套箱圍堰

水中承臺有底鋼套箱圍堰施工技術

銀代國何艷

（中鐵二十局第二工程有限公司重慶銅梁402560）

【摘要】襄渝Ⅱ線后河30#左線大橋4號承臺位于水下2.5米。本文針對該承臺有底鋼套箱圍

堰施工情況，推薦利用施工水下樁基礎的鋼護筒作為鋼套箱支承樁，將鋼套箱順樁下沉的施

工工藝。本文詳細介紹該施工工藝在本橋中的運用，可供有關工程技術人員參考

【關鍵字】鋼套箱圍堰鋼護筒支承樁

The4thcapofthe30thHouriverbridgeleftlaneinXiangyurailwayIIisunderwaterabout

ingtotheconstructionofbottomsteelboxedcofferdamofthecap,thispaper

recommendaconstructiontechnologythatmakeuofconstructingthesteelcasingofpile

foundationunderthewaterassupportingpileofsteelboxandmakethesteelboxsinkalongthe

pile,theauthordetailstheapplicationofconstructiontechnologyinthebridge,anditisavailable

toengineeringandtechnologystaffforreference.

Keywords:steelboxedcofferdamsteelcasingsupportedpile

1、前言

隨著我國經濟的飛躍發展，復線、高速、客運專線鐵路的大力規劃，使線路設計的

標準日益提高，導致曲線半徑增大，大部分跨江跨河的橋墩將處于水中，水下承臺幾乎

平凡，水下承臺施工技術也日益增多。目前我國常見的水中承臺施工方法有：單(雙)壁

鋼圍堰、鋼套箱圍堰、筑島明挖、沉井、氣壓沉箱等各具特點的施工方法，其原理都大同小

異。只有根據實際情況選擇經濟、實用的施工承臺方法，才能給項目帶來效益和利益。

2、工程簡介

后河左線30#大橋設計為單線曲線7×32m鐵路簡支梁橋，全長240.25m，2號～5號墩

位于后河內，C30鋼筋混凝土承臺位于常年水位以下，其中4號承臺底位于水面下5m河床

上2.5m位置，承臺尺寸7m×7.5m×2.5m。該橋地處四川省萬源市羅文鎮境內,屬于低山河

谷地貌,地形起伏較小，上跨210國道、后河，后河水一般水深7m，水位的深淺受下游沙壩

水電站泄水、蓄水影響，電站排蓄水橋位處正常情況下的水位高差變化為2m，暴雨季節水

位變化達8m～10m，水流流速受洪水影響較大，無通航要求。

3、方案比選

根據該橋特點，其他方案在本橋中運用都不恰當，該橋主要將單(雙)壁鋼圍堰和鋼套箱

圍堰兩種方法進行比較：單(雙)壁鋼圍堰適用范圍較廣，運用于土質、石質、砂卵石、砂層

中的水中承臺施工，一般情況下使用水深較深，可達到50m，而水深小于10m采用該法不

經濟，由于鋼圍堰自身重量較重，對施工平臺的要求較高，施工成本較大；而鋼套箱圍堰又

分為有底及無底鋼套箱兩種，有底鋼套箱適用于高樁水中承臺，且水深不宜超過10m，

無底鋼套箱適用于承臺埋入河床中的情況，水深一般低于10m，使用地層較為廣泛，但受

場地的限制因素較大；綜合比較此處采用有底鋼套箱圍堰作為該橋水中承臺的施工方案。

4、方案介紹

所謂有底鋼套箱圍堰即利用施工樁基礎的鋼護筒，在護筒身水面以上一定高度，預埋鋼

牛腿，牛腿頂按承臺尺寸設計制作鋼套箱底模，以底模為施工平臺，制作安裝側模，鋼護筒

需穿過鋼套箱底模，底模用葫蘆懸吊于各鋼護筒頂，拆除鋼牛腿，手拉葫蘆，下沉鋼套箱，

至計算高度，導管法澆注水下封底混凝土，排除套箱內河水，然后施工承臺，承臺施工選在

枯水期，水流速較緩，且水位較低。

5、有底鋼套箱施工技術

5.1水上鉆孔平臺搭設

如圖1所示，平臺由I45b工字鋼、φ

63鋼護筒支承樁、[22槽鋼(平臺骨架)

