摘 要：钢吊箱围堰施工方法是深水承台施工中的一种主要施工方法。钢吊箱作为深水承台施工的主要构件， 其设计的合理与否关系到整个桥梁的施工质量。以罗屿特大桥高桩承台施工为例，介绍柱式钢吊箱围堰的设计与施工。 重点介绍钢吊箱围堰的设计方案、施工工艺及施工要点等技术细节。同时对钢吊箱围堰施工中的注意事项进行了阐述。工程实践表明，该钢吊箱设计合理， 能满足工程的需要。
关键词：深水裸岩；高桩承台；钢吊箱围堰；设计及施工
1.工程概况
罗屿特大桥为跨越罗屿海峡设计，桥全长765.75m。墩台基础采用φ1.25m和φ1.5m钻孔桩，钻孔桩共计113根，最长桩长36米；桥台为矩形空心桥台，桥墩为圆端形桥墩，最高墩9.75米；桥跨为23-32m预制后张法简支T梁。湄州湾罗屿海峡属于规则半日潮类型，并且低潮位时水位比较低，施工受大风、高潮差的影响较大。桥位区域地质情况从上至下依次为淤泥质土、粉质粘土、全风化混合岩、强风化混合岩、弱风化混合岩。地质资料显示不均匀性，地质条件比较复杂。
8#-23#墩承台基础采用5根钻孔灌注桩， 桩顶以上设整体式高桩承台，承台尺寸为8.7（长）×8.7m（宽）×3m （高），下设封底混凝土设计厚1.5m。桥位位于海中、水深约7-16m。最低水位在-1.5m、最高潮水位在+3.92 m、浪高60cm。承台设计底高程为- 5.4m。根据施工水位、工程特点及工期要求等综合考虑， 决定采用有底钢吊箱围堰施工。考虑到承台砼施工后需要进行防腐处理，钢吊箱围堰尺寸为10m（长）×10m（宽）×12m （高）。
2、整体式钢吊箱围堰设计
（1）钢围堰相关参数
护筒外径D（m）： 1.7m， 承台桩数n（根）： 5， 设计最高水位（m）： 4.6， 围堰顶高程（m）：4.6， 围堰底高程（m）： -6.9， 承台顶高程： -2.4m， 潮位差H（m）： 6.1， 封底厚度h1（m）：1.5， 围堰外轮廓底面积A0（m2）：100， 孔面积A1（m2）： 11.4， （去孔后）A= A0- A1（m2）： 88.6
围堰自重G1（t）：100， 封底自重G2=2.4x A h1（t）：320， 围堰承受最大浮力（t）：1019
封底砼与钢护筒粘结力（t）：720， 每平方米18吨
（2）工况分析
钢吊箱围堰作业时段， 设计受力状态可按照以下工况条件进行分析。
工况一： 150 cm厚封底混凝土浇筑完成， 按最低水位-1.5m考虑；
吊挂及底承重系统承受吊箱围堰自重及封底砼重量（100+320=420吨）
工况二： 150 cm厚封底混凝土浇筑完成， 抽干水阶段按最高水位+4.6m考虑；
吊箱围堰承受浮力1019吨；
工况三： 浇筑承台混凝土施工阶段，按在最低水位-1.5m考虑；
吊挂系统承受围堰自重及封底砼自重、承台砼重量、封底砼与钢护筒粘结力。浮力剩余部分重量（100+320+590-720-434=-144吨）。故吊挂系统不受力无需验算。
（3）围堰结构组成及受力体系介绍
①模板：吊箱侧模、底模模板采用δ=6mm钢板，∠80×8mm为组合模板边框，内肋为8cm槽钢，间距为30cm。
②侧板：侧板采用模板组合而成，第一层采用双16槽钢竖向布置作为整体背肋（间距为1m）、第二层采用双32工钢横向布置作为加强肋（间距为1.5m×2道+2m×3道），立柱与加强肋采用拉杆螺栓连接并焊接，加强肋与模板背肋采用焊接连接成整体。
（备注说明：考虑到节省吊箱封底砼、吊箱大小重量及后续承台施工方便，吊箱模板设置在外侧为背肋和加强肋结构，因此在封底完成抽干水后吊箱整体结构各个部位焊点处于受拉状态，故在吊箱整体焊接过程一定要按规范要求做到模板和背肋、背肋和加强肋之间紧密焊接。）
③底模及承重结构：底模采用6mm钢板拼装，在护筒处预留孔洞。模板下铺设12工钢作为分配梁，间距为20cm，，分配梁长度为12米；分配梁下设4道双拼45cm工字钢作为主承重梁，每排桩基在护筒两侧各设一道，每道长度均为12m。
④承吊系统：利用钢护筒作为承吊系统，由于封底混凝土浇筑后要割除钢护筒，为保证底模及侧板正常工作，在护筒内埋设φ500mm钢管，作为以后体系的转换。主承重上吊梁采用双贝雷梁（横向布置4组8片贝雷片），长度为12m，顺路线方向在护筒顶立柱横梁上安装，通过50mm圆钢与底承重梁连接，共设置横向4个、纵向8个共32个吊点。
⑤内支撑及封底分仓：为防止侧板在水压下内倾及吊箱下沉定位，在钢护筒与侧模之间设置两道竖向支撑，在封底完成后在为保证吊箱整体稳定性，在吊箱内横向设置三道内支撑（采用200mm钢管）间距为1m+4m+4m+1m；竖向设置两道：一道在承台顶标高上来50cm处，另一道布置在离第一道顶标高四米处。
（3）吊挂系统检算
①悬吊用50mm圆钢
按工况一检算，总荷载为420t，共设置32根吊杆，考虑吊杆间受力不均匀系数1.2，吊杆承受的最大荷载为1.2×420/32=15t。单根圆钢25×25×3.14×140=27.4t，满足要求。
②抗浮，按工况二检算。
检算水位+4.6m， 浮力计算水头差h： 6.1m， 围堰总计算浮力F总=A*h=1019t
围堰封底砼重量G1=320t， 围堰重量G2=100t， 护筒外壁与封底混凝土粘结力G3=720t
抗浮总稳定荷载∑G1=1140t
结论：钢护筒与封底混凝土抗浮稳定系数K=∑G1/F总，满足要求
（4）侧板模板加强肋施工验算
结构模式：内支撑三道横向间距为1m+4m+4m+1m，内支撑直接对顶在模板外侧双拼I32工字钢的垂直面上。
计算模式：按横向三根钢管（横向间距4m）、管顶双拼I32工字钢，按二等跨连续梁计算内力。
受力分析：封底后抽干吊箱内水时最下层I32工字钢横梁承受最大水压力。（此时水头压力H=10米）
N=rHs=10KN/m3×10×8×0.26=208KN q=208/8=26kn/m
Mmax=0.125ql2=0.125×26×16=52KN.m Qmax=（0.625+0.625）ql=1.35×26×4=140KN
I32力学特性：Ix=16574cm4，Wx=920.8cm3，Sx=541.2cm3，t=15.8mm
主梁横梁强度验算
σ=Mmax/Wo=52×106/（920.8×2×103）=28Mpa
