高速铁路128m钢箱系杆拱施工工法

荣誉表彰

2011年9月30日，中华人民共和国住房和城乡建设部审定《2009-2010年度国家二级工法名单》，以建质[2011]154号文件公布，《高速铁路128m钢箱系杆拱施工工法》被评定为中国国家二级工法。

《高速铁路钢系杆拱桥》是在对国内外钢系杆拱桥资料和设计研究成果系统归纳、分析、总结的基础上编写完成的。全书共分八章，主要介绍了高速铁路的特点和对桥梁结构的要求，以及国内外高速铁路钢系杆拱桥概况；高速铁路钢系杆拱桥主要结构形式、构造特点、结构特性、结构设计参数选择，以及静力和动力分析；钢系杆拱桥主要构件的构造细节及其疲劳、厚板焊接变形和残余变形特性分析，以及对相关影响因素和作用进行的系统归纳分析；结构钢材防腐和桥面防腐防水的涂装材料、技术、措施和工程应用实例；整体钢桥面技术现状及分析理论，结合钢桥面板结构分析案例和模型静载及疲劳试验，对测试结果与计算理论的对比分析。

高速铁路钢系杆拱桥目录

1 绪论

1.1 高速铁路的特点

1.2 高速铁路对桥梁结构的要求

1.2.1 安全性要求

1.2.2 高平顺性要求

1.2.3 景观要求

1.2.4 跨越能力要求

1.2.5 结构高度的影响

1.2.6 施工要求

1.3 下承式钢系杆拱桥的特点

1.4 国外高速铁路钢系杆拱桥

1.4.1 法国地中海线Avignon Sud桥

1.4.2 法国地中海线GardeAdhemar。桥

1.4.3 法国地中海线Mornas bow-string桥和Mondragon bow_string桥

1.4.4 韩国京釜高速铁路钢系杆拱桥

1.4.5 日本山梨磁悬浮试验线钢系杆拱桥

1.5 国内高速铁路钢系杆拱桥

1.5.1 福厦铁路木兰溪特大桥和丘后特大桥

1.5.2 武广客运专线汀泗河特大桥

1.5.3 哈大客运专线新开河特大桥

1.5.4 甬台温铁路雁荡山大桥

2 钢系杆拱桥结构形式及受力特点分析

2.1 概述

2.2 结构形式的分类

2.3 结构静力和稳定分析方法

2.4 结构特征分析及设计参数选择

2.4.1 不同矢跨比条件下系杆拱受力特性

2.4.2 拱肋内倾角度对结构受力的影响

2.4.3 吊杆形式对结构受力的影响

2.4.4 不同拱梁刚度比条件下系杆拱受力特性的分析

2.4.5 拱肋横向联结系对结构的影响

2.4.6 桥面构造

2.5 结构设计

2.5.1 主拱结构形式

2.5.2 桥面结构形式

2.5.3 福厦铁路128m钢系杆拱桥设计

2.6 结构静力分析

2.6.1 计算的内容及方法

2.6.2 设计荷载

2.6.3 荷载组合

2.6.4 主要控制指标

2.6.5 主要计算分析结论

3 动力分析

3.1 概述

3.1.1 车桥动力分析

3.1.2 车桥动力分析研究的历史演变和研究现状

3.2 车桥动力分析模型

3.3 车辆与桥梁振动性能的评价

3.3.1 车辆运行安全性评价

3.3.2 车辆运行平稳性评价

3.3.3 桥梁振动性能评价

3.4 车一线一桥动力分析理论

3.4.1 机车车辆动力学模型

3.4.2 桥梁有限元分析模型

3.4.3 轨道计算模型

3.4.4 轮轨接触几何关系和轮轨作用力

3.4..5 桥轨相互作用关系

