【建筑工程管理】钢套箱施工实施细则

鄂黄长江公路大桥B标段

钢套箱施工实施细则

四川路桥集团鄂黄大桥经理部

一九九九年十一月五日

鄂黄长江公路大桥B标段

钢套箱施工实施细则

一、钢套箱设计

1. 方案选择

钢套箱是5#主墩基础施工的围水结构，是水下砼封底和承台钢筋砼结构的外模板。根据水文调查和地质分析，5#主墩河道水流速度不大(钢套箱计划施工期平均流速为 1.4m/s),覆盖层较厚,总厚为22.50~29.65m，采用钢套箱施工是比较切实可行的办法，比钢围堰具有以下优点：

①能提前展开施工，有效加快了工期进程。

②经济节约，施工方便。

根据工程实际情况及以往施工经验，钢套箱将在二航局六公司厂内集中统一制作，单块散件运输到鄂黄桥工地，现场拼接水上平台进行组装，250T浮吊整体吊装每节套箱下沉到设计标高。

2. 设计依据

①《港口工程荷载规范》（JTJ215-98）

②《钢结构设计规范》（GBJ17-88）

③《水利水电工程闸门设计规范》（DL/T5039-95）

④主5#墩基础设计图纸

3. 设计条件

①水位

钢套箱下沉时水位：+12.0m（黄海高程，以下同）

套箱内抽水水位：+15.50m

套箱内施工最大控制水位：+17.25m

②流速

套箱使用期设计最大流速：1.4m/s

③设计高程

套箱底标高：-9.0m

套箱顶标高：+22.0m

承台顶标高：+3.25m

承台底标高：-2.75m

封底砼标高：-8.75m

套箱下沉时泥面标高：-3.5m

4. 钢套箱结构

本钢套箱为圆形双壁的无底全钢结构，拼装均按二级焊缝要求等强连续满焊。钢套箱设计外径φ33.2m，内径φ30.2m，壁厚1.5m，高度 3.1m，设计倾斜度不大于1/600，内、外径允许偏差在(+40mm，-10mm)之间。钢套箱设计分6节，每节分8块，每块中设有隔舱板一道，竖向联系撑一道。套箱内外壁板均为δ6钢板，壁内环板两道，中间用型钢进行联结或加劲，为方便250T浮吊整体吊装每节钢套箱，在各节的节间环板以下第一道水平环板位置布设16个吊耳，每个吊耳设计吊重16t。为使钢套箱在下沉过程中实现自动补水或抽水，在外周的其中8根钢护筒上竖向布置8根导向柱。导向柱用φ800x12钢管连接。为加强导向柱的刚度和整体稳定性，19根钢护筒用φ800x12钢管互相进行连接

钢套箱分块示意图见图1.4.1

钢套箱分节示意图见图1.4.2

钢套箱工程数量表见1.4.3

钢套箱吊耳布置示意图见1.4.4

钢套箱导向柱及连通器布置示意图见1.4.5

5．钢套箱设计使用要求

①在施工下沉过程中，套箱夹壁内外水位差不能超过6.0m。

②套箱封完底抽水前，套箱上连通器应开放以保持堰体内外江水平衡，套箱内抽水时，封闭连通器。

③施工时，随着水位上涨，套箱夹壁内水位要进行调整，外壁所能承受的最大水压力为65KN/m2，内壁所能承受的最大水压力为75KN/m2。

二、钢套箱制作

1. 钢套箱制作工艺流程

分块制作的工艺流程框图见图2.1.1

.1.1 钢套箱分块制作工艺流程图

↓

有误↓↓

←

不合格↓无误↓不合格

合格↓

合格↓

↓

→

↓

↓不合格

→

→

↓合格

2.施工前准备

1、材料

1.1 原材料组织进场，按规定的场地分类堆码，并按设计图纸及《钢结构施工及验收规范》的技术要求进行尺度、材质及力学检验。 1.2 焊接材料、样板用材等辅助材料，加工厂物资部门应在开工前发到车间，木材应干燥，焊接材料应符合施工技术要求。

