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【摘 要】 伦桂路上安利特大桥是全线控制性工程之一，其主墩位于顺德支流内，由于过往船舶繁多，吨位大，对桥梁的撞击风险大，因此主墩周围设置防撞钢套箱作为桥梁的防撞结构。本文从钢套箱围堰的结构组成，钢套箱施工介绍，通过具体工程实践，该方案节约了工期、保护了主墩承台，取得了成功。
【关键词】 特大桥；主墩承台；钢套箱；围堰
防撞套箱为双壁钢围堰结构，除起防撞作用外，兼具主墩承台施工的挡水围堰作用。
1 工程概况
安利特大桥主桥是整个伦桂路施工节点性工程，全长1020m。其跨径组成为：5×30m（B=2850cm小箱梁）+4×30m（B=2850cm小箱梁）+3×30m（B=3300cm小箱梁）+[90+150+90]m（B+3300cm变截面连续箱梁）+3×30m（B=3300cm小箱梁）+4×30m（B=2850cm小箱梁）+4×30m（B=2850cm小箱梁）。桥梁两端均连接挡墙路基。13#、14#主墩位于顺德支流内，主墩基础为分离式高桩承台基础，承台尺寸18.2×11.0×4m（为减小阻水采用了圆端尖角），配6根直径为2.8m的钻孔灌注桩，顺桥向布置两排、横桥向布置三排，左右幅承台间净距为1.75m。为保护主墩承台，套箱设计防撞功能，采用双壁永久钢套箱进行围堰施工。
2 钢套箱围堰的结构组成
2.1套箱整体设计说明
主墩承台防撞钢套箱分仓设计，分别为标准舱A、非标准舱A和非标准舱B三种类型的舱体，两仓间密封不连通，一个仓内设水平与竖向人孔，水平隔板上的人孔设置水密封门，密封门尺寸0.6m×0.8m，隔舱舱体由外面板、内面板、竖向隔舱板、水平隔板、竖向角钢加劲肋和T形加劲肋以及外侧防腐板、内侧剪力钉等构件组成。
2.2侧板
套箱防撞侧板由外面板、内面板、水平和竖向隔板以及在面板内侧纵横交错的T形和角钢加劲肋组成，其中隔舱竖向隔板分成边隔板VBG1和中隔板VZG1组成，VBG1为实腹钢板，使各隔舱之间密闭不连通，而VZG1则在相应的水平隔板之间设置人孔，人孔尺寸为50×100cm，单块VZG1隔板上设置4个人孔。
2.3非永久侧板
左右幅承台间的侧面没有防撞要求，因此采用非永久侧板。非永久侧板面板采用6mm厚钢板，面板上顺桥向按35cm间距设置[10槽钢作贴面龙骨，套箱高度方向上按85、90cm两种间距设置2I14a槽钢和2I28a工钢作主龙骨，在封底砼顶面、第一层承台砼顶面附近及内支撑作用位置处局部增加I10加劲。
2.4底板
套箱采用侧板包底板的形式，底板面板为6mm厚钢板，底板横桥向按30cm间距设置L70×45×5mm角钢作面板加劲肋。底板纵、横向设置桁架，桁架各杆件连接采用节点板焊接连接，桁架在护筒对应的两侧设置精轧螺纹钢筋吊杆，根据护筒与承台的相对位置进行底板开孔，为方便套箱下放以及平面位置调整，开孔半径为165cm，比护筒半径大10cm。开孔四周增加斜向[10型钢加劲肋以增强开孔位置底板刚度。
2.5吊点
防撞套箱侧板、底板以及悬吊和内支撑系统整体重量约为208t，套箱采用厂内节段加工后拼裝成整体，装船运输至现场安装，因此吊点设计是套箱施工的重点，首先保证套箱在起吊过程中安全稳固，不发生松脱和裂缝等安全问题，同时必须使套箱整体受力均匀，起吊稳定平衡，因此根据套箱的平面形状，在其侧板顶部设置了4个吊点。
2.6套箱内支撑
