質(zhì)量要求：

外形平面尺寸偏差：0/＋50毫米；內(nèi)口平面尺寸偏差：0/ 50毫米；外形對角線尺寸偏差：0/ 70毫米；內(nèi)口對角線尺寸偏差：0/＋70毫米；壁板傾斜度：≤H/1000；壁板面板平整度：≤3毫米（3米尺）；高度偏差：0/ 30毫米。

五、安裝內(nèi)支撐

1.在加工廠分塊加工內(nèi)支撐，并試拼、編號(hào)。

2.加工順序與拼裝順序一致：即由上下游側(cè)向承臺(tái)中部，跟進(jìn)壁板拼裝施工形成整體結(jié)構(gòu)。內(nèi)支撐分塊如圖4所示。

3.利用甲板駁船將內(nèi)支撐運(yùn)輸至現(xiàn)場。

4.利用動(dòng)臂吊機(jī)（或浮吊）吊裝分塊內(nèi)支撐，并將分塊內(nèi)支撐與已安裝的壁板及內(nèi)支撐焊接為一個(gè)整體。

5.內(nèi)支撐接頭離開交叉點(diǎn)1米，使單件塊段形成" "字形穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，同時(shí)現(xiàn)場接頭為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形截面形式，避免了空間交線。

6.隨著壁板的安裝跟進(jìn)安裝內(nèi)支撐，最終在承臺(tái)啞鈴處完成內(nèi)支撐的安裝。

六、拉壓桿的安裝

1.拉壓桿的工作原理；封底混凝土澆筑階段，作為"拉桿"。上下端分別與吊箱底板及樁基護(hù)筒相連，直接承受混凝土自重，并將荷載傳遞至樁基；抽水后，作為壓桿，在封底頂面與護(hù)筒相連，與封底混凝土一起承受水浮力，增強(qiáng)抗浮穩(wěn)定性。

2.在加工廠加工拉壓桿桿件、拉壓桿上鉸座及下餃座等，并嚴(yán)格編號(hào)。

3.在底板上焊接拉壓桿下較座。

4.采用動(dòng)臂吊機(jī)安裝拉壓桿，并臨時(shí)固定于內(nèi)支撐上。

5.拉壓桿在條件許可時(shí)宜做成整節(jié)形式，便于臨時(shí)固定；在與護(hù)筒焊接前，不需預(yù)拉緊固。

七、水平定位系統(tǒng)及導(dǎo)向系統(tǒng)的安裝

1.導(dǎo)向系統(tǒng)主要是在吊箱下放過程中起平面位置約束作用，隨著吊箱的下放以及水流沖擊，呈現(xiàn)為動(dòng)態(tài)約束，因此選擇球形橡膠護(hù)弦，這樣與吊箱、護(hù)筒彈性摩擦接觸，避免了下放過程中出現(xiàn)卡死或局部破壞的現(xiàn)象。

2.定位系統(tǒng)在吊箱下放到位后、封底施工階段對吊箱平面位置起約束作用，通過剛性結(jié)構(gòu)將吊箱與樁基固結(jié)成整體，定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須足以克服迎水壓力和漲落潮豎向力，確保封底過程中，吊箱結(jié)構(gòu)紋絲不動(dòng)。

3.水平定位系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)在后場預(yù)加工。

4.在現(xiàn)場根據(jù)護(hù)筒偏位情況，測量安裝水平定位系統(tǒng)和導(dǎo)向系統(tǒng)。

5.導(dǎo)向系統(tǒng)安裝時(shí)，必須確保在鋼吊箱下放過程中，導(dǎo)向系統(tǒng)與護(hù)筒之間有5厘米的空隙。

6.水平定位系統(tǒng)預(yù)安裝與設(shè)計(jì)位置，與護(hù)筒之間的距離以不影響下放為原則；吊箱下放到位并糾偏后，水下利用千斤頂推出定位系統(tǒng)卡緊護(hù)筒。

八、鋼吊箱整體下放

1.安裝整體下放系統(tǒng)，參照支撐樁位置精確安裝，其中：懸吊梁安裝允許偏差：±20毫米；千斤頂安裝允許偏差：±10毫米；吊索（鋼絞線）安裝垂直度；與鉛垂面夾角≤3°。

鋼吊箱下放系統(tǒng)如圖5所示。

下放設(shè)備的總體及單點(diǎn)承載能力均應(yīng)大于理論荷載2倍以上。

2.布置下放系統(tǒng)同步監(jiān)測系統(tǒng)。

3.布置結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測系統(tǒng)。

4.在鋼吊箱各構(gòu)件均焊接完成以后，對各吊點(diǎn)進(jìn)行單點(diǎn)試提。

5.單點(diǎn)試提無異常，即對鋼吊箱進(jìn)行整體試提。

6.鋼吊箱整體試提無異常，正式提升鋼吊箱。

7.拆除底板下放的支撐牛腿及平聯(lián)。

8.下放范圍內(nèi)的障礙物探測、河床探測。

9.下放鋼吊箱直至入水自浮，選擇下放時(shí)機(jī)，確保低平潮入水，下放速度控制在1.5～2.0米/小時(shí)。

10.拆除懸吊系統(tǒng)。

11.對各箱室獨(dú)立對稱加水以下沉鋼吊箱；通過加水，使其在低潮位時(shí)在設(shè)計(jì)標(biāo)高以下。

九、吊箱下放過程中的信息化控制手段

1.布置安全監(jiān)測元件，包括關(guān)鍵結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測元件、支撐樁差異沉降元件及底板變形監(jiān)控元件。元件的布置以結(jié)構(gòu)仿真計(jì)算數(shù)據(jù)為依據(jù)，對稱布置于應(yīng)力較大的部位。

