圍堰設(shè)計與施工PPT課件

1、圍堰設(shè)計與施工圍堰設(shè)計與施工 目 錄 l第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 l第二節(jié) 鋼圍堰的一般構(gòu)造 l第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 l1.1 圍堰的作用 圍堰的作用就是在基礎(chǔ)位置處，臨時圍出一個范圍，使此范圍內(nèi)基樁加承臺形式的基礎(chǔ)在施工時能避免水或土 體的不利影響而正常進(jìn)行。 圍堰的關(guān)鍵作用之一是起施工平臺的作用。 圍堰的另一個重要的作用是在堰內(nèi)抽水后的抗水頭差。 基礎(chǔ)的承臺施工，一般是根據(jù)圍堰內(nèi)抽水的情況下進(jìn)行的?；A(chǔ)承臺混凝土的澆筑施工，也可以利用圍堰壁作 為承臺的側(cè)模板。 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 l1.2 橋梁深水基礎(chǔ)的特點

2、 （1）基礎(chǔ)所受的水平力，如水流沖擊力、船舶碰撞力、水壓力、水撞力、波浪力等，要比陸上或淺水基礎(chǔ)大的多。 （2）深水基礎(chǔ)的穩(wěn)定性與安全性，一般常受水文條件控制，所以對橋梁深水基礎(chǔ)來說，水文條件與地質(zhì)條件具有 同等重要的地位。 （3）深水基礎(chǔ)除了需考慮環(huán)境水的侵蝕外，還需要考慮潮汐、洪水以及流水所夾砂石與流冰的直接碰撞、磨損等 問題。 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 l1.2 橋梁深水基礎(chǔ)的特點 （4）深水基礎(chǔ)類型的選擇不僅關(guān)系到基礎(chǔ)造價的高低，還直接影響到橋梁工程的成敗。 （5）深水基礎(chǔ)應(yīng)具有高抗自然災(zāi)害能力，這就要求其勘測設(shè)計時做大量、細(xì)致的勘測。 （6）深水基礎(chǔ)屬于水下隱蔽工程，其設(shè)計與施工

3、時必須將水流流速、水深深度等因素及由水深所引起的其他約 束條件聯(lián)系起來綜合分析，并采取相應(yīng)措施。 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 l1.3 常用深水基礎(chǔ)防水圍堰的類型 橋梁深水基礎(chǔ)的修建，主要困難在于防水、防流沙，同時還要考慮防止沖刷、碰撞等因素。除沉井、沉箱基礎(chǔ)本 身具有防水功能外，管柱、樁基礎(chǔ)施工常需配以防水圍堰。 用圍堰配合施工的目的：在堰內(nèi)施工和修筑基礎(chǔ)時，使堰外和堰底的水和沙土不至大量涌進(jìn)堰內(nèi)，而是待基礎(chǔ)、 墩臺修筑出水面后即可將其拆除，以免堵塞水流或航道，所以是施工臨時性結(jié)構(gòu)。 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 1.3 常用深水基礎(chǔ)防水圍堰的類型 橋梁深水基礎(chǔ)的防水圍堰大致有以下幾種：

4、鋼板樁圍堰、混凝土圍堰、雙壁鋼圍堰、鋼套箱圍堰、鋼吊箱圍堰、鎖口鋼管樁圍堰。 其中，鋼板樁圍堰主要為單壁結(jié)構(gòu)；混凝土圍堰又分為重力式鋼筋混凝土圍堰和雙層薄壁鋼筋混凝土圍堰；鋼 套箱及鋼吊箱圍堰又分為單壁、雙壁以及單雙壁組合式鋼套箱。 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 l1.4 深水基礎(chǔ)圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 （1）鋼板樁圍堰 鋼板樁圍堰是一種比較傳統(tǒng)的深水基礎(chǔ)施工方法。鋼板樁圍堰一般采用單壁的矩形、圓形等結(jié)構(gòu)形式。 特 點：施工簡單、快捷、成本較低的圍堰形式。 局限性： 【1】由于是組拼式結(jié)構(gòu)，整體剛度較小，因此其抗水流及沖刷能力差，不宜在流速較大的情況下使用； 【2】由于其本身強度、剛度局限，在承