2、场地

根据施工规模确定钢套箱制作场地，场地布置应尽量紧凑，同时满足构件在场内运输方便并顺利通行，见下钢套箱制作现场平面布置图2.2.1。

平

板

车

通

道

沿江大堤

长江

3、设备检查

切割机、剪板机、自动和手动电焊机、滚床、刨边机、电器电路设施、起重设备等开工前进行检查，以保证生产正常进行和产品质量及安全。

4、人员培训

对所有参加钢套箱制作的施工人员、管理人员进行技术交底，使其熟悉图纸及技术规范，要求做到人人心中有数，树立质量第一的观念。§3 钢套箱分块制作

1、放样及样板、胎架制作

放样在加工厂车间进行，其目的是为制作样板及胎架，以保证产品外形尺寸的精确性，水平框架样板应尽量做成整体，并符合图纸要求。胎架按图制作。见图3.1-1组装胎架图。

2、下料

按设计图纸要求，型材采用锯床或联合冲剪床下料，板材直线下料采用半自动切割机或剪板机下料，板材曲线下料采用氧气、乙炔气割下料或半自动切割机下料。

无论采用何种形式下料，其边缘应平整光洁、无氧化物、缺棱等现象。下料时须进行构件编号，并用漆笔书写清楚。

3、滚圆

内外壁板应在小滚床上按图纸规定的直径滚圆。

4、拼装

4.1 内外壁板应分别在胎架上拼装，壁板应与胎架自然贴合，然后按定位线安装竖杆。

4.2 水平框架由环板及斜杆组成。先在平台上放出框架大样及安装线，然后将环板、斜杆按大样拼成框架，拼完后应按图纸进行施焊。 4.3 隔舱板在平台上拼装，拼装完后应划出开口线，以便组装时开口。

