荊嶽鐵路公安長江公鐵特大橋
編制複核
審核南京中鐵橋機工程****
二零一二年十二月
一、概述
荊嶽鐵路公安長江大橋3#墩鋼吊箱由雙層殼體組成，其外形為圓端矩形，內部為單壁底隔倉，底部為底龍骨和底板，在底龍骨與內支架間有吊桿進行連線圍堰底節自重約3000噸，整體下水。
鋼吊箱外形尺寸為68.2×40m，高18m，自重約3000t。吊箱壁厚2m，底主隔艙高4.
5m。底隔艙主要作用是澆築封底混凝土分塊作用。考慮到吊箱製作場及附近場地均為造船船台，為考慮結構本身的安全性，採用氣囊支承、滾動前移整體縱向下水，即利用氣囊託起吊箱，依靠鋼吊箱自重分力下滑的方法使鋼吊箱前行，至水邊鬆掉後面控制拉纜加速下滑衝入水，整體自浮，最後用拖輪及錨碇控制鋼吊箱。
鋼吊箱下河的主要工藝流程如圖所示。
鋼吊箱下河工藝流程
三、下水方案
1、吃水深度計算
底節鋼吊箱全高18m，僅雙壁可提供浮力，底節圍堰結構約2900t，附屬結構按100t計算，整體底節按3000t自重計算，圍堰下水後吃水位8.53m。
從以上計算可以看出，此圍堰吃水深度較深，不利於圍堰下水和浮運，建議將底隔艙前後各13個孔共26個孔全部封堵，這樣吃水即可達到1.7m，滿足下水和浮運要求。
2、地形及河床斷面情況
目前拼裝位置的地面的坡度實際為1：10的混凝土基礎，此位置長度130m，前端15m左右為1:10的坡，為原始沉積地面，主要土質為沙土。
當吊箱下水時，此處需換填，保證此處的地基穩固。
場地前端的水深為5m處3.5m水深，25m左右的水深為7m左右，30m處的水深為8m左右，再往前，水深變化不是很大，具體是否要求清淤及要求水深，待圍堰吃水深度確定後再定。
3、圍堰下水方案確定
根據目前的這種地形和水深情況，經下水公司實地的考察和分析，並考慮到現場的各種情況，初步對下水滑道的情況分析如下：
考慮到圍堰下滑時捲揚機、滑車組的配備，以及製造坡道與下河快衝時的坡道過渡等因素，初步確定圍堰拼裝場地的坡度為1:10，即原來的船台的坡度不變，僅將最後15m的坡度稍加修整可滿足要求。
四、吊箱下水拖拉裝置的配備
為保證鋼吊箱在滑道能夠進行轉向和向前移動，並能控制鋼吊箱下滑的速度和大致方向，需要在鋼吊箱上設定後拉纜。圍堰初期調整方向在圍堰拼裝場地前方約70m範圍內進行，此坡道的坡比為1:10，則後端的地錨設計拉力為3000（考慮了底托板和其他輔助結構）÷10≈300t。
根據以上的計算資料和圍堰的外形結構，初步確定圍堰下河時的牽引採用兩點牽引法，牽引點的位置布置吊箱底龍骨上，通過兩個地錨進行固定牽引。初步選定下滑地錨採用單個設計拉力為200t的地錨，提供圍堰下水過程中圍堰的牽引。當鋼吊箱入水浮起後，鋼吊箱下的18mm鋼托板由浮吊進行打撈**。
現場下水裝置和地錨布置為：圍堰後端控制圍堰下滑的地錨布置於拼裝圍堰的正端頭25m距離處，與圍堰底龍骨設定四個拉耳。根據受力要求，地錨需提供約200t的錨固力，按長7m寬6m深4m尺寸布置，地錨結構為砼埋置式，頂與地面平齊，錨力通過外露的錨環傳至錨體內。