5、臺較深時，需設(shè)置強而密的支撐，對后續(xù)的承臺及墩身施工干擾很大不宜在水 位較高的情況下使用； 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 【3】因為要重復(fù)使用，不宜灌注封底混凝土，在既要滿足底部支撐力，又要滿足較小滲流的情況下，對河床提出了 較高的要求，因此，不宜在透水性強，承載力小的地層條件下使用。但有時在透水性地層和深水中也使用該種圍堰， 同時設(shè)置封底混凝土，以防止底部沙、水滲進(jìn)堰內(nèi)，該圍堰因為是重復(fù)使用，但由于其剛度和基底承載力的制約， 適應(yīng)的水深不大，適用于界于深水和淺水之間的橋梁基礎(chǔ)使用，同時由于其堰內(nèi)凈距較承臺大很多，封底混凝土使 用量較大，一般在經(jīng)過慎重的方案比選認(rèn)為可行后使用。 第一節(jié) 圍堰的

6、結(jié)構(gòu)形式和特點 l1.4 深水基礎(chǔ)圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 （2）鋼筋混凝土圍堰 重力式鋼筋混凝土圍堰 鋼筋混凝土圍堰的分類： 薄壁鋼筋混凝土圍堰 重力式鋼筋混凝土圍堰結(jié)構(gòu)與沉井相似，一般用于岸上或淺水能筑島的施工區(qū)域，是一種比較傳統(tǒng)的圍堰形式，根 據(jù)鋼筋混凝土的受力特點，一般以圓形結(jié)構(gòu)為主，其同沉井的唯一區(qū)別為沉井是橋梁結(jié)構(gòu)的一部分，而混凝土圍堰僅 是一種臨時的施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)，兩者的施工方法相同，本文不再贅述。下面重點介紹薄壁混凝土圍堰的結(jié)構(gòu)及特點。 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 l1.4 深水基礎(chǔ)圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 （2）鋼筋混凝土圍堰 薄壁混凝土圍堰一般采用雙壁結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式以圓形居多，也

7、有圓端形結(jié)構(gòu)。 該種結(jié)構(gòu)的特點為： 其一，需在岸上預(yù)制，因此在橋位附近需有碼頭并設(shè)有下水滑道； 其二，由于其重量較輕，下沉困難，因此，僅適用于河床覆蓋層較淺的水中區(qū)域； 其三，由于需采用水下對接，因此其下沉需配備潛水員協(xié)助，對水流較大、較深的水域不宜實施 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 1.4 深水基礎(chǔ)圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 （3）雙壁鋼圍堰 雙壁鋼圍堰的特點： 整體性好，剛度和強度大，圍堰內(nèi)無支撐，止水效果、抽水水頭、抗水流沖擊力和波浪襲擊都較其他圍堰優(yōu)越。所 以廣泛應(yīng)用于深水鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工中。 傳統(tǒng)的雙壁鋼圍堰的首節(jié)圍堰浮運需要大規(guī)模的船舶，定位也需借助定位船等。 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和

8、特點 1.4 深水基礎(chǔ)圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 （4）鋼套箱圍堰 主要施工順序是： 鉆孔施工作業(yè)平臺 埋設(shè)鋼護(hù)筒 成樁 鋼圍堰施工。 這樣的好處是避免了首節(jié)鋼圍堰大規(guī)模的水上運輸和定位工作，利用鉆孔施工作業(yè)平臺和鋼護(hù)筒做導(dǎo)向，提高了鋼 圍堰定位下沉和著床精度。另外封底混凝士和鋼護(hù)筒的黏結(jié)作用提高了鋼圍堰抗浮能力，封底混凝土抗彎曲強度也大 大提高。因為先成樁，此鋼圍堰常稱為鋼套箱（無底）或鋼吊箱（有底）圍堰。 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 1.4 深水基礎(chǔ)圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 （4）鋼套箱圍堰 鋼套箱圍堰按形狀可分為矩形、圓端形和圓形，其中每種圍堰又有單壁、雙壁以及單雙壁組合式鋼套箱。鋼套箱結(jié) 構(gòu)形

9、式的確定受多種因素的制約，如水文、地質(zhì)、起重設(shè)備等。 圓形圍堰在水壓力作用下，只產(chǎn)生環(huán)向軸力，可不設(shè)內(nèi)支撐，因此能夠提供足夠的施工空間，另外，由于其截面可 以導(dǎo)流，因此抗水流能力強，它適用于流速較大的深水河流的低樁承臺施工。但是，由于承臺尺寸一般為矩形，因此， 其封底的截面面積較大，封底混凝土的量較大。 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 1.4 深水基礎(chǔ)圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 （4）鋼套箱圍堰 平面形狀的確定主要受承臺平面尺寸的影響以及水深的影響。當(dāng)承臺的平面尺寸長寬比小于1.5時，采用圓形圍堰更 為合理，但在水深大于15m的情況下，若采用矩形圍堰，需加設(shè)多層內(nèi)支撐，施工空間難以保證，同時也大大增加