2.群頂同步性監(jiān)測元件，包括荷載同步性監(jiān)測元件（壓力傳感器）及位移同步性監(jiān)測設(shè)施（長距離傳感器以及激光測距儀）。儀器布置要求每個(gè)吊點(diǎn)、每臺(tái)千斤頂均處于位移荷載雙控狀態(tài)。

3.結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試，在拼裝及試吊階段，每工班測試一次，下放階段每30分鐘測試一次；同時(shí)，在吊箱完全懸空、接近水面、入水1米這三種關(guān)鍵狀態(tài)下必須各測試一次；測試過程中，停止下放，監(jiān)測結(jié)果正常并與計(jì)算基本吻合（正負(fù)偏差不超過20%）時(shí)再繼續(xù)下放。

4.同步性監(jiān)測由計(jì)算機(jī)控制柜自動(dòng)適時(shí)采集。一旦不同步性超過5%時(shí)，自動(dòng)報(bào)警，所有千斤頂自動(dòng)鎖死，停止下放以確保安全。

5.下放同步性采用位移荷載雙控，具體控制要求為±5%。

十、吊箱豎向鎖定

1.選取低潮位時(shí)將豎向限位梁安放于壁板上，并安放連接鋼管

2.在高潮位時(shí)，壁板上浮至設(shè)計(jì)位置，焊接連接鋼管及原有懸吊梁。豎向定位裝置如圖6所示。

3.對鋼吊箱進(jìn)行抽水，使其在低潮位時(shí)也在設(shè)計(jì)標(biāo)高處。

十一、吊箱平面糾偏定位

1.在上兩層水平定位系統(tǒng)處安放千斤頂，調(diào)整鋼吊箱的水平位置。水平定位裝置如圖7所示。

2.鋼吊箱調(diào)整到設(shè)計(jì)位置后，由潛水員將楔塊安放于最下層水平定位系統(tǒng)處。

3.將千斤頂用型鋼替換，完成鋼吊箱的水平鎖定。

4.將拉壓桿上鉸座與鋼護(hù)筒焊接。

5.受漲落潮影響（3米潮差），豎向水平定位必須相互協(xié)調(diào)配合，通常先豎向定位，再快速頂升水平調(diào)節(jié)千斤頂，完成水平鎖定。

6.吊箱完成定位后，應(yīng)及時(shí)加固，采用型鋼和鋼管將壁板和護(hù)筒焊接牢固，確保封底過程中吊箱不產(chǎn)生位移。

7.吊箱定位穩(wěn)定后，及時(shí)焊接拉壓桿，按先周邊后中心的順序安裝拉桿。首先，在護(hù)筒上用油漆標(biāo)明上鉸座的準(zhǔn)確位置和標(biāo)高；其次，在拉桿頂端穿上銷子與上鉸座固定在一起，拉直拉桿，將鉸座耳板與護(hù)筒焊接牢固。為避免拉桿掛錯(cuò)護(hù)筒，拉桿上鉸座應(yīng)按設(shè)計(jì)院提供的樁位護(hù)筒編號(hào)統(tǒng)一作出標(biāo)記，現(xiàn)場焊接時(shí)統(tǒng)一對號(hào)入座，并便于檢查。

十二、底板封堵與清理、封底混凝土澆筑

1.拉壓桿與鋼護(hù)筒焊接完成后，由潛水工在水下用鋼絲刷清洗護(hù)筒，并清除底板上殘留的雜物。

2.底板封堵：采用弧形板及麻袋干混凝土封堵，每個(gè)護(hù)筒周邊的弧形板等分為4~6塊，單件重40千克左右。下放前將各塊封堵板分開、后移布置于底板開孔邊各處，利用螺栓臨時(shí)固定；吊裝定位后，潛水員水下緊固封堵板貼緊護(hù)筒。底板封堵如圖8所示。

3.以滿足導(dǎo)管布點(diǎn)為原則進(jìn)行封底施工平臺(tái)搭設(shè)，布置導(dǎo)管。

4.水下混凝土澆筑：封底厚度在3米以內(nèi)時(shí)，采用全高度推進(jìn)的形式澆筑，推進(jìn)過程由兩側(cè)向中間，基本對稱進(jìn)行。

結(jié)合混凝土供應(yīng)能力，對封底混凝土進(jìn)行分倉分區(qū)，相對獨(dú)立施工，降低混凝土供應(yīng)中斷造成的風(fēng)險(xiǎn)。分倉分區(qū)應(yīng)盡量對稱，混凝土澆筑時(shí)先中間倉后兩邊倉，逐倉對稱進(jìn)行。

5.標(biāo)高監(jiān)控：通過改善混凝土的工作性能和加密導(dǎo)管布置，盡可能使封底混凝土頂面平整；為減小抽水后的鑿除量，同時(shí)保證有足夠的封底厚度，封底混凝土頂標(biāo)高控制在[-20厘米， 10厘米]以內(nèi)較合理。

十三、拉壓桿轉(zhuǎn)換

抽水、轉(zhuǎn)換拉壓桿拉壓桿轉(zhuǎn)換如圖9所示。

1.待封底混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，封閉連通管，抽出吊箱內(nèi)的水

2.將拉桿與護(hù)筒連接位置由水面以上，轉(zhuǎn)換至封底混凝土頂面，最終形成壓桿。

3.找平封底混凝土。

至此，吊箱施工完成，干施工環(huán)境形成轉(zhuǎn)入水上承臺(tái)施工環(huán)節(jié)。

• 勞動(dòng)力組織

《超大型鋼吊箱水上整體拼裝下放施工工法》勞動(dòng)力組織如表1所示。