为平衡套箱在起吊时吊点对套箱侧板产生的水平荷载，避免因为水平力过大使套箱变形失稳，在套箱吊点位置对应的内面板上设置顺桥向和横桥向正交的内支撑，本套箱设计在套箱顶部设置一层内支撑，采用2I45a型钢，在套箱吊装前焊接于套箱内侧板，采用连续满焊，内支撑与套箱连接位置局部加强。
2.7悬吊系统
悬吊系统以钻孔桩钢护筒为依托，由吊杆、内支撑及钢护筒组成。套箱在浮吊就位下放到位后，套箱通过内支撑型钢担在钢护筒上，浮吊才能松钩退出，然后进行悬吊系统的锚固，套箱侧板和底板自重以及后期浇筑的封底混凝土重量通过悬吊系统传递给基桩护筒。
3 钢套箱施工
3.1施工前的准备工作
基桩施工完成后需要把钻孔平台拆除同时拔除平台钢管桩后才能进行河床清淤和套箱下放等后续工序。根据地形图及套箱底标高，13#墩靠大堤一侧套箱进入河床约为1.0m，为使套箱顺利下放，需要利用挖掘机将钢套箱投影区域的河床挖至低于套箱底面标高约为0.7m，确保套箱下放不受影响。当河床清理完成，派潜水人员清除封底混凝土范围内的粘结钢护筒外表面的淤泥、基桩施工的钻渣等进行残留物，以确保封底混凝土对钢护筒的握裹力满足施工的需要。清理完成后，把护筒切割到合适的标高，目的是使套箱下放时，悬吊系统完全受力的同时套箱也到达设计标高。
3.2工艺流程
厂内加工形成整体，浮吊起吊套箱装船，套箱由驳船运输至主墩墩位处，浮吊再次起吊套箱下放至墩位。在护筒周围下放封堵环板，同时采用砂袋封堵，以封闭护筒与底板预留孔之间的空隙，此外在套箱内支撑结构之间搭设工作平台，方便工作人员进行套箱封底及测量工作。然后浇注封底混凝土，待封底混凝土强度达到90%后，进行套箱内抽水，基底处理、桩头凿除，最后进行承台施工。
3.2.1钢套箱加工
套箱加工由专业钢结构加工工厂进行外部加工，为方便套箱分段加工，可根据所进板材的规格对节段重新进行划分。在加工厂内先根据面板、隔板、加劲肋等部位进行单元件切割加工，把下料好的单元进行组拼成节段并进行焊接加工，通过厂内预拼把加工完成的节段拼接成整体套箱。由于套箱底板采用的是侧包底，为方便焊接以及保证焊接和拼装的质量，套箱在节段拼装前须把套箱底板加工完成，然后采用靠模法把套箱侧板节段安装在底板四周对应的位置上临时与底板连接后再进行整体焊接，以保证套箱侧板顺利合拢。另外套箱底板在加工前，应把实际护筒位置测量记录后把数据提供给加工厂家，套箱底板开孔根据护筒实际位置进行调整，避免由于局部偏位造成套箱下放困难或受到阻碍而无法下放。 3.2.2钢套箱下放
厂内分块拼装形成整体后，300t大型浮吊从加工厂内起吊并下放到运输驳船上，经内河水道运输至主墩墩位处，浮吊整体起吊防撞套箱，运输驳船撤出后浮吊调整前方缆绳向主墩缓慢靠拢直到套箱整体位于主墩正上方，缓慢下放套箱使基桩护筒顺利穿入底板预留孔位置，同时向厢舱内注水增加套箱自重，使套箱能顺利下放到设计标高，并通过内支撑担在护筒上，测量放样调校套箱平面位置，达到规范要求后浮吊松钩，然后进行底板悬吊系统的锚固，此时套箱整体自重转换到悬吊吊杆和内支撑上。焊接护筒外侧牛腿，并与内支撑焊接牢固，以避免套箱上浮和左右偏位。
3.2.3封底
封底混凝土采用C20素混凝土，封底混凝土厚1.5m，单个套箱封底砼约217m3。由于封底混凝土的面积较大，为确保封底混凝土的质量，采用多点布料的方式，根据计算导管作用半径，确定导管的布设位置，然后根据导管的埋深确定首批混凝土的数量，选用适当的料斗，利用1台37m混凝土泵车加上1台50t吊车配合施工，当前区域灌注完后根据实际情况移到剩下的布料点上。封底混凝土浇注过程中必须确保导管有一定的埋深，避免造成导管提空进水。在封底混凝土浇注的过程中，派专人对混凝土的流动范围及浇注高度进行检测，为封底混凝土的浇注提供有力的数据。