5、分块组装

分块组装在胎架上进行，组装时先将外壁板吊上胎架找平定位后，吊装水平框架找正并加临时支撑，最后吊装内壁板及刃脚板，组装工艺流程见下图3.4.1

3.4.1 钢套箱分块组施工工艺流程图

↓

↓↓

↓

§4 焊接

组装完毕后，先在胎架上进行外壁板及构件的焊接，然后用10t行车与50t轮胎吊配合翻身，再进行内壁板及构件的焊接。

4.1 自动焊接选用H08A焊丝配431焊剂，手工焊一般构件选用E4303焊条。

4.2 基本要求

4.2.1 焊缝应清除油污、氧化物等杂物。

4.2.2 所有对接焊应有封底焊，以确保全厚度焊透。

4.2.3 角焊缝焊件的端部，应进行加强焊，其长度不小于75mm。

4.2.4 环板开口处的角焊缝应进行大于50mm的包角焊。

4.2.5 环板对接接头处与壁板的连接，其两侧应有一段对称的角焊缝，其长度应大于100mm。

4.2.6 焊缝坡口手工焊按GB985-88先取，自动焊、半自动焊按GB986-88选取。

4.2.7 施焊人员应有焊接许可证，并能按技术要求、操作规程熟练施工。

4.3 焊接程序

4.3.1 外壁板拼接缝

4.3.2 竖杆与外壁角焊缝

4.3.3 隔舱板与外壁板角焊缝

4.3.4 环板与外壁板及竖杆角焊缝

4.3.5 环板与隔舱板角焊缝

4.3.6 内壁板拼接缝

4.3.7 竖杆与内壁板角焊缝

4.3.8 隔舱板与内壁板角焊缝

4.3.9 环板与内壁板及竖杆角焊缝

4.3.10 环板与隔舱板角焊缝

三、钢套箱检验与试拼装

§1 检验要求及规范

1、钢套箱材料应符合设计要求σ235 –A材质，进场时应具有合格证、商检、材质证明书，同时报经监理工程师签认。

2、每批材料进场后，经理部质检处派员现场进行随机取样做机械性能试验，监理旁站。

3、量具经检合格方可使用。

4、工序检验

在制品交下一道工序时须进行工序自检，严格做好正规的检验记录。

5、套箱的块件制作按下列规范实施。

5.1 《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-95）

5.2 《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50211-95）

5.3 《鄂黄长江公路大桥施工技术规范》

6、检验的过程、手段以及结果需要监理工程师认可。

§2 煤油渗透试验（水密性试验）

1、目的

为了检验钢套箱焊缝的水密性能，确保施工安全，采用煤油渗透的试验方法进行检查验收。

2、部位

内外壁板对接焊缝，刃脚焊缝，隔舱板与壁板的焊缝，分节处环板与壁板焊缝等均应作煤油渗透试验。

3、试验方法

3.1 待分块制作成型，质检处派员到制作现场，监理旁站，即可进行煤油渗透试验。

3.2 在试验部位的下方或外部涂上石灰浆。

3.3 待石灰浆干后，在其反面涂刷煤油。

3.4 仔细检查石灰上有无湿痕，有湿痕即进行返工，经检查直至合格为止。

§3 焊缝无损探伤

为保证钢套箱正常使用的安全性，加工中应严格保证套箱各部位的焊缝质量，对关键受力焊缝应作超声深探伤或磁粉探伤检验，具体主要检验部位为：壁板对接缝，环板对接缝及贴角焊缝，吊点焊缝。对对接缝用超声波探伤检测，对贴角焊缝用磁粉探伤检测，其检验探伤结果应达到《钢结构工程质量检验评定标准》中规定的二级焊缝要求。

§4 单块检验

为保证质量和分节组装顺利，其单块套箱块的外形和几何尺寸须严格进行检验,确保在允许偏差范围内。检验项目及指标见下表3.4.1：

§5 分节试拼装

1、为确保在水上拼装平台上一次性拼装成功，要求在加工厂内地平台上进行钢套箱第I节的试拼装。地平台铺设图见图3.5.1。

1.1 地平台沿套箱围长方向4米宽度范围内用水准仪操平测量，低洼处用砂夹石垫平。

1.2 用16×1500×6000mm3钢板拼成3000×6000mm2，沿套箱围长铺设一周。

1.3 在钢板上放套箱地样，画出隔舱线位置。

1.4 每块套箱设置4个垫墩均匀布置，在钢板上放样定位。

1.5 用水平仪详细测量各垫墩位置高程，确定垫墩高度，保证垫墩顶面在同一水平面上。

1.6 依次吊放各套箱块到垫墩上，使套箱内外圆弧与地样吻合，套箱块隔舱线与地样隔舱线相吻合，并依次点焊各套箱块。

1.7 各套箱块试拼完毕，按表3.4.1检验套箱试拼质量，并检测其内外径、圆度、外形尺寸、顶口水平。

2、试拼注意事项

2.1 为有效的控制钢套箱的整体尺寸，各套箱块应对称就位。

2.2 每块套箱试拼前本身做一次测量，修正余量，以此为据确定需补偿的余量大小，以便每块套箱在定位过程中按余量进行调整。调整依据最后合拔的2块套箱隔舱线与地样隔舱线吻合为基准。

四、钢套箱运输及堆存

§1 半成品构件的厂内倒运

在车间下料的角钢以及接长、创边的钢板采用铲运车及汽车倒运至制作现场。汽车上用槽钢做成2m×10m框架，以便倒运接长钢板。

§2 块状成品件的厂内倒运

1、块状成品件采用25t平板车运输。

2、围堰分块以反装状态于平板车运输胎架上，见图4.2.1。

3、套箱块通过平板车从拼装胎架上运输到试拼地平台位置，试拼成功后拆散套箱块，然后再用平板车运各套箱块到堆存场。

§3 块状成品件的江边堆存

1、对江边船台区清理并用石子平整场地以用作套箱块的堆存场。

2、在堆存场适当位置布置25t吊机。

3、用平板车运套箱块到堆存场，25t吊机卸货堆存。

4、成品件按每节8块为单位堆放，以便装船发运，满足桥位现场施工需要。

§4 成品件的装船发运

将采用2艘400t方驳从武汉运至鄂黄桥桥位附近，一般在武汉装船，一般在途中运输。

400t方驳主尺度：船长：40m

型宽：9.3m

型深：2.5m

满载吃水：1.5m

载货量：400t

1、考虑到套箱块高度不大，最高为第一节6.7m，在安全稳定之下，确定采用竖立形式装船，以便最大限度的增加套箱块装船数量。 1.1 套箱块按长度方向排列，以竖立式装船，每条船每次装运8块。(见4.4.1.1钢套立式装船示意图)。