10、了 鋼材的用量，此時采用圓形圍堰更為合理。 第一節(jié) 圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 1.4 深水基礎(chǔ)圍堰的結(jié)構(gòu)形式和特點 （5）鋼吊箱圍堰 當(dāng)承臺底面距河床面較高或承臺以下為較厚的軟弱土層、且水深流急時，修建橋梁深水樁基及承臺時可采用錮吊箱 圍堰。鋼吊箱圍堰就是懸吊在水中的有底套箱，在修建橋梁深水樁基時，可作沉樁導(dǎo)向定位，沉樁完成后，在吊箱內(nèi) 灌注水下混凝土封底，即可澆筑承臺混凝土。 第二節(jié) 鋼圍堰的一般構(gòu)造 鋼圍堰由于高度大、平面尺寸大，因而其重量大，抗扭曲變形的能力不強。因此，大型鋼圍堰一般采用分節(jié)接 高成形，逐漸下沉的方式安裝、就位。為了減少安裝重量，已成形部分在水中下沉的圍堰應(yīng)能自浮。所以深水大

11、 型鋼圍堰的堰壁一般采用可自浮的雙壁形式。為使圍堰能在土層中下沉，圍堰必須要有足夠的重量，故采用雙壁 形式，為在堰壁內(nèi)填充必要的填充物提供了可能。 第二節(jié) 鋼圍堰的一般構(gòu)造 圍堰結(jié)構(gòu)承受水頭差或土體側(cè)壓力的作用，如果采用圓形結(jié)構(gòu)，則受力合理，穩(wěn)定性好，用材節(jié)省。而且圓形 結(jié)構(gòu)的抗扭曲變形能力是在所有平面幾何形狀中最好的。因此，深水大型鋼圍堰一般采用圓形雙壁鋼結(jié)構(gòu)形式。 第二節(jié) 鋼圍堰的一般構(gòu)造 雙壁鋼圍堰主要由刃腳、堰身構(gòu)成。 第二節(jié) 鋼圍堰的一般構(gòu)造 雙壁鋼圍堰主要由刃腳、堰身構(gòu)成。 刃腳采用楔體形狀，便于圍堰在土中下沉。刃腳形成楔形形狀的斜板也是雙壁間的封底板。 堰身由內(nèi)外壁板和隔艙板構(gòu)成

12、。內(nèi)外壁板、刃腳斜板使堰身形成可自浮的艙體結(jié)構(gòu)。刃腳斜板、內(nèi)外壁板均在 其艙體內(nèi)側(cè)面設(shè)有型鋼加強肋。在內(nèi)外壁板間每隔一定高度設(shè)置水平桁架托架，使內(nèi)外壁板形成連接。 除刃腳和堰身外，一些特殊形狀的鋼圍堰還設(shè)有水平支撐。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.1 鋼圍堰的施工任務(wù) （1）完成鋼圍堰的制作 （2）下沉到位 （3）堰內(nèi)清淤及清基 （4）封底混凝土的澆注 （5）堰壁混凝土的澆注 （6）堰內(nèi)承臺施工 （7）塔、墩身的施工 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 鋼圍堰底節(jié)制作鋼圍堰底節(jié)下水、刃腳混凝土澆筑導(dǎo)向船設(shè)施的布置、錨碇系統(tǒng)的布置、鋼圍堰底節(jié)浮運及在 基礎(chǔ)位的就位在底

13、節(jié)制作及下水后，與鋼圍堰其他施工平行進(jìn)行的鋼圍堰塊件的制作鋼圍堰在水中的拼裝及 下沉鋼圍堰著床鋼圍堰清淤下沉、鋼圍堰接高、鋼圍堰堰壁混凝土的澆筑鋼圍堰的著、嵌巖或鋼圍堰下放 至設(shè)計要求的高程位置鋼圍堰堰內(nèi)清基鋼圍堰堰頂平臺的搭設(shè)鋼圍堰堰內(nèi)鉆孔護(hù)筒的下放封底施工設(shè)施 的布置封底混凝土的澆筑鉆孔施工、堰壁混凝土全部完成澆筑堰內(nèi)抽水基樁樁頭的處理承臺施工塔、 墩施工圍堰的切割、回收。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.1 底節(jié)的制作 由于底節(jié)是鋼圍堰拼裝成形的基礎(chǔ)節(jié)，其制作精度必須要達(dá)到較高的水準(zhǔn)，所以雙壁鋼圍堰的底節(jié)一般在岸上 進(jìn)行加工、制作。個別也有采用岸上加工