組成，船舶與浮吊配合將φ63鋼護筒

打入河床基巖內。護筒間水面以上部

位用[22槽鋼加工焊接平臺骨架，護筒

頂面橫橋向切一高45cm，寬16cm的

凹槽，將I45b工字鋼橫橋向嵌入槽內，

順橋向I45b工字鋼擱置其頂面作為施

工平臺，上下工字鋼用U形螺栓固定，

施工平臺搭設完畢。

5.2套箱支撐樁安裝

施工樁基礎的φ180鋼護筒作為

套箱支撐樁，鉆機安裝完畢后,用全站

儀精確定出施工樁基的中心位置,如圖

1所示，[22槽鋼制作樁基護筒導向架，

導向架凈空為180cm×180cm，安裝精度控制在2mm內，分別布置于平臺頂、平臺骨架頂、

平臺骨架間，用于定樁位。船舶運輸、浮吊吊運φ180鋼護筒從導向架內下放至河床面，浮

吊振動錘將護筒打入基巖內。鉆機鉆孔，導管法澆注水下樁混凝土。待樁基礎強度達到設計

強度時，用全站儀放出承臺位置，拆除導向架、承臺范圍內的I45b工字鋼和φ63鋼護筒，準

備套箱的制作。

5.3鋼套箱制作

5.3.1套箱底模

如圖2所示：φ180鋼護筒壁水面上80cm處位置，每個鋼護筒順橋向焊接兩鋼牛腿，鋼牛

腿采用2cm厚的鋼板，呈直角三角形布置，長邊長40cm，短邊長30cm；長邊與鋼護筒焊接，

牛腿頂加工套箱底模骨架。

防止套箱由于水壓變形，制作套箱底模時，尺寸需大于承臺尺寸，本橋中取7.5m×8m，

底模骨架由I36b工字鋼和[10槽鋼組成，底模面板采用10mm厚的鋼板，具體布置如圖3

所示，φ180護筒位置處面板用切割設備切除預留φ190的圓孔，底模與樁基鋼護筒之間留

10cm的間隙，用預先準備好的鋼環套在鋼護筒上臨時固定，待套箱下放到位后，下放鋼環

至套箱底模上，用于堵塞底模與樁基鋼護筒間隙，便于封底砼澆注，鋼環外徑2m，內徑1.8m。

在底模上用HRB335φ32鋼筋焊接16個吊耳，于每個護筒周圍4個布置，底模制作完成

后，用φ32螺紋鋼將底模板與鄰近的φ63鋼護筒臨時焊接，輔助鋼牛腿受力。

水面

Φ63鋼護

筒支承樁

卵

石

土

7m

左

右

Φ180鋼護筒

平臺

骨架

樁

身

樁

身

樁基鋼護筒導向架

施工平臺

I45b工字鋼

順橋向

圖1水上鉆孔平臺

底模骨架I36b工字鋼

[10槽鋼

耳吊

面

板

10

mm

鋼

板

Φ190

本圖尺寸以厘米計

圖3吊箱底模

水面

Φ180鋼護筒

順橋向

鋼牛腿

樁身

I36b

工字鋼

圖2

5.3.2套箱下沉結構的安裝

待底模安裝完畢后，進行套箱下沉結構的安裝和加工，

如圖4所示：在順橋向和橫橋向φ180鋼護筒頂切割4個矩

形口，矩形口尺寸滿足I32b截面尺寸，橫橋向兩矩形口在

同一標高，順橋向兩矩形口需滿足同一標高外，還必須滿足

頂標高等于橫橋向兩矩形口底標高；在矩形口內安放兩根

2.2m長I32工字鋼作為下沉結構的受力體系。將手拉葫蘆懸

掛于工字鋼外露部分，葫蘆掛鉤鉤住底模吊耳，拉緊葫蘆。

繼續加工抗浮拉桿。所謂抗浮拉桿及套箱下沉就位后，防止

套箱上浮的構件，抗浮的措施很多，比如可以計算封底混凝

土厚度，利用封底混凝土與鋼護筒的摩擦力抵抗浮力，還可

以設置抗浮拉桿等，根據該橋的實際情況采用抗浮拉桿與鋼

護筒的焊接來抵抗浮力，即當拆除葫蘆和上部受力體系后將

抗浮拉桿焊接在φ180鋼護筒壁上，代替上部受力體系承載。

抗浮拉桿采用I25b工字鋼，垂直布置與葫蘆外側，底部與套箱底模焊接。長度H浮必須大

于下列公式計算值。

H浮=H封+H水+1

H封——水下封底混凝土厚度(m)

H水——承臺底距離水面的高度(m)

每個鋼護筒四周各布置一根抗浮拉桿，該處4個鋼護筒，所以共布置16根浮拉桿。

5.3.3套箱側模安裝

套箱側模由I36b工字鋼的豎桿、[16槽鋼的橫桿和10mm厚的鋼板組成，豎桿間距150cm，

橫桿間距50cm，側模高度需通過精確計算，一般通過下面公式計算得到：

側模高度H=H模+H封+H水+0.5

H模——套箱底模厚度(m)

H封——水下封底混凝土厚度(m)

H水——承臺底距離水面的高度（m)

