論述深水裸巖雙壁鋼圍堰制作與施工論文內(nèi)刊

1、 參 評 論 文標(biāo)題：論述雙壁鋼圍堰深水裸巖施工技術(shù)姓名：周永宏單位：中鐵上海局五公司二一七年五月論述雙壁鋼圍堰深水裸巖施工技術(shù)周永宏(中鐵上海工程局集團(tuán)五公司 廣西 柳州 545007)摘 要：雙壁鋼圍堰為大中型跨水域橋梁施工提供作業(yè)面，本文已柳州市白沙大橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù)為例，詳細(xì)介紹雙壁鋼圍堰在深水裸巖區(qū)施工方法與控制要點(diǎn)。關(guān)鍵詞：裸巖；深水；雙壁鋼圍堰；爆破引言雙壁鋼圍堰具有制作方便、抗水壓、施工迅速、適應(yīng)面廣等優(yōu)點(diǎn)，給深水橋梁下部施工帶來無水施工環(huán)境。設(shè)計(jì)施工人員對工程現(xiàn)場環(huán)境條件進(jìn)行充分了解，并在此基礎(chǔ)上制定科學(xué)而富有針對性的施工方案，確保鋼圍堰施工安全順利地進(jìn)行。 工程概

2、況白沙大橋位于柳州市河?xùn)|大橋和壺東大橋之間，西起柳北區(qū)躍進(jìn)路東至河?xùn)|片區(qū)高新三路與海關(guān)路交叉口，全長1920m。白沙大橋主要分為主橋與引橋兩大部分，主橋?yàn)?×200m單塔雙索面斜拉橋。其中主塔采用8根300cm分離式樁基礎(chǔ)，承臺為矩形承臺，橫橋向?qū)?2m，縱橋向長27.5m，高8m。承臺施工采用鋼圍堰施工工藝，鋼圍堰設(shè)計(jì)為雙壁形式，壁厚1m，尺寸為27.6m×12.1m(箱內(nèi)尺寸)，根據(jù)柳江水位情況設(shè)定圍堰頂標(biāo)高為79.5m，高于常水位2m，封底混凝土頂標(biāo)高為64.0m，圍堰總長度為18.5m，共分為三節(jié)，首節(jié)長度為6.5m，二、三兩節(jié)長度為6m。內(nèi)支撐采用630×

3、;8mm鋼管，連接處采用10mm厚鋼墊板，圍檁采用I56雙拼工字鋼。鋼管內(nèi)支撐共設(shè)置五排，其中上面三排鋼管內(nèi)支撐在承臺標(biāo)高以上，下面兩層內(nèi)支撐在承臺施工過程中進(jìn)行逐步拆除。橋位處河床面為裸巖地質(zhì)，卵石覆蓋層僅為0.3m0.7m高，根據(jù)封底混凝土標(biāo)高，圍堰需要嵌入巖層3m左右，需要采用爆破施工后清渣方可下放圍堰，特定環(huán)境給圍堰施工增加了極大的難度。鋼圍堰施工工藝流程為基坑爆破搭設(shè)鉆孔平臺采用沖擊鉆鑿平圍堰刃角清渣鉆孔平臺轉(zhuǎn)換拼裝平臺拼裝鋼圍堰采用群頂門架法下放圍堰長臂挖機(jī)配合抽渣管清除圍堰頂部卵石及垃圾鋼圍堰精確定位后澆筑封底混凝土圖1 雙壁鋼圍堰平面布置圖圖2 雙壁鋼圍堰立面布置圖一、雙壁鋼圍

4、堰設(shè)計(jì)荷載雙壁鋼圍堰受到靜水壓力、動水壓力及自重荷載的共同作用，靜水壓力作用于圍堰的四周，動水壓力作用于圍堰迎水面。靜水壓力計(jì)算公式：，式中，為水的重度，取為 10 kN/m³。雙壁鋼圍堰水位高度為16.5，故圍堰的最大靜水壓力：靜水壓力作用在圍堰外壁上，最高水面壓力為0，從最高水位到圍堰底的靜水壓力呈三角形分布。作用于鋼圍堰上的流水壓力可按下式計(jì)算（公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范）：式中：流水壓力（kN）；鋼圍堰阻水面積（m2），通常計(jì)算至一般沖刷線處；水的容重，一般取10kN/m2；標(biāo)準(zhǔn)自由落體加速度（m/s2）；計(jì)算時(shí)采用的流速（m/s）；圍堰形狀系數(shù)，其值取1.33K=1.33，g=1

