芜湖长江公铁大桥2号墩围堰气囊法下水设计

永泰长荣

为给双壁钢套箱围堰气囊法下水施工组织设计提供理论支撑，以商合杭铁路芜湖长江公铁大桥 ２ 号主墩圆端形双壁钢套箱围堰为例，研究双壁钢套箱围堰气囊法下水的设计方法，结合围堰拼装场地地形条件进行坡道与气囊布置并进行后端地笼计算，将围堰下水过程分解为多个工况进行静力计算，在计算过程中考虑气囊受力不均对围堰角度的修正， 运用能量守恒原理简便求解围堰下水时的初速度和围堰入水后的漂移长度，采用该方法指导芜湖长江公铁大桥 ２ 号主墩围堰下水过程顺利、可控，证明该方法正确可行， 该方法可同时适用于圆形、矩形、哑铃形等各类双壁钢套箱围堰气囊法下水设计
关键词: 双壁钢套箱围堰 气囊法下水 坡道布置 围堰角度 入水深度 入水速度 漂移长度



钢围堰采用气囊法下水的施工技术始创于 １９９７ 年芜湖长江大桥的建设ꎮ 经过 ２０ 余年的技术发展，围堰气囊法下水作为一种经济、实用的方法在桥梁基础施工中得到了广泛
应用，但通过文献检索，针对大型双壁钢套箱围堰下水计算的文献却极为少见， 虽然针对圆形双壁围堰的计算方法进行了研究ꎬ结论却并不适用于矩形、圆端形或哑铃形等双壁围堰，
鉴于此，以结构形式、结构尺寸均具有代表性的新建商丘至合肥至杭州铁路芜湖长江公铁大桥 ２ 号主墩圆端形双壁钢套箱围堰为例ꎬ研究双壁钢套箱围堰气囊法下水的设计方法，主要对双壁钢套箱围堰气囊法下水的坡道设计、静力计算和动力分析进行研究。
２ 工程概况
商合杭铁路是“华东第二通道” 最重要的客运专线， 芜湖长江公铁大桥在芜湖市弋矶山附近跨越长江，采用公铁合建桥梁方案ꎬ同时搭载芜湖市域轨道交通一号线、８ 车道城市
主干路过江，是新建商合杭铁路的控制性工程。芜湖长江公铁大桥全长 ５ ４３６. ３ ｍ，跨江主桥为(９９. ３ ＋ ２３８ ＋ ５８８ ＋ ２２４ ＋ ８５. ３) ｍ 高低塔钢桁梁斜拉桥，其中２ 号桥塔墩采用钻孔灌注桩基础，３ 号桥塔墩采用设置式沉井基础，２ 号主墩基础采用先围堰后平台的施工方案，围堰为圆端形双壁钢套箱结构ꎬ平面尺寸为 ７１. ２ｍ × ３５. ０ ｍꎬ壁厚 ２. ０ ｍ，围堰最大设防水位 ＋ １０. ５ｍꎬ顶高程 ＋ １１. ０ ｍ、底高程 － ２７. ９ ｍ， 围堰总高３８. ９ ｍꎬ其中，底节高度 １７. ０ ｍ，第二节高度 ８. ９ ｍ，第三节高度 ８. ８ ｍ，顶节为单壁结构ꎬ高度 ４. ２ ｍ，围堰立面及平面布置如图 １ 所示；
２ 号主墩底节围堰重约 ２ ４００ ｔ，由侧板、底隔舱、底层内支架等组成ꎮ 考虑刃脚混凝土的自重后，底节围堰总重约 ２ ７２０ ｔ，底节围堰采用在岸上分块制造、拼装，气囊法下河， 围堰内设置 ２ 道横桥向底隔舱，２ 道底隔舱下分别设置底托架ꎬ作为围堰下水时的支撑，２ 条底托架共重 ３２０ ｔ，
３ 围堰下水设计参数与假定
(１) 围堰滑动刚体自重 ３ ０４０ ｔ，
(２) 单个气囊直径为 １. ２ ｍ、长度为 ８. ０ ｍ，气压为 ０. １７ ＭＰａ， 单个气囊受力 １ ０９０ ｋＮ 时，气囊的工作高度为 ０. ７ ｍ，单个气囊每延米承载力折算为
１３６. ２ ｋＮ，不同工作高度下单个气囊的承载力



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