14、、水中拼裝制作成形。 在制作前，要考慮到底節(jié)高度應(yīng)達(dá)到的效果：圍堰浮運穩(wěn)定、圍堰重量合適、圍堰的吊裝安全、圍堰材料的下 料盡量減少浪費等。 為拼接方便，在底節(jié)圍堰頂面設(shè)置了水平環(huán)板，可作為以后接高塊件對接時的放置平臺，并使對接有了調(diào)節(jié)偏 差的余地。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.1 底節(jié)的制作 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.1 底節(jié)的制作 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.2 拼接塊件的制作 雙壁鋼圍堰塊件制作較好的方法是立式靠模制作方法，即模擬圍堰及圍堰塊件在基礎(chǔ)位的立式放置狀態(tài)，設(shè)

15、置 塊件靠以定型的模架，使制作成形的塊件可不經(jīng)翻轉(zhuǎn)而能吊至鋼圍堰進(jìn)行拼裝塊件的制作。 圍堰的分節(jié)高度即塊件高度應(yīng)根據(jù)吊裝能力及使板材下料盡量減少浪費的要求確定。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.2 拼接塊件的制作 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.3 底節(jié)的就位 （1）底節(jié)下水 沿滑道下水 浮吊吊裝下水 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 沿滑道下水的方法是從圍堰底節(jié)下開始鋪設(shè)滑道延至深水中，然后采用卷揚機(jī)牽引或千斤頂頂推的辦法使圍堰 滑入水中而自浮。 此方法的水下軌道可使用潛水員進(jìn)行水下安裝。軌道入

16、水長度要能保證圍堰前端滑塊在到達(dá)軌道盡頭前，圍堰 前部已經(jīng)自浮。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 采用浮吊吊裝方法的前提是有足夠吊裝能力的大型浮吊。在岸上制作的圍堰，如果在浮吊的起吊范圍內(nèi)，則可 由浮吊直接吊入水中，否則可設(shè)置滑軌，先使圍堰向水中方向滑到浮吊的起吊范圍內(nèi)，再由浮吊起吊、入水。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.3 底節(jié)的就位 （2）底節(jié)浮運就位 在水中浮運的底節(jié)，可采用兩種方式運至基礎(chǔ)位。 一種方法是在岸邊先將圍船體系內(nèi)，并使二者連接，使鋼圍堰處于穩(wěn)定狀態(tài)中。然后將導(dǎo)向船、鋼圍堰整體位， 并與錨碇系統(tǒng)連接，使導(dǎo)向船、

17、鋼圍堰體系處于穩(wěn)定狀態(tài)中。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.3 底節(jié)的就位 （2）底節(jié)浮運就位 在水中浮運的底節(jié)，可采用兩種方式運至基礎(chǔ)位。 另一種方法是先將導(dǎo)向船體系浮運至基礎(chǔ)位，并與錨碇系統(tǒng)連接，使導(dǎo)向船體系穩(wěn)固。然后再將鋼圍堰底節(jié)浮 運到導(dǎo)向船旁，接著在水流下游側(cè)采用牽引、頂推方式將鋼圍堰運進(jìn)導(dǎo)向船內(nèi)。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.4 鋼圍堰施工設(shè)施的布置 （1）導(dǎo)向船體系的構(gòu)造 導(dǎo)向船體系是鋼圍堰抵抗水流的依靠和下沉的導(dǎo)向，且是錨碇系統(tǒng)布置和施工作業(yè)的平臺。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一

18、般工序 導(dǎo)向船體系可由兩艘大噸位鐵駁船及聯(lián)結(jié)梁構(gòu)成。 聯(lián)結(jié)梁將兩船聯(lián)結(jié)成整體。聯(lián)結(jié)梁可由萬能桿件拼成。在導(dǎo)向船與圍堰之間設(shè)置導(dǎo)向架，使圍堰平面位置得到 控制，但不限制圍堰的豎向下沉。導(dǎo)向架與圍堰之間的接觸面應(yīng)使之盡量處于鋼圍堰的骨架位置上，且導(dǎo)向架上 的接觸面構(gòu)造應(yīng)采用橡皮、軹木等軟性材料構(gòu)成。 導(dǎo)向船聯(lián)結(jié)梁一般在岸邊拼裝。在拼裝過程中，在兩導(dǎo)向船之間的聯(lián)結(jié)梁位置下布置臨時船體以作為萬能桿件 梁體拼接、安裝的支承平臺。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工