3.2.4封底混凝土检查、破桩头
封底混凝土浇注完毕，待封底混凝土强度达到设计强度后抽水。割除钢护筒至封底砼顶面以上15cm处，然后凿除桩头。测量出整个封底混凝土顶面的高程情况，根据测量数据进行高凿低补，确保承台底面标高满足设计要求。对套箱内进行全面的清理，以提供承臺施工的无水干净工作面，特别是基桩桩头部分应清洗干净，以保证与承台混凝土可靠连接。还需利用潜水泵抽出套箱箱体内的压重河水，并用鼓风机吹干箱体内残留的积水，以减轻自重。
4 施工注意事项
1）制作钢套箱的板材、焊条、型钢等主要材料应符合现行行业标准和设计要求。
2）套箱焊接的质量应满足设计要求，在套箱下沉前要作水密性检查，检查合格后方可进行下沉施工。
3）保证钢套箱的尺寸与承台尺寸一致，误差应在规范允许范围内。
4）施工前先对全体的施工人员进行技术交底，组织有关人员对设计图纸进行研究与现场核对工作。钢套箱下沉施工之前，应对相关施工人员进行岗前培训，使工人熟悉操作方法及规程。
5）套箱吊装前，必须对浮吊进行全面的检查，特别是吊环及钢丝绳等，浮吊起吊时必须由专业指挥人员统一指挥。
6）提高封底混凝土坍落度及强度级别，将混凝土坍落度控制在18～20cm；集料中掺加粉煤灰和高效缓凝型减水剂，提高混凝土的流动性和延长混凝土的初凝时间。
5 结论
通过使用防撞钢套箱使主墩承台得到了有效地保护，同时套箱由专业钢结构加工厂加工，套箱质量得到了保证。并且套箱加工可以和基桩施工同步进行，主墩基桩施工完成后就可以进行套箱下放，相比套箱现场拼装节约了工期。综上所述如果主墩受撞击风险较大，采用防撞钢套箱围堰是一种较好的保护措施。
【关键词】 特大桥；主墩承台；钢套箱；围堰
防撞套箱为双壁钢围堰结构，除起防撞作用外，兼具主墩承台施工的挡水围堰作用。
1 工程概况
安利特大桥主桥是整个伦桂路施工节点性工程，全长1020m。其跨径组成为：5×30m（B=2850cm小箱梁）+4×30m（B=2850cm小箱梁）+3×30m（B=3300cm小箱梁）+[90+150+90]m（B+3300cm变截面连续箱梁）+3×30m（B=3300cm小箱梁）+4×30m（B=2850cm小箱梁）+4×30m（B=2850cm小箱梁）。桥梁两端均连接挡墙路基。13#、14#主墩位于顺德支流内，主墩基础为分离式高桩承台基础，承台尺寸18.2×11.0×4m（为减小阻水采用了圆端尖角），配6根直径为2.8m的钻孔灌注桩，顺桥向布置两排、横桥向布置三排，左右幅承台间净距为1.75m。为保护主墩承台，套箱设计防撞功能，采用双壁永久钢套箱进行围堰施工。
2 钢套箱围堰的结构组成
2.1套箱整体设计说明
主墩承台防撞钢套箱分仓设计，分别为标准舱A、非标准舱A和非标准舱B三种类型的舱体，两仓间密封不连通，一个仓内设水平与竖向人孔，水平隔板上的人孔设置水密封门，密封门尺寸0.6m×0.8m，隔舱舱体由外面板、内面板、竖向隔舱板、水平隔板、竖向角钢加劲肋和T形加劲肋以及外侧防腐板、内侧剪力钉等构件组成。
2.2侧板