5、0，=2.6 m/s 則： 圖3 雙壁鋼圍堰有限元模型應(yīng)力分析 二、鋼圍堰施工(1)圍堰焊接組裝雙壁鋼圍堰的加工流程：下料鋼板對接、骨肋對接單片桁架內(nèi)組拼內(nèi)外壁組合制造（在胎模上焊骨肋）調(diào)整焊接變形脫模。下料所劃的切割線必須準(zhǔn)確清晰，下料允許偏差±1mm、對角線偏差±2mm。下料應(yīng)根據(jù)鋼板厚度預(yù)留切割量。 單元件寬度、高度下料時(shí)要考慮焊接收縮量，一般控制在L/1000mm。下料寬度允許偏差±1mm。切割后的熔渣予以清除，焰切起始側(cè)（切割面上緣）用砂輪倒棱，倒棱寬度0.52mm，對深度不大于2mm的崩坑和缺口用砂輪沿縱向修磨勻順。對深度大于2mm的崩坑、缺

6、口等缺陷應(yīng)用砂輪將缺陷處修磨成寬深比大于4的圓弧形坡口補(bǔ)焊，補(bǔ)焊后用砂輪沿縱向修磨勻順。骨肋按分段下料，其中水平肋下料后考慮搭接長度，除去搭接長度L/8，焊后變形應(yīng)在工作平臺上調(diào)形，所有對接焊縫均為三級熔透焊縫，節(jié)與節(jié)間角焊縫為雙面連續(xù)填角焊，焊腳高度6mm。 圖4 雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)細(xì)部設(shè)計(jì)圖 圖5 雙壁鋼圍堰加工(2)河床整平靜態(tài)爆破后無法精確控制圍堰下放位置河床平整度，鋼圍堰拼裝前對圍堰刃腳處河床進(jìn)行鑿平處理，利用HTZ-8型沖擊鉆，鉆錘直徑為1.5米，對圍堰刃腳處逐點(diǎn)進(jìn)行鑿平后采用空壓機(jī)抽渣保證圍堰下放設(shè)計(jì)標(biāo)高。圖6 河床鑿平布點(diǎn)圖沖擊鉆鑿平河床河床刃腳處抽卵石 圖7 圍堰刃角處基底整平(

7、3)鋼圍堰拼裝首節(jié)鋼圍堰采用對稱安裝，首先安裝對角處節(jié)段，然后再依次對稱安裝相鄰模板，模板安裝采用浮吊 吊裝至施工平臺上，吊起首節(jié)鋼圍堰模板緩緩落置I25b工字鋼橫梁上，經(jīng)測量校核圍堰的定位點(diǎn)及垂直度無誤后，用22a槽鋼將圍堰內(nèi)側(cè)與鋼管樁之間焊接，使其臨時(shí)固定及限位，松吊鉤，這樣第一片圍堰作為定位基準(zhǔn)塊，依次吊裝其余圍堰，依次就位完畢，經(jīng)測量校核其平面位置及垂直度均合乎要求后，利用8m長掛梯依次滿焊合攏豎向拼縫。中間合攏段鋼圍堰采用在精確測量預(yù)留寬度后，現(xiàn)場對中間節(jié)段切割、下料，開好坡口后，再吊裝到位，并對接縫進(jìn)行滿焊。首節(jié)鋼圍堰施焊完畢，焊縫處涂煤油作滲透性試驗(yàn)。 圖8 鋼圍堰拼裝平臺立面布