3.4.6 车线桥振动方程及其求解

3.5 钢系杆拱桥的车桥动力分析

3.5.1 桥梁动力分析模型的建立

3.5.2 桥梁自振特性分析

3.5.3 车桥动力分析

3.6 风荷载作用下钢系杆拱桥的车桥动力分析

3.6.1 风一车一桥耦合振动分析的基本思路

3.6.2 车辆计算分析模型

3.6.3 桥梁计算分析模型

3.6.4 轮轨相互作用力

3.6.5 作用于桥梁上的风荷载

3.6.6 作用于车辆上的风荷载

3.6.7 风一车一桥耦合振动方程及求解

3.6.8 脉动风场的随机模拟

3.6.9 风一车一桥耦合振动响应及评价

4 构造细节及疲劳构造分析

4.1 概述

4.2 拱脚

4.2.1 拱脚构造方案

4.2.2 拱脚构造细节

4.2.3 拱脚仿真分析计算

4.3 正交异性钢桥面板

4.4 拱肋与吊杆的连接节点

4.5 系梁与吊杆的连接节点

4.6 系梁与横梁连接肱板

5 厚板焊接变形和残余应力分析

5.1 概述

5.1.1 国外研究现状及规定

5.1.2 国内研究现状及规定

5.1.3 主要研究进展

5.2 焊接变形分析机理

5.3 焊接接头控制参数的主要影响因素

5.3.1 分析方法

5.3.2 焊接过程的实现

5.3.3 桥梁焊接构件基础参数的影响分析

5.3.4 箱形截面焊接参数的影响分析

5.4 减小厚板焊接变形工艺控制参数

5.4.1 焊接道数

5.4.2 焊接温度

5.4.3 焊接截面尺寸

5.4.4 反预变形尺寸

5.5 主要分析结论

6 钢材防腐

6.1 概述

6.2 桥梁的腐蚀环境

6.2.1 大气腐蚀

6.2.2 水腐蚀

6.2.3 土壤瘸蚀

6.3 铁路钢桥的腐蚀特性

6.3.1 钢铁腐蚀机理

6.3.2 钢桥构件的腐蚀形态

6.3.3 铁路钢桥不同部位的腐蚀特性

6.4 钢桥的防腐措施

6.4.1 涂料保护

6.4.2 阴极保护

6.5 桥梁防腐蚀涂料及涂装技术

6.5.1 桥梁防腐蚀涂料

6.5.2 铁路钢桥的防腐蚀用涂料

6.5.3 铁路钢梁涂装体系

6.5.4 铁路钢梁涂装技术

6.6 桥梁热喷涂长效防腐蚀技术

6.6.1 热喷涂技术的特点

6.6.2 热喷涂长效防腐

6.6.3 电弧喷涂长效防腐蚀工艺

……

高速铁路钢系杆拱桥序言

随着我国经济社会的持续发展，人民生活水平的不断提升，铁路运输量开始不断增加，人们对出行的便捷性、安全性、舒适性、经济性等的要求也越来越高。高速铁路以其运力大、速度快、安全、舒适、可靠、全天候等优势，已成为现代主要的高速交通运输方式。

我国高速铁路正处在快速发展的黄金时期，也是高速铁路桥梁技术创新和快速进步时期。我国从事桥梁设计、研究和施工的科技人员抓住历史的机遇，对高速铁路桥梁设计进行了一系列认真的探索，建成了一批具有鲜明时代特色、理念先进、技术一流、形式新颖、造型美观的桥梁，并成为了一道道亮丽的风景线。

拱桥，既古老而又现代。中国的拱桥始建于东汉中后期，已有一千八百余年的历史。作为拱桥桥型之一的系杆拱桥，特别是钢系杆拱桥，具有跨越能力大、美观、经济、施工对交通干扰小等特点，在线路小角度斜交跨越城市干道、高速公路、通航河流等需要桥梁跨度大且线路以下净空高度受限时，具有独特的优势，在国内外高速铁路上均有成功的案例。

