周 密（中铁隆工程集团有限公司，四川 成都 610046）



涪江特大桥无底钢套箱设计及施工技术总结

周 密
（中铁隆工程集团有限公司，四川 成都 610046）

摘 要：本文详细介绍了桥梁水中墩承台施工中的无底钢套箱设计、检算及施工方案，实际情况证明本无底钢套箱设计及施工方案是科学合理、安全稳定的。

关键词：桥梁水中墩；承台；无底钢套箱；设计；检算；施工方案

1 水中墩承台工程概况

过军渡涪江特大桥位于四川省绵阳至遂宁高速公路遂宁境内，桥址位于遂宁市南郊龙凤电站处，过军渡水电站枢纽下游3km，三星电厂上游约20km处，东岸属蓬溪县金桥乡，西岸属船山区南强镇。该桥设计为分幅式墩，主跨为73+130+73m的预应力混凝土连续刚构，32#墩位于遂宁市涪江中部，承台设计尺寸26m×12.8×4m，基础采用三排桩基础，每幅桥主墩下各设8根桩，桩径2m。

2 承台施工方案

桥墩位置水深5m～7m，而承台底部高于河床不足3m。综合上述两点情况，拟采用无底单壁钢套箱围堰施工。施工前，采用长臂挖掘机将河床标高控制在承台底下1.7m位置，钢套箱在工厂分块加工制作，汽车运到钢管桩施工平台。在水面上50cm位置护筒和钢管桩上焊接I20a工字钢横梁，铺装［40槽钢纵梁作为套箱拼装平台，用60t履带吊机在平台上将钢套箱拼装成型。在钢护筒上安装链条葫芦，吊架提升整体吊放沉入水中，坐落在河床上，随后灌注封底混凝土后抽干水施工承台。

3 无底钢套箱设计

单壁无底钢套箱结构尺寸（如图1所示）为26.2m（长）×13.0m（宽）×7.76m（高），钢套箱设计为1节，节高7.76m，标准节宽度3m。钢套箱采用δ=4mm钢板作面板，外横肋板采用6×70mm扁钢，和竖向大肋采用［28a槽钢和Ⅰ28、Ⅰ30工字钢，背肋采用［18a槽钢布置3根，钢套箱内部采用I32a工字钢作为围囹，在套箱长边中部设置I32a工字钢过荷支撑。在每块模板竖向大肋两边钻Φ20螺栓孔，孔距20cm。在板与板接缝之间设置橡胶止水带。

4 无底钢套箱设计检算

4.1 钢套箱设计概况

套箱高度7.76m，套箱平面结构尺寸按承台平面尺寸，每边加大0.2m，其内壁平面结构尺寸为26.20m×13.00m。封底砼采用C30砼，抗拉强度设计值为1.43MPa。套箱立面位置如图2所示。

4.2 封底砼厚度计算

4.3 套箱设计计算

（1）套箱高度

H=2.26+3.7+1.3+0.5=7.76m。

（2）壁板计算

水深h=5m，下端以封底砼为支撑，上端设内撑；

静水压：P1=50kN/m2；

动水压（按流速V=2m/s）；

动水压为倒三角形，两者叠加为梯形荷载，按静水压P1=50kN/m2取值，线荷载q=0.05N/mm2，按四边形简支板计算。

l1=l2=500mm，板厚=4mm；

弯矩系数Mx=My=0.0368；

挠度系数f=0.00406；

弯矩系数M=Mxql2=460N·mm；

满足设计要求。

（3）围堰计算

按均布荷载三跨不等跨计算：

q=68497/1000=68.5N/mm

斜撑传来轴向力RA、RB和本身承担弯矩则为压弯构件，其应力为：

4.4 施工控制计算

（1）封底砼计算得1.74m，按1.5m计。

其重量G1=26.2×13×1.5×（2.3-1.0）=664t。

（2）套箱及围堰G2

（3）封底砼与桩身握裹力

G3=2.2×π×1.5×16×10=1658t

（4）套箱抽水浮力

F=26.2×13×5.5×1.0=1873.3N

满足要求。

（6）抽水施作承台，承台自重

G4=（26.2×13×4-16×π×1.12） ×2.4=3123.8t

（7）常水位的浮力

F′=26.2×13×3.7×1.0=1260t

（8）抗滑安全系数K2

不满足要求，封底砼以下至河床面回填砂卵石，需提供承载力。

才能满足要求。

5 无底钢套箱施工

5.1 钢套箱拼装

（1）套箱拼装平台横梁采用I20a工字钢，焊接在钢管桩和钢护筒上，然后在横梁上铺装［40槽钢纵梁，作为套箱拼装平台。

（2）钻孔桩施工完毕后，采用焊接方式将φ220钢护筒接长，高出钻孔桩平台3m，作为拼装及下放套箱的主要受力体。在钢护筒上安装12副10t、8副20t链条葫芦及套箱下放吊耳。在钢护筒靠近套箱侧焊2层型钢套箱定位架，防止下放时套箱偏位。

（3）每节接缝处安装橡胶止水带，最后进行螺栓连接。侧板之间橡胶止水带必须严格安装，确保后续施工中不渗水和漏水。

5.2 钢套箱吊放就位

下放到位前，潜水员对套箱位置河床基底进行检查清理、垫平，保证套箱底部尽量平整。下放过程中，用全站仪、水准仪检查套箱四角高差和轴线偏位情况，出现偏差时采用链条葫芦反复调整、纠偏，直至满足要求。套箱下放到位后，对其水平位置和竖直度再次进行检查，合格后立即焊接定位型钢和内撑，将其位置固定。

5.3 无底钢套箱内封底混凝土施工

钢套箱下到位后，潜水员在套箱外侧采用堆码沙袋进行封堵，然后在套箱顶平台上布置10根Φ250导管灌注C30封底混凝土，厚度1.5m。封底混凝土采用从四周向中央的顺序进行施工浇注，直到浇注厚度达到设计要求，上表面平整后，停止浇注。当封底混凝土强度达到设计强度90%以上时，采用抽水机排出套箱围堰中水，如发现有少量渗水，采用堵漏王进行封堵，清理箱底淤泥等清理，凿除桩头，检测合格后进行承台施工。

图1单壁无底钢套箱围堰立面、平面图

图2钢套箱位置示意图

结语

本工程证明，无底钢套箱在水深5m ～7m，水中承台底与河床高差＜3m的情况下非常适应于桥梁水中墩承台施工，根据实际情况设计、检算的无底钢套箱能够做到成本可控、安全稳定。

参考文献

［1］ JTJ041-2004，公路桥涵施工技术规范［S］.

中图分类号：TU753

文献标识码：A

Abstract:This paper introduces the design， calculation and construction scheme of the steel box box in the construction of pier pile caps in the bridge water， and proves that the design and the construction scheme of the steel box is scientific and reasonable， safe and stable.

Keywords:bridge pier； pile cap； bottomless steel boxed cofferdam； design； inspection； construction scheme