8、置圖 圖9 鋼圍堰拼裝平臺(4)鋼圍堰下沉首節(jié)鋼圍堰在拼裝平臺上拼裝完成后，采用大重量整體提升分段自浮式安裝圍堰的方法下沉首節(jié)圍堰。鉆孔平臺頂標(biāo)高為82.5m，拼裝平臺標(biāo)高為79.87m，門架橫梁頂標(biāo)高設(shè)置為89.77m。在吊點(diǎn)位置設(shè)置1個100t千斤頂提升系統(tǒng)進(jìn)行吊裝，提升系統(tǒng)采用精軋螺紋鋼作為吊線，每幅門架設(shè)置1個吊點(diǎn)，共8個吊點(diǎn)，鋼圍堰處吊點(diǎn)采用型鋼制作，滿焊于鋼圍堰內(nèi)壁。在大重量整體提升分段自浮式安裝圍堰系統(tǒng)安裝完成后，檢查系統(tǒng)各個部件安裝質(zhì)量，確保結(jié)構(gòu)安全后，進(jìn)行鋼圍堰下放作業(yè)。千斤頂開始頂升時(shí)，由指揮人員通過旁站觀測人員返回?cái)?shù)據(jù)，統(tǒng)一指揮8個同步器同時(shí)供油，并通過觀測，及時(shí)糾偏。確

9、保千斤頂回油后8個吊點(diǎn)能夠同時(shí)均勻受力，直到圍堰被頂起約50cm并確定無異常后拆除拼裝平臺，然后下沉鋼圍堰直至鋼圍堰產(chǎn)生自浮，拆除門架。在下沉過程中利用手拉葫蘆將圍堰與鋼管樁連接實(shí)時(shí)調(diào)整圍堰位置。第二、三節(jié)鋼圍堰拼裝與首節(jié)鋼圍堰拼裝順序相同，拼裝時(shí)確保鋼圍堰平衡。鋼圍堰拼縫焊接水平縫宜從四角向板中焊接，豎縫宜從底向上焊接。鋼圍堰對接合攏后，檢查上下兩節(jié)圍堰的接縫是否密貼，各隔艙分隔線是否對齊，焊接采用氣保焊進(jìn)行焊接，每節(jié)焊接完畢利用煤油對焊縫進(jìn)行滲透試驗(yàn)，檢查焊縫的水密性，如有滲漏應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊。鋼圍堰應(yīng)緩慢下沉，每下沉一定深度，要全面檢查是否漏水。處于懸浮狀態(tài)的鋼圍堰，采取分艙對稱加水的方法使鋼

10、圍堰下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。圖10 鋼圍堰首節(jié)下放及二、三節(jié)拼裝焊接（5）鋼圍堰范圍內(nèi)河床清理鋼圍堰下沉完畢后，采用長臂挖掘機(jī)、抓斗及空氣吸泥機(jī)三項(xiàng)配合的施工工藝，把鋼圍堰范圍內(nèi)的覆蓋層及垃圾全部清除。當(dāng)吸泥至設(shè)計(jì)高程后，滿足封底厚度要求后，潛水工下水對鋼圍堰刃腳內(nèi)側(cè)、鋼護(hù)筒周邊進(jìn)行沖洗，確保鋼圍堰內(nèi)側(cè)、鋼護(hù)筒周邊與封底混凝土接觸面有良好的握裹性圖11 長臂挖機(jī)及抓斗清理河床圖12 空壓機(jī)抽渣與潛水員清除垃圾（6）澆筑封底混凝土由于鉆孔樁與鋼圍堰下沉施工時(shí)間較長，在鋼護(hù)筒外壁及鋼圍堰內(nèi)壁上會存有其他雜物，為保證混凝土與鋼管（圍堰內(nèi)壁）的握裹力，在封底前需要潛水員用鋼絲刷清除封底混凝土范圍內(nèi)圍堰表面、鋼護(hù)筒表面的氧化物和附著物。封底混凝土在鋼圍堰下沉到位后即可進(jìn)行，混凝土采用商品混凝土集中攪拌供料，運(yùn)料至現(xiàn)場。為防止封底時(shí)圍堰內(nèi)水位高于箱外水位，可在圍堰下游略高于常水位處開孔，排出封底時(shí)置換的水量。圍堰抽水時(shí)用鋼板封堵。導(dǎo)管采用內(nèi)徑300mm的鋼管共2套進(jìn)行澆筑。澆筑