斜拉桥索塔钢锚箱安装施工工法适用范围

《斜拉桥索塔钢锚箱安装施工工法》适用于斜拉桥索塔钢锚箱安装施工，对于类似的钢塔安装也可借鉴采用。

斜拉桥索塔钢锚箱安装施工工法工艺原理

《斜拉桥索塔钢锚箱安装施工工法》的工艺原理叙述如下：

钢锚箱采取分批安装，通过分析自然环境（风、日照等）和主体结构（钢筋、混凝土等）的影响，确定每批钢锚箱安装的自由高度。对首节钢锚箱（基准节段）进行精确调位并固定后，分节吊装首批其他节段钢锚箱，当浇筑完成相应节段混凝土后，即可进行下批钢锚箱安装。

钢锚箱安装误差采取分批调整，通过监测已装钢锚箱的实际位置，分析安装误差影响，确定下批钢锚箱安装时是否需要进行倾斜度调整以及调整量（若需要调整）。

斜拉桥索塔钢锚箱安装施工工法施工工艺

• 工艺流程

《斜拉桥索塔钢锚箱安装施工工法》的工艺流程如下：

钢锚箱分为首节钢锚箱安装和其他节段钢锚箱安装（钢锚箱标准节段结构参见图1）。

钢锚箱安装与节段混凝土施工异步进行，即先安装一批钢锚箱（3~4节段），然后浇筑一定高度的混凝土（2~3节段）。

钢锚箱安装总体施工工艺流程见图2，钢锚箱布置参见示意图3。

• 操作要点

《斜拉桥索塔钢锚箱安装施工工法》的操作要点如下：

一、施工准备

1.钢锚箱进场验收

钢锚箱运抵现场后，进行检查验收，内容主要包括：

1）钢锚箱相关制造和工厂验收技术资料；

2）钢锚箱外观检查，外形尺寸复查；

3）重要部位如节段间匹配件检查等。

2.钢锚箱吊装前的准备工作

1）了解气象情况，由于风、雨、雾等恶劣天气影响吊装，必须随时掌握天气趋势和现状；

2）吊装工作应选择作业点风速10米/秒以下，无雨雾天气，且温差变化较小的时段内进行；

3）起吊设备例行检查调整，特别是制动系统调整；

4）机具准备，主要是指用于吊装及定位调节的吊具、索具、葫芦、千斤顶，以及冲钉、高强螺栓、高强螺栓施拧（检查）工具的检查校正等工作；

5）检查工作面配备的照明设备、电源线以及锚箱牵引绳、手拉葫芦是否到位；

6）工作平台的安装及检查。

二、首节钢锚箱安装

作为钢锚箱安装的基准段，首节钢锚箱的准确安装尤为重要，其施工工艺流程见图4。

1.底座垫块混凝土施工、承重板安装

施工底座垫块混凝土时，预埋承重板调节螺栓及锚箱锚固螺栓预留孔（图5）。

考虑到首节钢锚箱安装调位需要，钢锚箱底座混凝土垫块根据具体施工需要比设计少浇筑一定高度（一般约5~6厘米左右），待首节锚箱安装就位后再灌浆。

2.首节钢锚箱吊装及初定位

首节钢锚箱利用塔吊吊装并通过手拉葫芦及缆风绳初定位，采用临时限位装置初步限位。

选择阴天或凌晨气温变化不大的时段，测量放线，并在承重钢板上标记锚箱边线及中心线。当风速较小时，挂好手拉葫芦及缆风绳。起吊首节钢锚箱，缓慢下落，放置于承重钢板上，初步定位后用临时限位装置限位。

3.首节锚箱精确调位、临时固定

首节钢锚箱采用三向调位千斤顶精确调整锚箱平面位置和标高，调整时，先顶起钢锚箱，在测量控制下，依次反复调整锚箱的平面位置及标高，当调位精度满足要求后，将钢锚箱底板与承重板垫实并临时焊接固定，并安装锚固螺栓。

4.钢锚箱底灌浆

1）浆液配制程序

性能指标的确定→浆液配合比设计→模拟灌浆试验。

2）浆液技术性能指标确定

钢锚箱底灌浆存在顶面封闭、灌浆面积大浆液流动空间狭小、混凝土毛面等不利因素，因此，要求灌浆液除具有高强度的基本要求外，还须具有良好的流动性、稳定性、自密实性、膨胀性和耐久性等特殊要求。