19、序 3.2.4 鋼圍堰施工設(shè)施的布置 （2）吊裝設(shè)施的布置 鋼圍堰的塊件拼接、堰壁混凝土澆筑、堰內(nèi)清淤、封底混凝土澆筑等施工都離不開吊裝作業(yè)。由于吊裝工作頻 繁，且?guī)缀踟灤╀搰呤┕と^程；另由于浮吊吊裝費用高，且受導(dǎo)向船體系阻隔而使吊裝范圍受限，所以吊裝 工作一般采用固定吊裝設(shè)備完成。主要的吊裝設(shè)備為吊機(jī)。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.4 鋼圍堰施工設(shè)施的布置 （3）導(dǎo)向船體系的受力分析 導(dǎo)向船體系作為施工平臺，要承受各種施工荷載的作用。 在導(dǎo)向船體系中，船體一般直接承受荷載。對于船體受局部荷載作用的情況，通過采取增加支承接觸面、設(shè)置分 布梁等處理措施

20、，使船體受力在結(jié)構(gòu)的容許范圍內(nèi)。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.4 鋼圍堰施工設(shè)施的布置 對于船體整體縱向受力的情況，由于一般采用大噸位、大長度和大自重的船體，其容許承受的荷載噸位一般大于 基礎(chǔ)施工中出現(xiàn)的要承受的荷載噸位。而且，各種情況所造成的彎矩應(yīng)力相對于船體截面的承受能力，一般小的多。 所以這種情況的船體受力和穩(wěn)定狀況都是安全的，一般只作驗算，而不需要采取處理措施。即使通過驗算發(fā)現(xiàn)船體 受力或穩(wěn)定狀況不安全，也只是采取調(diào)整施工方案、對施工荷載加以限制的措施予以解決。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.4 鋼圍堰施工設(shè)

21、施的布置 對于船體整體橫向受力的情況，在船體所受應(yīng)力方面，如前分析，因為有足夠的范圍可以分布，所以只要對作用 荷載的傳力分布得當(dāng)，不管是拉、壓荷載，還是彎矩荷載，船體結(jié)構(gòu)總是能滿足要求的。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.4 鋼圍堰施工設(shè)施的布置 對于橫向穩(wěn)定情況，由于船體自身抵抗傾覆的能力非常有限，故只能依靠導(dǎo)向船體系的整體抗傾覆性能。因此， 聯(lián)結(jié)梁結(jié)構(gòu)的作用很關(guān)鍵。該結(jié)構(gòu)通過傳遞應(yīng)力而將兩個單獨的船體聯(lián)成整體，從而大大增強了船體橫向穩(wěn)定性。 為此，要對聯(lián)結(jié)梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析計算。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.5 鋼

22、圍堰錨定系統(tǒng)的布設(shè) 鋼圍堰的錨定系統(tǒng)是為了使鋼圍堰及其施工平臺在鋼圍堰著床前，能在水流中抵抗水流沖擊力而布設(shè)的。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.5 鋼圍堰錨定系統(tǒng)的布設(shè) （1）錨定系統(tǒng)構(gòu)造： 導(dǎo)向船夾鋼圍堰體系； 定位船； 主錨； 定位船側(cè)錨； 定位船拉導(dǎo)向船拉纜； 定位船拉鋼圍堰拉纜； 導(dǎo)向船側(cè)錨； 導(dǎo)向船尾錨； 錨纜； 錨碇系統(tǒng)的水中錨體一般可采用兩種形式：一種是鋼筋混凝土蛙式錨，一種是船只所使用的較大噸位的鐵錨。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.5 鋼圍堰錨定系統(tǒng)的布設(shè) 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰

23、施工的一般工序 3.2.5 鋼圍堰錨定系統(tǒng)的布設(shè) （2）錨定系統(tǒng)的布置 對錨碇系統(tǒng)最基本的要求是： 有足夠的能力抵抗水流、風(fēng)力等因素對鋼圍堰的不利作用，保證鋼圍堰系統(tǒng)在水中的穩(wěn)定；不影響通航；不影 響施工作業(yè)。另外，錨碇系應(yīng)滿足布置合理、簡捷、費用節(jié)省、操作方便等各種要求。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.5 鋼圍堰錨定系統(tǒng)的布設(shè) （3）錨定系統(tǒng)布置的實施 分批、分階段拋設(shè)錨體、掛設(shè)拉纜。 以浮吊、拖輪、工作船、卷揚機(jī)為工具布設(shè)錨碇系統(tǒng)。 合理收緊錨纜。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.5 鋼圍堰錨定系統(tǒng)的布設(shè) （3）錨定

