雙壁鋼吊箱圍堰氣囊承托轉(zhuǎn)向下水施工技術(shù)

永泰長(zhǎng)榮

通過(guò)工程實(shí)例從圍堰下水坡道設(shè)置、氣囊布置及轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)和圍堆轉(zhuǎn)向下水施工步驟及要點(diǎn)等三個(gè)方面，對(duì)雙壁鋼吊箱圍堰氣囊承托 轉(zhuǎn)向下水施工技術(shù)進(jìn)行了闡述，該技術(shù)解決了在困難環(huán)境條件下鋼圍垠拼裝下水的難題，為鋼圍垠施工提供了有益的借鑒。

關(guān)鍵詞：鋼圍堰；氣囊承托；轉(zhuǎn)向下水

大型雙壁鋼吊箱圍堰在岸上拼裝后常采用氣囊法下水，即是利用 氣囊充氣將鋼圍堰托起，并沿下水坡道將圍堰拖拉下水，圍堰入水自 浮后，利用拖輪將圍堰浮運(yùn)到預(yù)定位置進(jìn)行后續(xù)施工。在蘭渝鐵路新  井口嘉陵江特大橋82號(hào)主墩鋼吊箱圍堰施工中，由于受環(huán)境條件限制， 鋼吊箱圍堰底節(jié)拼裝后采用氣囊承托轉(zhuǎn)向下水施工技術(shù)。取得了較好  技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。
1.工程概況
新井口嘉陵江特大橋是蘭渝鐵路客線與渝利貨車外繞線合建的  特大橋，引橋部分客、貨線雙線橋分建，在跨江處合并為四線橋， 其中客線雙線橋長(zhǎng)2534m, 貨車(單)雙線橋長(zhǎng)3865.5m,  四線橋  部分長(zhǎng)1301m,   四線主橋跨江段橋跨布置及結(jié)構(gòu)：(64+64)mT構(gòu)+  (84+152+76)m 連續(xù)剛構(gòu)+(64+64)mT構(gòu)。82#墩基礎(chǔ)為高樁承臺(tái)， 設(shè)計(jì)鉆孔樁32根，樁徑25m, 樁長(zhǎng)為45m,  按行列式布置。承臺(tái)為圓  端形，外端尺寸為56.5*21.2*6m。承臺(tái)底標(biāo)高分別為161.97m,  施工水  位175m。鋼吊箱平面為圓端型，尺寸為60.7×25.4×17.5m, 其中底節(jié)  圍堰高5.4m, 壁 厚 2m, 重約8001。
嘉陵江屬長(zhǎng)江一級(jí)支流，水位受季節(jié)性降雨變化較大，雨季河水 湍急。橋址處江面隨季節(jié)變化寬度約350m～500m, 最大水深達(dá)約47m  以上，最大流速為V[1/20]=3.8mk,最高水位為H1/20}=192.69m。 橋址  處河床大部分基巖裸露，表層局部有沉積砂卵石土層，厚1～2m,  其 下為弱風(fēng)化泥巖夾砂巖，兩岸陡峭，基本無(wú)階地。橋址所在河段汛期 禁航，枯水季節(jié)個(gè)別河段彎急水淺不能通航。
2.臨時(shí)碼頭及下水坡道設(shè)置
根據(jù)本橋施工環(huán)境的特點(diǎn)，82#墩鋼吊箱圍堰必須在汛期與枯水期 之間3個(gè)月內(nèi)完成底節(jié)圍堰拼裝下水、上節(jié)圍堰拼裝及整體浮運(yùn)至墩 位。底節(jié)圍堰決定在岸邊設(shè)置臨時(shí)碼頭拼裝，組拼焊接完成后采用氣 囊法下水。
受橋址附近江段岸坡地形的限制，圍堰拼裝臨時(shí)碼頭選擇在距墩  位下游約5km處，在相對(duì)較緩的岸坡上半挖半填修建。由于無(wú)條件修  建垂直江岸的下水坡道，實(shí)際下水坡道與江岸呈30°角，寬度32m。