3）浆液配制采取的主要措施

（1）掺加风选低钙I级粉煤灰、硅灰、聚羧酸系列减水剂和浆液稳定剂；

（2）尽量降低水胶比；

（3）对不同减水剂、浆液稳定剂及膨胀剂掺量进行对比试验。

4）灌浆施工要点

（1）投料顺序如图6所示。

（2）灌浆前，用空压机除灰，使灌浆处洁净潮湿；

（3）浆液从一个灌浆口倒入，并控制速度，用10号铁丝伸入其中进行适当插捣、引流；

（4）灌浆要连续；

（5）必须覆盖保湿养护。

三、其他节段钢锚箱安装

其他节段钢锚箱根据起吊设备的能力（吊重、吊高）采取单节或多节吊装，其安装施工工艺流程见图7。

1.其他节段钢锚箱吊装要点

根据锚箱上吊耳的位置，在吊架上选择相适应的位置连接吊索。当具备起重条件时，塔吊起吊锚箱节段。

当节段起吊超过已安节段顶面后，旋转塔吊，移至安装位置将节段下部带扣的牵引绳与已安装在钢锚箱上的手拉葫芦连接，配合塔吊的操作，使节段缓慢下降。

在距最终位置2~8厘米上方处停止下放节段，确认端面情况，然后继续缓慢下降节段，并在锚箱水平接缝四个角点高强螺栓孔内插打定位冲钉实现精确定位，当待安锚箱完全落在已装锚箱上后，安装临时连接螺栓，塔吊松钩。

2.高强螺栓施工

钢锚箱之间的连接用高强螺栓，高强度螺栓连接副的拧紧分初拧、复拧和终拧，分别用专用扳手进行。高强螺栓施拧采用定扭矩扳手进行。

1）高强螺栓初拧和复拧；

2）高强度螺栓的终拧。

四、钢锚箱安装线形控制

钢锚箱安装受温度、风等自然因素的影响大，其实测线形必须进行温度和风的修正，同时，为满足施工进度，要求能进行全天候测量定位作业，鉴于此，需对钢锚箱安装线形进行控制计算和分析。

钢锚箱安装线形控制目标是：基于全天候测量定位作业条件，通过对物理和几何参数的测量分析，修正塔体的周日变形误差和风作用的影响，准确定位索塔钢锚箱各节段中心与标高。

钢锚箱安装线形控制程序见图8。

五、钢锚箱安装精度控制

1.钢锚箱安装精度控制要求

首节锚箱安装轴线偏差不大于：±5毫米；钢锚箱锚固点轴线偏差不大于：±10毫米；钢锚箱安装高程偏差不大于：±10毫米；钢锚箱安装倾斜度不大于：1/3000。

2.钢锚箱安装精度控制措施

除进行温度和风修正及精确定位首节钢锚箱外，还应采取以下精度控制措施：

1）准确计算首节钢锚箱安装位置

首节钢锚箱安装前，对索塔进行监测，通过控制分析，确定首节钢锚箱安装的准确平面位置，同时，计算确定首节钢锚箱安装的预抬高值。

钢锚箱的理想目标几何线形由钢锚箱截面中心点给出。钢锚箱中心线与上塔柱混凝土截面中心线重叠。

2）采取合理的测量方法，提高钢锚箱安装测量精度

钢锚箱安装定位难度大、精度要求高。钢锚箱安装几何测量以全站仪三维坐标法为主，以GPS卫星定位校核；钢锚箱高程、相对高差以及平整度测量采用电子精密水准仪电子测量，以三角高程测量校核。

3）钢锚箱安装采取钢垫板进行纠偏

由于钢锚箱制造及安装的倾斜度存在偏差，随着锚箱的不断接高，预偏差在逐渐累积加大，必须控制锚箱安装累计偏差。当锚箱安装到一定高度后要进行纠偏，纠偏采用钢垫片，即根据现场锚箱和吊装的批次，在每批中设置一层纠偏垫板，在钢锚箱分组对接位置进行设置。