24、系統(tǒng)布置的實施 定位船自泊定位必要數(shù)量主錨、定位船側(cè)錨、導(dǎo)向船側(cè)、尾錨的拋設(shè)導(dǎo)向船、鋼圍堰浮運就位，并掛、收必要 數(shù)量的拉纜及已拋錨體的錨纜第一階段其他錨體、拉纜布設(shè)用卷揚機(jī)收錨，并進(jìn)行主、尾錨的對拉試驗。通 過收錨調(diào)整錨碇系統(tǒng)受力狀態(tài)，保證受力均勻視情況布設(shè)第二階段錨體和拉纜。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.6 鋼圍堰的拼接及下沉 方式：邊拼接邊下沉 （1）塊件的運輸和吊裝 （2）塊件的拼接 （3）圍堰在水中的下沉 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.7 圍堰的著床 鋼圍堰著床的關(guān)鍵要求是控制鋼圍堰平面位置和垂直度的準(zhǔn)確，

25、以及控制鋼圍堰安全狀態(tài)。由于圍堰在覆蓋層 中的糾偏難度較大，故要求圍堰著床定位淮確。 （1）定位調(diào)整 （2）鋼圍堰安全狀態(tài)控制 鋼圍堰不安全性體現(xiàn)在兩個方面：一是未掌握水深變化情況及鋼圍堰將在覆蓋層中的下沉情況導(dǎo)致鋼圍堰頂沒 入水中；二是床面高低不平造成鋼圍堰傾斜及偏位。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.8 圍堰內(nèi)的吹砂清淤 吹砂清淤是用大功率空壓機(jī)分別為23根導(dǎo)管提供氣舉力。導(dǎo)管以吊機(jī)、浮吊吊動，伸入水中進(jìn)行吹砂清 淤施工。堰內(nèi)覆蓋土層經(jīng)由導(dǎo)管被吸出至堰外。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.8 圍堰內(nèi)的吹砂清淤 第三節(jié)

26、鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.9 圍堰堰壁混凝土的澆筑 堰壁混凝土是鋼圍堰結(jié)構(gòu)的一部分，一般設(shè)置在從刃腳至承臺面的全堰壁范圍內(nèi)。因為承臺面以上圍堰需要切 割，所以承臺面以上不澆筑堰壁混凝土。堰壁混凝土可增強圍堰堰壁抵抗水頭差的能力。鋼圍堰在土中下沉過程 中，利用堰壁混凝土增加其自重，以增強圍堰的下沉能力。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.10 圍堰的著、嵌巖 圍堰在砂類土層中下沉是比較容易的，但在接近于巖層的土層中下沉是比較困難的，因為這一類土層往往穩(wěn)定 性好、強度高。為滿足鋼圍堰著、嵌巖的需要，要清除圍堰內(nèi)刃腳斜板下的較堅固土

27、層和巖石。刃腳下土、巖體 被清除后，圍堰就能下沉著、嵌巖。圍堰著、嵌巖在刃腳達(dá)到要求的高程后，圍堰的下沉施工就完成了。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.10 圍堰的著、嵌巖 圍堰的著、嵌巖施工，可采用專用設(shè)備在刃腳下以高壓射水方式射水，以清除刃腳斜板下的土層和巖石。也可 采用鉆機(jī)掃除的方式清除土、巖體，即在圍堰頂提前安裝基樁、封底等基礎(chǔ)施工所用平臺，利用平臺安裝鉆機(jī)， 以鉆機(jī)沿圍堰刃腳內(nèi)周邊鉆孔。通過鉆機(jī)鉆頭的擴(kuò)孔，可將圍堰刃腫下土、巖體清除。另外，還可采用在刃腳下 爆破的方法除土和巖體。爆破施工應(yīng)以專業(yè)隊伍為主進(jìn)行。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2

28、鋼圍堰施工的一般工序 3.2.11 鋼圍堰的清基 鋼圍堰下沉到所要求的深度后，在澆筑封底混凝土前，必須將堰內(nèi)堅固土層以上松散土體清除出圍堰，使封底 混凝土澆筑在堅固的地基上，并使混凝土中不會摻人泥土，從而保證封底混凝土達(dá)到所要求的質(zhì)量。 清基仍利用吹砂清淤導(dǎo)管進(jìn)行，通過清基將堰內(nèi)松散土體清除到堰外。在清基過程中，必要時，應(yīng)先采用高壓 射水等破除方式使土體變得松散，使清基工作進(jìn)行得更徹底。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.12 鋼圍堰封底混凝土的澆筑 在著、嵌巖、堰頂鉆孔平臺搭設(shè)、鉆孔鋼護(hù)筒下放、清基等工作完成后，鋼圍堰的施工則需進(jìn)行堰內(nèi)封 底混凝土澆筑這一工