該橋側模設計高度為7.5m,側模在陸地分塊加工，由吊車和船舶配合將分塊側模吊運至套箱

底模處，浮吊配合人工將分塊對側模進行安裝，錘球控制模板垂直度，安裝時用HRB335

φ32的鋼筋與外側φ63鋼護筒臨時焊接，防止側模傾倒，側模與底模連接處用∠100×100

×8的角鋼螺栓連接，為方便將來拆除，側模四壁必須保持完整封閉，不漏水。

5.3.4加強肋和內撐架的安裝

內撐架及為防止鋼套箱下沉時側模因為水壓力和沖擊力

而變形扭曲，在側模上部安裝支撐架，保證套箱在施工過程中

的安全，如圖5所示：在側模內側，四周焊4根I20b工字鋼，

作為套箱側模的加強肋，在側模H/2和H高處各設置一道；I20b

工字鋼呈十字形布置作為內撐架，內撐架端部用螺栓連接于加

強肋中部，在側模H/2和H高處各設置一道。

5.4套箱下沉

套箱下沉分兩個階段，各階段都必須使用全站儀和水準儀

進行鋼套箱中線和標高的檢查，保證套箱下沉過程中不傾斜、

不扭轉、不偏移，套箱下沉高度滿足封底混凝土和承臺的厚度。

側模內邊緣

內撐架

加強肋

Ф180鋼護筒

順橋向

圖5內撐架

水面

Φ180

鋼護筒

順橋向

抗浮拉桿

手拉葫蘆

I32b工字鋼

套箱底模

切口

圖4

第一階段，套箱下沉至水面

下沉準備工作就緒后，由統一人員指揮，所有人員拉緊葫蘆，

拆除加固側模的φ32螺紋鋼，并拆除底模支撐鋼牛腿，手拉葫蘆

緩慢均勻下沉套箱至水面，復核套箱標高、中線，確定與計算值

一致后，繼續下沉。

第二階段，套箱下沉至設計高度（底模厚度、設計封底砼厚

度、承臺底至水面高度之和）

手拉葫蘆繼續下沉，此時河水透過底模與側模的縫隙和護筒

與底模的縫隙，滲入套箱內，由于縫隙較小，滲水小且慢，為減

小套箱浮力，每下沉50cm，待套箱內水面標高與河水水位持平后

繼續下沉套箱，停頓間隙，全站儀和水準儀檢查中線，標高。下

沉過程緩慢勻速，至設計高度，鎖定抗浮拉桿，進行受力體系的

轉換，如圖6所示，用同型號的工字鋼將抗浮拉桿焊接在護筒壁

上，潛水員下水取掉葫蘆掛鉤，拆除葫蘆和I32b工字鋼組成的受

力體系，將支撐套箱的力轉換到抗浮拉桿上。

5.5澆注水下封底砼

該橋設計抗浮拉桿，不用封底混凝土與護筒之間的摩擦力解

決套箱上浮的問題，封底混凝土厚度取0.8m，保證套箱不漏水即可。封底混凝土澆筑采用

垂直導管法灌注水下封底混凝土，在套箱頂搭設臨時灌注混凝土的平臺，在樁基與樁基正中

間安放好導管和漏斗，混凝土澆筑從樁中心向兩側擴散，并用測深錘檢測混凝土面的標高，

一個地方達到設計標高后，可將導管移到另一個地方，砼面的高度控制在0.1m的誤差范圍

內，采用竹竿等將混凝土面大致平整。

封底混凝土必須一次澆筑完成。封底混凝土采用水下混凝土，混凝土強度采用C25，拌

合中摻加早強劑，保證其早期砼強度達到設計強度的90%以上，坍落度控制在18～22cm，初

凝時間不少于10小時，采用5~25mm粒徑碎石，其和易性等必須滿足施工工藝要求。混凝土

供應速度不小于40m/h，為減少混凝土澆筑時提升箱內水位而加大對底模和側模的壓力，提

前在套箱壁水下的部分，開幾個圓形孔為連通孔，保持箱內，箱外水位一致。

5.5套箱抽水

待封底砼達到設計強度的90%以上后，抽去

套箱內的河水，抽水要緩慢進行，邊抽水邊觀

察套箱是否變形，如有變形要立即停止抽水，

適當增加內支撐，箱內水排干后，如遇到封底

混凝土漏水情況，少量的可采用堵的辦法，較

嚴重的情況可采用局部二次封底或在封底砼

頂面設置盲溝，以解決漏水問題，在封底砼上

方，再用與抗浮拉桿同型號的工字鋼將抗浮拉

桿焊接在樁基鋼護筒壁上，如圖（7）所示割

除焊接部位以上護筒、抗浮拉桿，鑿除樁頭砼，施工承臺。

6結束語

以后河30#大橋4＃承臺為例，結合現場環境和施工等特點，詳細介紹有底鋼套箱圍堰制

作及施工全過程，并通過施工方案比選，闡述了有底鋼套箱圍堰在水深較小的水中承臺施工

中具有較為的優勢，方案簡單、安全、實用、節省施工工期，是一種行之有效的辦法，對于

低樁，承臺底低于河床面，將有底套箱改為無底套箱，同樣適用；本文還提出抗浮拉桿代替

傳統的計算封底砼厚度來防止鋼套箱上浮，從套箱的穩定性和經濟價值，前者都大于后者，

水面

Φ180

鋼護筒

順橋向

抗浮拉桿

套箱底模

焊接

圖6

水面

Φ63鋼護

筒支承樁

承臺底標高

Φ180鋼護

筒支承樁

抗浮拉桿

封底砼

鋼套箱

內撐架

圖7

對同類橋梁的建設有一定的參考價值。