• 劳动力组织

《斜拉桥索塔钢锚箱安装施工工法》的劳动力组织见表1、表2。

超大型钢吊箱水上整体拼装下放施工工法适用范围

《超大型钢吊箱水上整体拼装下放施工工法》适用于长江中下游、海上施工水域大型深水桥梁，吊箱规模较为庞大常规大型浮吊无法满足施工要求或因施工不便而不能整体吊装的深水基础施工；对于风浪潮频繁的长江口和近海区域，更具优势。同时，对于其他行业大型水工结构长距离下放入水落床也十分适用。

超大型钢吊箱水上整体拼装下放施工工法工艺原理

《超大型钢吊箱水上整体拼装下放施工工法》的工艺原理叙述如下：

1.利用水中桩基为依托和支撑，大型千斤顶采用计算机进行群顶同步控制，整体拼装下放钢吊箱入水，作为深水承台施工的围水结构，实现水下基础向水上塔身的施工转换。

2.钢吊箱与永久结构防撞体系相结合，在吊箱底板上增设桁架，使封底混凝土、吊箱壁板、底板等结构结合为整体；同时增强底板刚度以及壁板悬吊底板的能力，为在壁板上布置吊点靠壁板悬吊底板创造了条件。

3.在施工现场，下放钻孔平台顶板至水面上一定高度，并固定于护筒牛腿上转换成为吊箱底板；以此为拼装平台，整节拼装钢吊箱壁板等其他构件。

4.吊箱下放利用已完成的桩基及吊箱外围的靠船桩为支撑，在壁板上布置12个吊点，利用40台千斤顶整体下放。

5.通过传感器及计算机集中控制柜对全部的千斤顶位移及荷载进行同步控制，保证荷载均匀分配，避免因个别吊点下放不同步造成荷载不均匀而产生事故的现象。

6.施工过程中，通过在吊箱结构及支撑桩上布置的应力应变测点，对结构下放过程中的应力、支撑桩不均匀沉降进行实时监控，实现信息化管理，确保了施工安全。

7.利用吊箱壁双壁箱式结构的特点，合理抽水、加水以克服潮差的影响，调整吊箱在水中的姿态及标高，便于竖向定位。利用内侧钢护筒和外侧钢管桩受力，通过下放吊点位置设置反压杆竖向锁定，通过水平千斤顶可调水平定位系统定位。

8.利用已完成的桩基作为支撑，通过焊接与吊箱底板与桩基护筒之间的拉压杆，将封底混凝土及吊箱荷载传递至桩基。

超大型钢吊箱水上整体拼装下放施工工法施工工艺

• 工艺流程

《超大型钢吊箱水上整体拼装下放施工工法》的工艺流程如图1所示。

• 操作要点

《超大型钢吊箱水上整体拼装下放施工工法》的操作要点如下：

一、钢吊箱构件的加工运输

1.构件的加工主要包括壁板、内支撑及底板桁架，均在有资质的钢结构加工厂分块加工。

2.壁板的加工组装要求在胎架上完成，要保证胎架有足够的刚度和平整度，确保壁体加工质量。

壁板加工质量要求：单块长度方向尺寸偏差±15毫米；壁体厚度偏差±2毫米；外形对角线偏差±20毫米；高度方向尺寸偏差0/ 30毫米。

3.壁板的分块充分考虑吊装设备的起吊能力，接头应避开钢箱（龙骨）50厘米左右；为保证拼装精度，每块壁板加工时均留有50毫米的余量，现场定位后切割，从而避免误差累计。

4.内支撑为空间桁架结构，其分块应充分考虑运输便利与吊装能力；拆分成片状平面桁架结构，接头避开节点20厘米以上；为方便内支撑与壁板的连接，管端采用弧形钢板（哈佛板）连接，便于调整现场拼装偏差；为便于现场操作，内支撑块件之间的连接采用螺栓预连接后焊缝补强的形式。

5.施焊前必须彻底清理待焊区的铁锈、氧化铁皮、油污、水分等杂质；焊接过程中尽量减少立焊、仰焊；焊后必须清理熔渣及飞溅物等。当焊缝高度超过6毫米时，应分层焊接，每层焊缝4~5毫米，必须严格清除每层焊渣。