29、序的施工。 根據(jù)鋼圍堰水下封底混凝土澆筑施工的特點，封底施工的難點和重點在于保證封底結(jié)構(gòu)具有良好的連續(xù) 性、整體性。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.12 鋼圍堰封底混凝土的澆筑 為了達(dá)到使封底結(jié)構(gòu)具有良好的連續(xù)性、整體性的目的，封底施工必須達(dá)到下列要求： （1）封底混凝土在滿足設(shè)計強度及水化熱控制要求的前提下，應(yīng)具有良好的和易性，及以泵輸送時的流動 性、可泵性，其緩凝時間應(yīng)盡量延長。 （2）確保壓水成功。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.12 鋼圍堰封底混凝土的澆筑 （3）根據(jù)混凝土的流動性能，通過數(shù)量、位置均合理的導(dǎo)管

30、布置，通過各根導(dǎo)管澆筑時機(jī)的合理選擇、澆 筑量的合理分配，使堰內(nèi)混凝土均勻上升，避免因局部堆積過高的坍塌滾動而產(chǎn)生混凝土離析。 （4）保證混凝土的連續(xù)足量供應(yīng)，盡量加快澆筑速度，縮短澆筑時間，防止導(dǎo)管卡管、脫空而造成不得已 的二次壓水情況，從而保證封底混凝土連續(xù)一次澆筑成功。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.12 鋼圍堰封底混凝土的澆筑 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.12 鋼圍堰封底混凝土的澆筑 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2

31、.13 鋼圍堰的抽水 鋼圍堰水下封底施工完成后，進(jìn)行基樁成樁施工?；鶚妒┕ね瓿珊?，應(yīng)在較低水位狀態(tài)下在堰內(nèi)抽水，抽至承 臺底面以下一定高度，以便為此后的承臺施工創(chuàng)造條件。抽水可采用抽水設(shè)備完成。 第三節(jié) 鋼圍堰主要施工工藝 l3.2 鋼圍堰施工的一般工序 3.2.14 鋼圍堰的切割及回收 當(dāng)索塔或墩身施工出水面后，可將承臺面以上的鋼圍堰拆除。拆除采用在堰內(nèi)水下切割的方法，分塊切割完成。 切割好的塊件可以利用浮吊分塊逐塊地吊出水面，使切割的圍堰得以回收。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.1 工程概況 某大橋主橋結(jié)構(gòu)為五跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，跨徑布置為90.5m+3138.Om+90.5m，

32、全長595.5m。主梁 箱梁采用單箱單室，箱梁全寬為13.5m。4個主墩均采用鋼筋混凝土實體墩，墩身采用上下行分離式，墩身截面尺 寸橫橋向6m，順橋向4.585.OOm。承臺為整體式，承臺形狀六邊形，長為29.5m，寬為12.6m，厚度為4m。 每個承臺下設(shè)16根2.Om鉆孔灌注樁，樁長分別為70m和75m，鉆孔灌注樁按梅花形布置。3537號墩位于流 水影響區(qū)，這三個墩設(shè)破冰體。35、36號墩承臺采用鋼圍堰施工，施工時最高水位11.65m，江底主要為細(xì)砂、 粗砂。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.1 工程概況 根據(jù)承臺的形狀和水文情況，采用異型鋼圍堰進(jìn)行承臺施工。圍堰設(shè)計水深為13m，入土

33、深度為3.5m，最大的 抽水高差為16.5m。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.2 鋼圍堰設(shè)計 大橋35、36號墩承臺處最高施工水位為11.65m。鋼圍堰為雙壁雙圓組合型，雙壁間設(shè)加強圈23道，中間設(shè)支 撐桁架23道，與加強圈相對應(yīng)，加強圈間設(shè)加固角鋼。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.2 鋼圍堰設(shè)計 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.2 鋼圍堰設(shè)計 （1）壁板及水平加強圈 圍堰身由內(nèi)外兩層壁板組成，均采用5mm厚的鋼板。壁板豎向用63mm63mm5mm角鋼作加勁肋，內(nèi)外壁 板上每隔0.52.Om設(shè)一道水平加強圈，共設(shè)23道。同一水平面上的內(nèi)外加強圈間以角鋼相連，形成水平環(huán)形桁 架，