為了保證底節(jié)圍堰下水過(guò)程中順利轉(zhuǎn)向，且前后端氣囊始終能保持承 載滾動(dòng)的工作狀態(tài)，下河的坡道須采用三坡段進(jìn)行緩慢變坡，第一坡 段在拼裝場(chǎng)地內(nèi)45m (圍堰中心至第二坡段起點(diǎn))1%坡度，第二坡段 40m, 坡度為3.0%,第三坡段50m, 其 中 8m伸入水中，坡度為7%。
按照設(shè)計(jì)坡度及地基承載力的計(jì)算要求，對(duì)碼頭及下水坡道必須 分層填筑碾壓密實(shí)，確保氣囊工作地面承載力不小于120kpa 。下水坡 道斷面詳見(jiàn)上圖。
3.氣囊布置及轉(zhuǎn)向設(shè)計(jì)
選擇直徑為φ1.5m的船用氣囊，根據(jù)圍堰的寬度(25.4m) 單根氣 囊長(zhǎng)度為14m, 按每排2根對(duì)稱鋪放，共設(shè)11排，另考慮4根氣囊用于 接續(xù)，因此現(xiàn)場(chǎng)共準(zhǔn)備承重氣囊26個(gè)。單根氣囊承載技術(shù)參數(shù)詳見(jiàn)下 表。
中1.5m氣囊(三層)承載技術(shù)參數(shù)

工作高度m	工作壓力MPa	承載力Kn/m	14m氣囊承載力Kn
0.5	0.07	110	1540
0.6	0.07	99	1386
0.7	0.07	88	1232
0.8	0.07	77	1078
0.9	0.07	66	924

3.1氣囊滾動(dòng)接觸面寬度計(jì)算
考慮圍堰在下水過(guò)程中有可能出現(xiàn)僅10排氣囊承載的最不利情況 進(jìn)行計(jì)算。
平均每根氣囊承載： N=Wn=800/20=40。
每根氣囊的承壓面積：S=NP-40×1000Y0.7-57143cm2
氣囊接觸面寬度：a=S/L=57143/1400-40.8cm
3.2氣囊承載力驗(yàn)算：                     
氣囊工作高度： h=2VR-b2=2V0.75-0.204?=0.72m
其中： b=/2=0.204m
根據(jù)上表按最大工作高度取0.9m考慮，下水雙壁鋼吊箱重量 G=800。  根據(jù)施工工藝圍堰在前移過(guò)程中，后部氣囊脫出，前端或尾 部的氣囊將承擔(dān)平均荷載的1.5倍，同時(shí)考慮在拖拉過(guò)程中個(gè)別氣囊漏 氣減效，因此安全系數(shù)取[k=2。
K=NG=924×20Y8000=2.31>[K]=2      故滿足要求。
3.3氣囊滾動(dòng)摩擦阻力計(jì)算
由公式f=0.056*MR 計(jì)算氣囊滾動(dòng)摩擦阻力系數(shù)，式中b 為氣囊滾 動(dòng)接觸面半寬，R 為氣囊半徑，計(jì)算結(jié)果f=0.0152。
由公式F=2TMh  計(jì)算每根滾動(dòng)摩擦阻力，式中h為氣囊工作高度。 計(jì)算結(jié)果F=1.1671。
由計(jì)算公式可知，氣囊滾動(dòng)摩擦阻力與工作壓力和氣囊高度成反 比，與接觸面寬度成正比，因此通過(guò)調(diào)整氣囊內(nèi)部壓力可調(diào)整氣囊的 高度、接觸面寬度及滾動(dòng)摩擦阻力。
總滾動(dòng)摩擦阻力： Fm=KxnxF=1.4x20×1.167=32.71,
式 中K為條件復(fù)雜系數(shù)，由氣囊漏氣造成接觸面積加大、道路不  平整等因素而定， 一般取1.1-1.4,考慮本工程坡道為填土壓實(shí)面，




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