6.所有构件的加工应在桩基结束前1个半月启动，以保证现场拼装的连续性。

二、分区下放底板至下平联，并调平合拢

1.利用钻孔平台顶板作为吊箱底板，钻孔完成后，对平台顶板进行测量、检修并加固。

2.底板须由原钻孔平台位置下放到吊箱拼装标高（吊箱拼装标高应尽可能低，同时高出施工期间高水位 0.5米）。

3.安装底板下放至壁板拼装高度处的支撑牛腿，顶面统一调平标高。

4.底板下放作为吊箱整体下放的试验工艺，采用计算机控制同步下放技术，分上、下游两次下放完成。

5.在上游底板上安装底板下放系统，包括因底板刚度不够而增设的吊具梁、千斤顶及支撑垫梁等结构。底板分区下放系统如图2所示。

6.提升底板脱离支撑上平联，锁定下放系统，快速切割完毕后，下放底板至壁板拼装平台高度处的支撑牛腿上。

7.将上、下游底板焊接为整体，并对底板各结构进行补焊，最终完成由桩基支撑平台向钢吊箱底板的转换。

三、分片区安装底板桁架及拉压杆下铰座

1.底板上设置桁架，伸入承台内40厘米，将水下封底混凝土、承台、底板、壁板等结构连为整体，共同形成防撞体系。

2.防撞桁架在加工厂分件加工，并严格编号。

3.在钢吊箱底板上测量、绘制防撞桁架安装后的轮廓线。

4.依据绘制好的轮廓线，分件安装防撞桁架及内支撑支架，拼装顺序为先周边、后中间核心部位

5.接头应避开交义点1米左右，并尽可能设在直线位置以便于定位和调整，交叉点处的结构可在后场加工成整体，在现场整块安装。

6.将各防撞桁架分件连接为整体，并将防撞桁架与底板（主梁）焊接为整体，完成防撞桁架的安装。

7.弦杆作为主受力构件，要按《钢结构结点手册》中相关要求连接。

8.防撞桁架拼装就位后，同时作为壁板拼装过程中的内靠架，便于壁板定位和稳定。

四、水上整节拼装壁板

1.壁板低水位以下的箱体内腔灌注混凝土而作为防撞结构的一部分。

2.壁板在专业加工厂平面分块、竖向整节加工，并严格编号。

3.分块原则：分块大小以吊装设备性能控制，并尽可能减少分块，避免在结构转角、竖向龙骨位置分块。

4.加工顺序：与拼装顺序一致即由上下游侧向承台中部纵轴线位置合拢，分4个工作面对称进行。壁板分块如图3所示。

5.利用运梁船将壁板从水上运输至现场。

6.采用动臂吊机（或浮吊）吊装壁板，并将其安放于壁板支撑平台上。

7.壁板水上整节拼装稳定工艺：拼装高度在10～15米左右，按8级风力验算单块及整体稳定性；起始块段拼装阶段，稳定性最差，采用壁板顶端内外拉缆、防撞桁架及时与壁板焊接形成内靠架等形式抗倾覆。

8.每吊装一块壁板，即将其与已安装的壁板焊接为一个整体，并将壁板与底板、防撞桁架焊接为一个整体。

9.拼装误差采用单块测控消除法，即每块壁板安装前，根据测量放样情况，切割余量后安装于设计位置，避免拼装误差的累积。

10.在承台中部纵轴线处对壁板进行合拢焊接，完成壁板的拼装。为保证合拢精度，合拢块两侧均设置50毫米的余量，在精确测量并切割余量后，进行合拢。

11.壁板安装时的偏差可利用50吨千斤顶纠正，垂直度偏差利用锚固于底板或护筒的缆风，通过5吨链条葫芦调整。

12.拼装质量要求：

外形平面尺寸偏差：0/＋50毫米；内口平面尺寸偏差：0/ 50毫米；外形对角线尺寸偏差：0/ 70毫米；内口对角线尺寸偏差：0/＋70毫米；壁板倾斜度：≤H/1000；壁板面板平整度：≤3毫米（3米尺）；高度偏差：0/ 30毫米。