34、使內(nèi)外井壁組合成整體。內(nèi)外壁板間距為1.2m。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.2 鋼圍堰設(shè)計 （2）隔艙 在內(nèi)外壁板間設(shè)豎向隔艙板，在平面上把鋼殼分成28個不相通的艙。隔艙板采用5mm厚鋼板，隔艙板布置水平 角鋼加勁肋。 設(shè)置隔艙板的目的：便于圍堰在水中懸浮期間向艙內(nèi)灌水，保證下沉?xí)r圍堰的穩(wěn)定，以及沉落至河床時能分艙 灌水或灌注混凝土，以適應(yīng)河床面的高差和調(diào)整圍堰的傾斜度。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.2 鋼圍堰設(shè)計 （3）刃腳 35號墩雙壁鋼圍堰需通過3.5m覆蓋層，刃腳尖部受力情況較為復(fù)雜，即在入土過程中受到向外的撓曲作用；下 沉就位后，在各種工況中會受到向內(nèi)的撓曲作用，故應(yīng)

35、予以加強。在鋼圍堰刃腳刃尖部分1.9m高度范圍內(nèi)，內(nèi)外 壁板加厚至8mm，且用C55細(xì)石混凝土將刃尖填實。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.2 鋼圍堰設(shè)計 （4）水平支撐 本鋼圍堰形狀為雙圓組合形，其結(jié)構(gòu)受力情況與圓形 鋼圍堰有很大差別，圍堰在水壓力作用下會產(chǎn)生多種彎 矩。為了抵抗中部壓力，中間設(shè)支撐桁架23道，與加強 圈相對應(yīng)，以減小水壓對圍堰產(chǎn)生的側(cè)壓力。 l4.3 鋼圍堰的受力分析 （1）計算模型 鋼圍堰材料采用低碳結(jié)構(gòu)鋼Q235： 彈性模量E=2.1105MPa；泊松比 =0.3； 屈服極限 =235MPa。 靜力計算采用有限元軟件MIDAS； 整個結(jié)構(gòu)的計算模型共有4513個節(jié)點

36、，9155個梁單元，4260個板單元。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.3 鋼圍堰的受力分析 （1）計算模型 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.3 鋼圍堰的受力分析 （2）靜力計算結(jié)果 根據(jù)施工情況，最不利工況為承臺澆筑施工，即抽干圍堰內(nèi)的水，未封底耐的圍堰受力情況。圍堰外壁的水頭 差為16m。鋼圍堰的支撐桁架和壁間桁架最大桿件的應(yīng)力為127.3MPa。鋼圍堰壁板的最大應(yīng)力為64.6MPa。此 外，還計算了鋼圍堰的變形情況，最大變形為3.06mm。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.3 鋼圍堰的受力分析 （3）抗浮穩(wěn)定性驗算 在鋼圍堰封底混凝土澆筑完畢并達(dá)到一定的強度之后，解除鋼圍堰強

37、大的錨固系統(tǒng)，對此應(yīng)進(jìn)行鋼圍堰抗浮穩(wěn) 定性計算。計算的上浮力為： 本設(shè)計鋼護(hù)筒與封底混凝土之間的粘結(jié)力取6.7104kg/m2，鋼護(hù)筒摩阻力 鋼圍堰抗浮性能滿足要求。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 33293.3FFFFFFkN 上 浮整 體 浮 力鋼 圍 堰 重封 底 重夾 壁 混 凝 土 重夾 壁 水 重 131950.3FkNF 摩 阻上 浮 l4.3 鋼圍堰的受力分析 （4）封底混凝土抗剪驗算 封底混凝土周邊（沿鋼圍堰內(nèi)壁）的剪切面積： 封底混凝土底面所承受的壓強： 封底混凝土的自重： 作用于封底混凝土底面的凈豎向壓力： 封底混凝土所受的剪力： 滿足要求。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例

38、 2 183Am 156.8PkP a 20160WkN 45738QkN 2 /250/0.250.54()QAkNmM P aM P a容 許 應(yīng) 力 l4.4 計算結(jié)果分析 通過對鋼圍堰的計算分析，可得出下列結(jié)論： （1）為保證異型雙壁鋼圍堰中部不致因水壓力過大而變形，中間設(shè)23道水平支撐桁架結(jié)構(gòu)的措施是合理的。 （2）計算中發(fā)現(xiàn)，采用增大壁板厚度的方式可以明顯減小結(jié)構(gòu)的受力，而增大加勁桿截面面積的方式對于減少整 個結(jié)構(gòu)受力并不明顯，因為加勁桿主要起傳遞剪力、使內(nèi)外壁共同受力的作用，對于減少結(jié)構(gòu)的整體受力并不明 顯。 第四節(jié) 某異型鋼圍堰設(shè)計實例 l4.4 計算結(jié)果分析 通過對鋼圍堰的計算分析，可得出下列結(jié)論： （3）雙壁圍堰夾壁內(nèi)填充混凝土較填充水可有效減少結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力和變