1.2 制作钢箱垫将甲板垫平，要求高度超过舱口盖。

1.3 分块装船定位后，用工字钢及角钢制作立柱两边顶死，且用槽钢将四个分块连成整体，并用5t手动葫芦及钢丝绳将其斜拉固定于船。

2、钢套箱装卸作业注意事项。

2.1 装卸套箱块应沿对角线对称装船或卸船，不得同时装满或卸空同舷一侧的4个围堰分块，避免形成较大的横倾力危及船舶安全。

2.2 装卸作业时，吊车务必缓慢加力，不得突装突卸造成过大的冲击横倾力。

2.3 装卸作业时，运输方驳外档靠拖轮，既方便装卸作业的船舶移动，又增加作业安全。

2.4 套箱装船后必须封船牢固，不能晃动，选择气象良好的白天航运到鄂黄桥工地。

2.5 拖动方向式为绑拖。

2.6 停泊时应靠泊囤船，不宜单独在江心抛锚。

五、钢套箱分块拼接及安装

§1 方案概述

墩位现场散拼，手动葫芦吊起整体下沉。

§2 施工测量控制

1、测量控制方案

对每块套箱内壁板径向分块线处的点位进行有效的控制，从而定位出钢套箱的几何平面位置，以吊垂球的办法检定套箱块的倾斜度，使其满足规范和设计要求，通过限位柱控制套箱在下沉过程中的偏位。

2、测量控制措施

2.1 水面上钢套箱平面位置控制

设整节钢套箱内壁板径向分块线处点位分别为A、B、C、D、E、F、G、H，假定该8点在竖向立面上对应的平台顶面点为：A‵、B‵、C‵、D‵、E‵、F‵、G‵、H‵。施工中，以EH02为测站，EH08为后视，在该8点吊上垂球，调整整节钢套箱，使套箱内壁点A、B、C、D、E、F、G、H与垂球重线相交，由此套箱便调整到设计的几何平面位置。

2.2 水面上套箱倾斜度控制

套箱位于水面上时，在套箱顶端内壁（外壁）外30cm位置吊上垂球，检验套箱在调位过程中的倾斜度。

2.3 套箱施沉变位控制

钢套箱在拼接完成调整到位后，在+15.20cm、+12.80m、+10.40m高程处，沿四角8根钢护筒上焊接导向限位柱，使限位柱外端正好在钢套箱内壁板位置，钢套箱下沉时，因限位柱作用而控制钢套箱在水中的偏位。

3．施工测量控制数据（见下表）

钢套箱施测控制坐标表（桥轴坐标系）

3 主要施工方案

1、钢套箱拼接、安装前准备

1.1 在后附图张所示位置接长万能杆件支架和改装万能杆件支架。

1.2 在平台上按后附图纸要求布置好吊点横梁。

1.3 准备好钢套箱浮吊起吊千斤绳和卸扣。

1.4 在布置好的吊点横梁上捆绑千斤绳，挂好手动葫芦，使手动葫芦受力中心正好在套箱壁板中心，以减少调位工作。

1.5 套箱块环板上焊好4个浮吊吊耳。

1.6 钢套箱运输到场。

2、钢套箱拼接与安装

2.1 60T或35T浮吊从运输方驳上用八字千斤绳吊起第一块钢套箱，摆动摇臂平移套箱块到平面设计位置。

2.2 用吊点横梁布设的手动葫芦吊起钢套箱块，浮吊吊点不受力后予以拆除，套箱块承重吊点交换到手动葫芦上。

2.3 钢套箱逐块依次采用同上方法就位到平面设计位置。

2.4 8块套箱块全部到位后由16台手动葫芦吊起，然后进行平面位置、竖向倾斜度调整。预调时，前7块钢套箱拼接弧度应适当放大，保证最后一块套箱的嵌入合拢。

2.5 当8块套箱合拢后，经检验尺寸偏差在允许范围即可进行焊接，除按图纸规定执行外，另应按工艺要求，先焊环板，后焊内壁，再焊外壁。为保证内外壁板垂直焊接完全焊透，应以碳弧气刨使内外壁封

底焊完全见白，然后内、外壁焊缝盖两遍。施焊内外壁焊缝时，应预先制作好吊笼和挂梯，并分层设脚手架。

2.6 整节钢套箱焊接完毕，为保证焊缝质量，每节焊缝除定员、定岗对施焊作好记录外，同时应进行下列检验：

2.6.1 超声波探伤每一条焊接，长度占焊缝全长的10%，质量应达到《钢结构工程质量检验评定标准》中规定的二级焊接要求。

2.6.2 每条焊缝在全长范围内均作煤油渗透试验。

2.6.3 钢套箱分节尺度质量标准按设计要求执行。

2.7 钢套箱拼接经检验合格后进行施沉工作。

2.7.1 徐徐放松葫芦手链，逐渐下沉钢套箱到自浮状态，此时钢套箱入水深度2.74m。

2.7.2 浇灌刃脚1.6m高C15水下砼（手动葫芦吊点不拆除，避免钢套箱因刃脚砼浇筑不均而发生倾斜）。

2.7.3 放松手动葫芦吊点，直至套箱处于自浮状态，此时套箱入水深度4.66m，所剩干舷2.04m。

2.7.4 拆除手动葫芦吊点，割掉浮吊吊耳。

2.7.5 采用同上方法吊装第二节套箱，为使第二节套箱加载到第一节套箱后的不均匀沉降，手动葫芦应适当提起第二节套箱，做到第二节与第一节套箱既能焊拼，又使第二节加载到第一节套箱上的力度很小。就位后进行施焊，并对焊缝作煤油渗透试验。