五、安装内支撑

1.在加工厂分块加工内支撑，并试拼、编号。

2.加工顺序与拼装顺序一致：即由上下游侧向承台中部，跟进壁板拼装施工形成整体结构。内支撑分块如图4所示。

3.利用甲板驳船将内支撑运输至现场。

4.利用动臂吊机（或浮吊）吊装分块内支撑，并将分块内支撑与已安装的壁板及内支撑焊接为一个整体。

5.内支撑接头离开交叉点1米，使单件块段形成" "字形稳定结构，同时现场接头为标准环形截面形式，避免了空间交线。

6.随着壁板的安装跟进安装内支撑，最终在承台哑铃处完成内支撑的安装。

六、拉压杆的安装

1.拉压杆的工作原理；封底混凝土浇筑阶段，作为"拉杆"。上下端分别与吊箱底板及桩基护筒相连，直接承受混凝土自重，并将荷载传递至桩基；抽水后，作为压杆，在封底顶面与护筒相连，与封底混凝土一起承受水浮力，增强抗浮稳定性。

2.在加工厂加工拉压杆杆件、拉压杆上铰座及下饺座等，并严格编号。

3.在底板上焊接拉压杆下较座。

4.采用动臂吊机安装拉压杆，并临时固定于内支撑上。

5.拉压杆在条件许可时宜做成整节形式，便于临时固定；在与护筒焊接前，不需预拉紧固。

七、水平定位系统及导向系统的安装

1.导向系统主要是在吊箱下放过程中起平面位置约束作用，随着吊箱的下放以及水流冲击，呈现为动态约束，因此选择球形橡胶护弦，这样与吊箱、护筒弹性摩擦接触，避免了下放过程中出现卡死或局部破坏的现象。

2.定位系统在吊箱下放到位后、封底施工阶段对吊箱平面位置起约束作用，通过刚性结构将吊箱与桩基固结成整体，定位系统结构强度必须足以克服迎水压力和涨落潮竖向力，确保封底过程中，吊箱结构纹丝不动。

3.水平定位系统和导向系统在后场预加工。

4.在现场根据护筒偏位情况，测量安装水平定位系统和导向系统。

5.导向系统安装时，必须确保在钢吊箱下放过程中，导向系统与护筒之间有5厘米的空隙。

6.水平定位系统预安装与设计位置，与护筒之间的距离以不影响下放为原则；吊箱下放到位并纠偏后，水下利用千斤顶推出定位系统卡紧护筒。

八、钢吊箱整体下放

1.安装整体下放系统，参照支撑桩位置精确安装，其中：悬吊梁安装允许偏差：±20毫米；千斤顶安装允许偏差：±10毫米；吊索（钢绞线）安装垂直度；与铅垂面夹角≤3°。

钢吊箱下放系统如图5所示。

下放设备的总体及单点承载能力均应大于理论荷载2倍以上。

2.布置下放系统同步监测系统。

3.布置结构安全监测系统。

4.在钢吊箱各构件均焊接完成以后，对各吊点进行单点试提。

5.单点试提无异常，即对钢吊箱进行整体试提。

6.钢吊箱整体试提无异常，正式提升钢吊箱。

7.拆除底板下放的支撑牛腿及平联。

8.下放范围内的障碍物探测、河床探测。

9.下放钢吊箱直至入水自浮，选择下放时机，确保低平潮入水，下放速度控制在1.5～2.0米/小时。

10.拆除悬吊系统。

11.对各箱室独立对称加水以下沉钢吊箱；通过加水，使其在低潮位时在设计标高以下。

九、吊箱下放过程中的信息化控制手段

1.布置安全监测元件，包括关键结构应力监测元件、支撑桩差异沉降元件及底板变形监控元件。元件的布置以结构仿真计算数据为依据，对称布置于应力较大的部位。

2.群顶同步性监测元件，包括荷载同步性监测元件（压力传感器）及位移同步性监测设施（长距离传感器以及激光测距仪）。仪器布置要求每个吊点、每台千斤顶均处于位移荷载双控状态。