在拼裝場地外側，控制拉纜通過2臺180t滑車組（15t捲揚機、六門走十二滑車組）與地牛相連，在鋼圍堰上設定牽引耳板，提供地牛牽引索的附著點，圍堰與托板之間應進行臨時的限位連線。
五、氣囊布置及充氣安裝
1、氣囊的受力計算
根據下水公司要求和圍堰本體結構的特點，圍堰下滑採用φ1.2m×14m的氣囊，其技術引數如下：
φ1.2m×14m氣囊的單個承載技術引數（其中氣囊有效長度為13m）
注：表中h（m）值為氣囊的工作高度， 亦為箱體托板離地面的高度。
2、氣囊用量的計算
氣囊的工作高度h取為0.6m，下水的整體重量g＝3000t，取氣囊個數n=40，則：氣囊的安全係數k為：
k＝212n／g＝212×40／3000＝2.82＞k0＝1.2~1.4（常規情況）
由此可見，氣囊有2.82倍的富裕量，主要是考慮到箱體底部結構區域性強度的不均衡，通過更多的氣囊來分配圍堰的重量，使區域性的受力減小。
由以上計算可知，選用40個氣囊是安全可靠的。
3、鋼吊箱下氣囊布置、充氣
圍堰拼裝完後，在圍堰下的支承點間布置氣囊，根據現場鋼凳的布置，每3.0m間距布置乙個氣囊，對區域性超過氣囊承載高度的一些位置，採用氣囊下墊沙包或疊加氣囊的方法進行將圍堰頂起去除鋼凳。
氣囊在充氣前，必須先布置好地錨及捲揚機等裝置，將鋼吊箱錨固牢靠，使其在被頂起後不向前滾動。氣囊充氣的順序應盡量對稱、分散，相鄰的氣囊分成兩批次充氣，當鋼吊箱下的氣囊充氣至鋼吊箱被抬起至0.8m高左右後，此時，鋼吊箱脫離支承點約20cm，拆除鋼墊板下的鋼凳支承。
鋼吊箱下共有約200個鋼凳。支承點需清理乾淨，並作地面平整，以不影響後序的氣囊滾動。
鋼吊箱滑移下水氣囊布置示意圖
六、輔助設施布置
1.鋼凳
鋼凳為圍堰製造臨時性結構，由型鋼焊接而成的框架形結構，底面貼一鋼板。鋼凳的作用在於支撐鋼吊箱以布置氣囊和增加與地面的接觸面積，保證地面在承壓時不會因為地面的承載力太低而導致地面下沉。
2.托板
鋼吊箱托板擬採用18mm厚鋼板，托板在鋼吊箱下滑過程中的作用是保證氣囊工作平整及傳力。為保證其工作效能須作如下處理：
鋼管包邊：在氣囊進出托板時，為不傷及氣囊，不影響鋼吊箱下滑，需將外露邊用建築鋼管包邊並點焊牢靠。托板包邊如圖所示。
托板包邊示意圖
臨時限位：托板在鋼吊箱下滑時須與鋼吊箱限位並固定，以避免鋼吊箱與托板間出現相對滑動。水平限位採用在托板上焊接卡板的形式與底龍骨翼緣卡定，範圍為托板兩側鋼吊箱前半部40m，在鋼吊箱入水自浮後後端托板因失去氣囊的支承而下落，在自重作用下逐個拉掉卡板，最後脫落。
此方式有效保證了鋼吊箱在整體入水自浮後，實現托板的自動脫落。
3.地錨及後拉纜
為控制鋼吊箱在氣囊起頂後下滑運動，以及在滑道下滑的速度和大致方向，須設定後拉纜，後面控制拉纜下滑速度的拉纜設計拉力為2×200t，大於鋼吊箱自重的最大下滑分力。當鋼吊箱入水後，鋼吊箱下的18mm托板需由地錨捲揚機拉起**。
後拉纜控制採用地錨，地錨布置於鋼吊箱後側，距鋼吊箱後端25m
七、鋼吊箱下水