2.7.6 放松手动葫芦使第二节套箱完全处于自浮状态，此时，第一节套箱所剩干舷1.28m。

2.7.7 从第二节套箱内注水4.78m助沉，同时徐徐放松手动葫芦，此时，第二节套箱所剩干舷1.5m。

2.7.8 割掉第二节套箱上的浮吊吊耳。

2.7.9 第三节套箱就位焊接后，放松手动葫芦使钢套箱处于自浮状态。

2.7.10 从第三节套箱内注水2.27m，同时徐徐放松手动葫芦，此时第三节套箱所剩干舷

3.26m。

2.7.11 第四节钢套箱6m高，为使钢套箱吊装就位不受净空高度影响，应拆除平台四周杆件。

2.7.12 第四节钢套箱就位焊接组装，此时第三节钢套箱干舷高度为

1.5m。

2.7.13 从第四节钢套箱内注水1米，保证钢套箱着床。

2.7.14 在钢套箱夹臂内浇筑10.5m高C15水下砼，共浇筑C15水下砼11.65m。

2.7.15 在钢套箱内均匀吸泥下沉，吸泥时，套箱内泥面标高不得低于钢套箱单臂刃脚位置。

2.7.16 前四节钢套箱在吸泥下沉困难时进行第五节钢套箱组装拼接，完成后再向夹臂内注水约6.5m，共注水高度约14.55m，继续吸泥下沉，使钢套箱沉至设计底标高-9.0m，此时套箱夹臂内水位高出长江水位5.55m。

§4 施工工艺流程

工艺流程框图

↓

→→

↓

→

↓↓

←

↓

备注：从第二钢套箱施工开始，不需再用临时挑梁，从第四节钢套箱施工开始不需再用手动葫芦。

ξ5施工注意事项

1．在施工下沉过程中，钢套箱夹臂内外水位差不能超过6.0米;

2．钢套箱起吊过程中通过传感器严格控制16台手动葫芦的均衡受力。

3．施工时，随着水位上涨，钢套箱夹臂内水位要进行调整，外臂所能承受的最大水压力为65KN/m2,内臂所能承受的最大水压力75KN/m2。

4．根据承台及上部结构进度和水情，确定是否需要加第六节套箱结构来接高套箱挡水。

六、钢套箱施工进度计划

6 施工进度计划

钢套箱施沉施工进度计划横道图

根据工程实际情况和工程工期要求，钢套箱施工进度计划倒排如下：

钢套箱施工进度计划

七、钢套箱资源需要计划

1、钢套箱制作场施工人员配备表如下：

2、钢套箱现场拼接、安装人员配备表如下：

3、钢套箱制作场机械设备配备表如下：

4、钢套箱现场拼接、安装机械设备配备表如下

5、钢套箱安装材料计划（见下表）

八、施工质量保证措施

1．钢套箱制作安装前进行全面技术交底，让每一个操作工及管理人员熟悉图纸，了解设计意图，明确规范和设计要求。

2．严格质量检验程序，钢套箱制作前报检材料质量证明和试验报告。制作过程中对焊缝进行超声波探伤和煤油渗透试验，施工单位质检人员在场，监理旁站。

3．钢套箱块装船发运前，制作单位通知施工单位有关人员，并邀同监理到场进行检验，合格方可装船运输。

4．套箱块在现场组拼完成经监理工程师验收合格后方可吊装施沉。九、施工安全保障措施

施工中，严格执行Q/YXNKCT1001-90《施工安全操作规程》，施工现场设专职技安员1人，随时检查安全防护设施和监督安全施工操作。1．施工现场在夜间必须有足够的照明设施。

2．施工人员必须配戴救生衣和安全帽，必要时拴安全绳。

3．尽量减少施工现场的平台上下同步作业，工序无法错开时应设专人指挥。

4．施工现场适当位置挂安全网。