3.结构应力测试，在拼装及试吊阶段，每工班测试一次，下放阶段每30分钟测试一次；同时，在吊箱完全悬空、接近水面、入水1米这三种关键状态下必须各测试一次；测试过程中，停止下放，监测结果正常并与计算基本吻合（正负偏差不超过20%）时再继续下放。

4.同步性监测由计算机控制柜自动适时采集。一旦不同步性超过5%时，自动报警，所有千斤顶自动锁死，停止下放以确保安全。

5.下放同步性采用位移荷载双控，具体控制要求为±5%。

十、吊箱竖向锁定

1.选取低潮位时将竖向限位梁安放于壁板上，并安放连接钢管

2.在高潮位时，壁板上浮至设计位置，焊接连接钢管及原有悬吊梁。竖向定位装置如图6所示。

3.对钢吊箱进行抽水，使其在低潮位时也在设计标高处。

十一、吊箱平面纠偏定位

1.在上两层水平定位系统处安放千斤顶，调整钢吊箱的水平位置。水平定位装置如图7所示。

2.钢吊箱调整到设计位置后，由潜水员将楔块安放于最下层水平定位系统处。

3.将千斤顶用型钢替换，完成钢吊箱的水平锁定。

4.将拉压杆上铰座与钢护筒焊接。

5.受涨落潮影响（3米潮差），竖向水平定位必须相互协调配合，通常先竖向定位，再快速顶升水平调节千斤顶，完成水平锁定。

6.吊箱完成定位后，应及时加固，采用型钢和钢管将壁板和护筒焊接牢固，确保封底过程中吊箱不产生位移。

7.吊箱定位稳定后，及时焊接拉压杆，按先周边后中心的顺序安装拉杆。首先，在护筒上用油漆标明上铰座的准确位置和标高；其次，在拉杆顶端穿上销子与上铰座固定在一起，拉直拉杆，将铰座耳板与护筒焊接牢固。为避免拉杆挂错护筒，拉杆上铰座应按设计院提供的桩位护筒编号统一作出标记，现场焊接时统一对号入座，并便于检查。

十二、底板封堵与清理、封底混凝土浇筑

1.拉压杆与钢护筒焊接完成后，由潜水工在水下用钢丝刷清洗护筒，并清除底板上残留的杂物。

2.底板封堵：采用弧形板及麻袋干混凝土封堵，每个护筒周边的弧形板等分为4~6块，单件重40千克左右。下放前将各块封堵板分开、后移布置于底板开孔边各处，利用螺栓临时固定；吊装定位后，潜水员水下紧固封堵板贴紧护筒。底板封堵如图8所示。

3.以满足导管布点为原则进行封底施工平台搭设，布置导管。

4.水下混凝土浇筑：封底厚度在3米以内时，采用全高度推进的形式浇筑，推进过程由两侧向中间，基本对称进行。

结合混凝土供应能力，对封底混凝土进行分仓分区，相对独立施工，降低混凝土供应中断造成的风险。分仓分区应尽量对称，混凝土浇筑时先中间仓后两边仓，逐仓对称进行。

5.标高监控：通过改善混凝土的工作性能和加密导管布置，尽可能使封底混凝土顶面平整；为减小抽水后的凿除量，同时保证有足够的封底厚度，封底混凝土顶标高控制在[-20厘米， 10厘米]以内较合理。

十三、拉压杆转换

抽水、转换拉压杆拉压杆转换如图9所示。

1.待封底混凝土达到一定强度后，封闭连通管，抽出吊箱内的水

2.将拉杆与护筒连接位置由水面以上，转换至封底混凝土顶面，最终形成压杆。

3.找平封底混凝土。

至此，吊箱施工完成，干施工环境形成转入水上承台施工环节。

• 劳动力组织

《超大型钢吊箱水上整体拼装下放施工工法》劳动力组织如表1所示。