套箱防撞侧板由外面板、内面板、水平和竖向隔板以及在面板内侧纵横交错的T形和角钢加劲肋组成，其中隔舱竖向隔板分成边隔板VBG1和中隔板VZG1组成，VBG1为实腹钢板，使各隔舱之间密闭不连通，而VZG1则在相应的水平隔板之间设置人孔，人孔尺寸为50×100cm，单块VZG1隔板上设置4个人孔。
2.3非永久侧板
左右幅承台间的侧面没有防撞要求，因此采用非永久侧板。非永久侧板面板采用6mm厚钢板，面板上顺桥向按35cm间距设置[10槽钢作贴面龙骨，套箱高度方向上按85、90cm两种间距设置2I14a槽钢和2I28a工钢作主龙骨，在封底砼顶面、第一层承台砼顶面附近及内支撑作用位置处局部增加I10加劲。
2.4底板
套箱采用侧板包底板的形式，底板面板为6mm厚钢板，底板横桥向按30cm间距设置L70×45×5mm角钢作面板加劲肋。底板纵、横向设置桁架，桁架各杆件连接采用节点板焊接连接，桁架在护筒对应的两侧设置精轧螺纹钢筋吊杆，根据护筒与承台的相对位置进行底板开孔，为方便套箱下放以及平面位置调整，开孔半径为165cm，比护筒半径大10cm。开孔四周增加斜向[10型钢加劲肋以增强开孔位置底板刚度。
2.5吊点
防撞套箱侧板、底板以及悬吊和内支撑系统整体重量约为208t，套箱采用厂内节段加工后拼裝成整体，装船运输至现场安装，因此吊点设计是套箱施工的重点，首先保证套箱在起吊过程中安全稳固，不发生松脱和裂缝等安全问题，同时必须使套箱整体受力均匀，起吊稳定平衡，因此根据套箱的平面形状，在其侧板顶部设置了4个吊点。
2.6套箱内支撑
为平衡套箱在起吊时吊点对套箱侧板产生的水平荷载，避免因为水平力过大使套箱变形失稳，在套箱吊点位置对应的内面板上设置顺桥向和横桥向正交的内支撑，本套箱设计在套箱顶部设置一层内支撑，采用2I45a型钢，在套箱吊装前焊接于套箱内侧板，采用连续满焊，内支撑与套箱连接位置局部加强。
2.7悬吊系统
悬吊系统以钻孔桩钢护筒为依托，由吊杆、内支撑及钢护筒组成。套箱在浮吊就位下放到位后，套箱通过内支撑型钢担在钢护筒上，浮吊才能松钩退出，然后进行悬吊系统的锚固，套箱侧板和底板自重以及后期浇筑的封底混凝土重量通过悬吊系统传递给基桩护筒。
3 钢套箱施工
3.1施工前的准备工作
基桩施工完成后需要把钻孔平台拆除同时拔除平台钢管桩后才能进行河床清淤和套箱下放等后续工序。根据地形图及套箱底标高，13#墩靠大堤一侧套箱进入河床约为1.0m，为使套箱顺利下放，需要利用挖掘机将钢套箱投影区域的河床挖至低于套箱底面标高约为0.7m，确保套箱下放不受影响。当河床清理完成，派潜水人员清除封底混凝土范围内的粘结钢护筒外表面的淤泥、基桩施工的钻渣等进行残留物，以确保封底混凝土对钢护筒的握裹力满足施工的需要。清理完成后，把护筒切割到合适的标高，目的是使套箱下放时，悬吊系统完全受力的同时套箱也到达设计标高。
3.2工艺流程
厂内加工形成整体，浮吊起吊套箱装船，套箱由驳船运输至主墩墩位处，浮吊再次起吊套箱下放至墩位。在护筒周围下放封堵环板，同时采用砂袋封堵，以封闭护筒与底板预留孔之间的空隙，此外在套箱内支撑结构之间搭设工作平台，方便工作人员进行套箱封底及测量工作。然后浇注封底混凝土，待封底混凝土强度达到90%后，进行套箱内抽水，基底处理、桩头凿除，最后进行承台施工。
3.2.1钢套箱加工