鋼吊箱製作拼裝完成後，報檢經有關部門檢查合格並簽認後，對鋼吊箱滑移範圍內的場地進行清理，保證無雜物尤其是可能戳破氣囊的尖銳物，掛好地錨鋼絲繩後，開始圍堰下水。
1、起滑
氣囊下河的所有準備工作就緒，具體下河日期要綜合考慮當時的天氣、風力及潮水位情況，應在風力較小、無雨水的天氣下進行，並盡量選擇高潮位時段。當氣囊完全托起鋼吊箱，下滑道清理完成後，慢慢放鬆後拉纜，在前端不斷補充氣囊，利用圍堰自重的分力使圍堰進行移動。
2、斷纜、下滑入水
當鋼吊箱控制下滑至離水邊線15m處，調整氣囊，並在圍堰前端放置加速氣囊後，後拉纜斷纜，讓鋼吊箱自由加速下滑，利用其慣性入水並向江中滑行一段距離，使鋼吊箱後端水深滿足自浮吃水深度要求。
圍堰斷纜下滑入水
3、鋼吊箱穩定
鋼吊箱整體入水後，會在慣性、風力、水流作用下繼續漂浮，同時內部進水，鋼吊箱入水深度增大，達到穩定入水深度，為控制鋼吊箱不至繼續漂浮，待命的拖輪及時靠近並拴綁，控制鋼吊箱使其穩定，如圖所示。
拖輪靠綁控制鋼吊箱
4、托板、托架**
鋼吊箱拖離現場後，打撈船進場進行底板和底托架的打撈工作。由潛水員下水後，在托板上割吊裝孔，穿吊裝鋼絲繩，並將托板割開，進行吊裝。吊裝上托板利用打撈船送到岸邊，在岸邊解體後，由專案部**。
5、下水過程中應注意的問題：
區域性整理下水滑道區域地基並夯實地基。
打磨托板焊縫,清理滑道區,避免尖銳物劃破氣囊。
在下水區域的前沿，開挖足夠深度的鋼吊箱自浮區，此深度應為鋼吊箱本體完全自浮所需的吃水高度的1.5倍。
合理布置氣囊。布設氣囊間距應合理有效，既應保證鋼吊箱結構的強度和鋼度，又應保證氣囊間距不因過近而導致氣囊重疊擠壓的不良情況的發生。
設定地牛結構，以固定捲揚機，其受力條件應滿足穩定拉力不小於鋼鋼吊箱本體的下滑力的要求以及滾動摩擦對其的影響。
採用合適的滑輪組將鋼鋼吊箱本體與岸邊地牛牢固繫結，其牽引端應可靠與捲揚機連線。
加固滑道的末端地基基礎，以保證最後脫離鋼吊箱本體的氣囊不致於因負壓過重，陷入河床底部。
為減輕最後脫離鋼吊箱本體的幾隻氣囊的負荷，可向鋼鋼吊箱本體內（先入水端）注水，以調整氣囊與鋼吊箱受力狀態。
注意檢查氣囊的受力狀態，盡量使其受均勻載荷。
及時補充鋼吊箱滾動前方的氣囊，以確保氣囊數目，改善氣囊受力狀態。
鋼吊箱本體依靠自身重力下滑滾動，應注意相關牽引裝置安全可靠，並可通過捲揚機調整其下滑速度，以使其緩慢滾動下滑，平穩入水。.
應特別注意滑道末端與鋼吊箱本體自浮區交際處的氣囊、鋼吊箱本體的受力狀況，確保其平穩入水。
八、人員組織配備
對參與鋼吊箱滑移下水的人員進行技術交底並明確分工，職責明確。鋼吊箱下河施工提前10~15天通知氣囊作業隊，以便做好準備工作。下水現場人員組織樣表見表所示。
鋼吊箱滑移下水現場人員表
十、主要裝置
氣囊下河的所有準備工作在鋼吊箱拼裝完成之前做完，具體下河日期同時考慮當時的天氣、風力及水位情況。
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