双壁钢吊箱围堰气囊承托转向下水施工技术
通过工程实例从围堰下水坡道设置、气囊布置及转向设计和围堆转向下水施工步骤及要点等三个方面，对双壁钢吊箱围堰气囊承托 转向下水施工技术进行了阐述，该技术解决了在困难环境条件下钢围垠拼装下水的难题，为钢围垠施工提供了有益的借鉴。关键词：钢围堰；气囊承托；转向下水大型双壁钢吊箱围堰在岸上拼装后常采用气囊法下水，即是利用 气囊充气将钢围堰托起，并沿下水坡道将围堰拖拉下水，围堰入水自 浮后，利用拖轮将围堰浮运到预定位置进行后续施工。在兰渝铁路新井口嘉陵江特大桥82号主墩钢吊箱围堰施工中，由于受环境条件限制， 钢吊箱围堰底节拼装后采用气囊承托转向下水施工技术。取得了较好技术经济效果。
1.工程概况
新井口嘉陵江特大桥是兰渝铁路客线与渝利货车外绕线合建的特大桥，引桥部分客、货线双线桥分建，在跨江处合并为四线桥， 其中客线双线桥长2534m, 货车(单)双线桥长3865.5m,四线桥部分长1301m, 四线主桥跨江段桥跨布置及结构：(64+64)mT构+(84+152+76)m 连续刚构+(64+64)mT构。82#墩基础为高桩承台， 设计钻孔桩32根，桩径25m, 桩长为45m,按行列式布置。承台为圆端形，外端尺寸为56.5*21.2*6m。承台底标高分别为161.97m,施工水位175m。钢吊箱平面为圆端型，尺寸为60.7×25.4×17.5m, 其中底节围堰高5.4m, 壁 厚 2m, 重约8001。
嘉陵江属长江一级支流，水位受季节性降雨变化较大，雨季河水 湍急。桥址处江面随季节变化宽度约350m～500m, 最大水深达约47m以上，最大流速为V=3.8mk,最高水位为H1/20}=192.69m。 桥址处河床大部分基岩裸露，表层局部有沉积砂卵石土层，厚1～2m,其 下为弱风化泥岩夹砂岩，两岸陡峭，基本无阶地。桥址所在河段汛期 禁航，枯水季节个别河段弯急水浅不能通航。
2.临时码头及下水坡道设置
根据本桥施工环境的特点，82#墩钢吊箱围堰必须在汛期与枯水期 之间3个月内完成底节围堰拼装下水、上节围堰拼装及整体浮运至墩 位。底节围堰决定在岸边设置临时码头拼装，组拼焊接完成后采用气 囊法下水。
受桥址附近江段岸坡地形的限制，围堰拼装临时码头选择在距墩位下游约5km处，在相对较缓的岸坡上半挖半填修建。由于无条件修建垂直江岸的下水坡道，实际下水坡道与江岸呈30°角，宽度32m。
为了保证底节围堰下水过程中顺利转向，且前后端气囊始终能保持承 载滚动的工作状态，下河的坡道须采用三坡段进行缓慢变坡，第一坡 段在拼装场地内45m (围堰中心至第二坡段起点)1%坡度，第二坡段 40m, 坡度为3.0%,第三坡段50m, 其 中 8m伸入水中，坡度为7%。
按照设计坡度及地基承载力的计算要求，对码头及下水坡道必须 分层填筑碾压密实，确保气囊工作地面承载力不小于120kpa 。下水坡 道断面详见上图。
3.气囊布置及转向设计
选择直径为φ1.5m的船用气囊，根据围堰的宽度(25.4m) 单根气 囊长度为14m, 按每排2根对称铺放，共设11排，另考虑4根气囊用于 接续，因此现场共准备承重气囊26个。单根气囊承载技术参数详见下 表。
中1.5m气囊(三层)承载技术参数
工作高度m
工作压力MPa
承载力Kn/m
14m气囊承载力Kn
0.5
0.07
110
1540
0.6
0.07
99
1386
0.7
0.07
88
1232
0.8
0.07
77
1078
0.9
0.07
66
924
3.1气囊滚动接触面宽度计算
考虑围堰在下水过程中有可能出现仅10排气囊承载的最不利情况 进行计算。
平均每根气囊承载： N=Wn=800/20=40。
每根气囊的承压面积：S=NP-40×1000Y0.7-57143cm²
气囊接触面宽度：a=S/L=57143/1400-40.8cm
3.2气囊承载力验算：
气囊工作高度： h=2VR-b²=2V0.75-0.204⁵=0.72m
其中： b=/2=0.204m
根据上表按最大工作高度取0.9m考虑，下水双壁钢吊箱重量 G=800。根据施工工艺围堰在前移过程中，后部气囊脱出，前端或尾 部的气囊将承担平均荷载的1.5倍，同时考虑在拖拉过程中个别气囊漏 气减效，因此安全系数取[k=2。
K=NG=924×20Y8000=2.31>=2 故满足要求。
3.3气囊滚动摩擦阻力计算
由公式f=0.056*MR 计算气囊滚动摩擦阻力系数，式中b 为气囊滚 动接触面半宽，R 为气囊半径，计算结果f=0.0152。
由公式F=2TMh计算每根滚动摩擦阻力，式中h为气囊工作高度。 计算结果F=1.1671。
由计算公式可知，气囊滚动摩擦阻力与工作压力和气囊高度成反 比，与接触面宽度成正比，因此通过调整气囊内部压力可调整气囊的 高度、接触面宽度及滚动摩擦阻力。
总滚动摩擦阻力： Fm=KxnxF=1.4x20×1.167=32.71,
式 中K为条件复杂系数，由气囊漏气造成接触面积加大、道路不平整等因素而定， 一般取1.1-1.4,考虑本工程坡道为填土压实面，
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