套箱加工由专业钢结构加工工厂进行外部加工，为方便套箱分段加工，可根据所进板材的规格对节段重新进行划分。在加工厂内先根据面板、隔板、加劲肋等部位进行单元件切割加工，把下料好的单元进行组拼成节段并进行焊接加工，通过厂内预拼把加工完成的节段拼接成整体套箱。由于套箱底板采用的是侧包底，为方便焊接以及保证焊接和拼装的质量，套箱在节段拼装前须把套箱底板加工完成，然后采用靠模法把套箱侧板节段安装在底板四周对应的位置上临时与底板连接后再进行整体焊接，以保证套箱侧板顺利合拢。另外套箱底板在加工前，应把实际护筒位置测量记录后把数据提供给加工厂家，套箱底板开孔根据护筒实际位置进行调整，避免由于局部偏位造成套箱下放困难或受到阻碍而无法下放。 3.2.2钢套箱下放
厂内分块拼装形成整体后，300t大型浮吊从加工厂内起吊并下放到运输驳船上，经内河水道运输至主墩墩位处，浮吊整体起吊防撞套箱，运输驳船撤出后浮吊调整前方缆绳向主墩缓慢靠拢直到套箱整体位于主墩正上方，缓慢下放套箱使基桩护筒顺利穿入底板预留孔位置，同时向厢舱内注水增加套箱自重，使套箱能顺利下放到设计标高，并通过内支撑担在护筒上，测量放样调校套箱平面位置，达到规范要求后浮吊松钩，然后进行底板悬吊系统的锚固，此时套箱整体自重转换到悬吊吊杆和内支撑上。焊接护筒外侧牛腿，并与内支撑焊接牢固，以避免套箱上浮和左右偏位。
3.2.3封底
封底混凝土采用C20素混凝土，封底混凝土厚1.5m，单个套箱封底砼约217m3。由于封底混凝土的面积较大，为确保封底混凝土的质量，采用多点布料的方式，根据计算导管作用半径，确定导管的布设位置，然后根据导管的埋深确定首批混凝土的数量，选用适当的料斗，利用1台37m混凝土泵车加上1台50t吊车配合施工，当前区域灌注完后根据实际情况移到剩下的布料点上。封底混凝土浇注过程中必须确保导管有一定的埋深，避免造成导管提空进水。在封底混凝土浇注的过程中，派专人对混凝土的流动范围及浇注高度进行检测，为封底混凝土的浇注提供有力的数据。
3.2.4封底混凝土检查、破桩头
封底混凝土浇注完毕，待封底混凝土强度达到设计强度后抽水。割除钢护筒至封底砼顶面以上15cm处，然后凿除桩头。测量出整个封底混凝土顶面的高程情况，根据测量数据进行高凿低补，确保承台底面标高满足设计要求。对套箱内进行全面的清理，以提供承臺施工的无水干净工作面，特别是基桩桩头部分应清洗干净，以保证与承台混凝土可靠连接。还需利用潜水泵抽出套箱箱体内的压重河水，并用鼓风机吹干箱体内残留的积水，以减轻自重。
4 施工注意事项
1）制作钢套箱的板材、焊条、型钢等主要材料应符合现行行业标准和设计要求。
2）套箱焊接的质量应满足设计要求，在套箱下沉前要作水密性检查，检查合格后方可进行下沉施工。
3）保证钢套箱的尺寸与承台尺寸一致，误差应在规范允许范围内。
4）施工前先对全体的施工人员进行技术交底，组织有关人员对设计图纸进行研究与现场核对工作。钢套箱下沉施工之前，应对相关施工人员进行岗前培训，使工人熟悉操作方法及规程。
5）套箱吊装前，必须对浮吊进行全面的检查，特别是吊环及钢丝绳等，浮吊起吊时必须由专业指挥人员统一指挥。
6）提高封底混凝土坍落度及强度级别，将混凝土坍落度控制在18～20cm；集料中掺加粉煤灰和高效缓凝型减水剂，提高混凝土的流动性和延长混凝土的初凝时间。
5 结论
通过使用防撞钢套箱使主墩承台得到了有效地保护，同时套箱由专业钢结构加工厂加工，套箱质量得到了保证。并且套箱加工可以和基桩施工同步进行，主墩基桩施工完成后就可以进行套箱下放，相比套箱现场拼装节约了工期。综上所述如果主墩受撞击风险较大，采用防撞钢套箱围堰是一种较好的保护措施。