雙壁鋼圍堰施工工法

1、膠結(jié)密實圓礫土層雙壁鋼圍堰施工工法一、前言近幾十年來我國公路和鐵路橋梁深水基礎(chǔ)施工均大規(guī)模的采用雙壁鋼圍堰作為 臨時擋水結(jié)構(gòu)，但雙壁鋼圍堰需穿過膠結(jié)密實圓礫土層的并不多見，而且在較短時 間雙壁鋼圍堰需下沉到位也是需要研究的課題。京滬高速鐵路跨秦淮新河特大橋橋 群水中基礎(chǔ)8個，承臺直徑17.4m,承臺位于河床下5m承臺底大多處于承載力為 400kPa膠結(jié)密實的粗圓礫土中。經(jīng)過方案比選和現(xiàn)場試驗（試打鋼板樁），采用雙壁 鋼圍堰作為 8 個水中墩施工的臨時擋水結(jié)構(gòu),在實施過程中,成功解決了雙壁鋼圍 堰在400kPa的膠結(jié)密實粗圓礫土順利下沉及圍堰空間被群樁分隔的不利情況下封底 一次成功的施工技術(shù)難題

2、，經(jīng)實踐總結(jié)形成本工法。二、工法特點1、雙壁鋼圍堰需穿過膠結(jié)密實圓礫土層到達設(shè)計位置；2、在圍堰空間被群樁分隔的不利情況封底一次成功；3、施工速度快，雙壁鋼圍堰從拼裝、下沉到封底結(jié)束，平均施工時間不到兩個 月；4、模塊化制作，吊裝、運輸方便，操作簡單。三、適用圍適用于鐵路、公路、港口、碼頭等水深流急覆蓋層厚，尤其是膠結(jié)密實的圓礫 土等復(fù)雜地質(zhì)條件的深水基礎(chǔ)施工或工期要求緊，在粘土層中的雙壁鋼圍堰施工。四、工藝原理雙壁鋼圍堰在膠結(jié)密實的圓礫土中下沉難度很大，且常規(guī)的吸泥法對于砂、砂 夾卵石等非粘性土或膠結(jié)性能較差的土效果明顯，而對于粘性土或膠結(jié)性能較差的 土效果不明顯，本工程圍堰施工處地質(zhì)主要為

3、粘性土和圓礫土，施工中緊緊抓住圍 堰下沉的本質(zhì)就是減少圍堰壁與土體的摩阻力，使圍堰能依靠自重（或所加配重） 下沉到達設(shè)計位置，據(jù)此理念，在雙壁鋼圍堰下沉中采用以長臂挖掘機開挖和油壓 伸縮臂挖機取土為主，吸泥、射水、艙配重等多種方式并用為輔的綜合施工方法。雙壁鋼圍堰空間被群樁分隔后，封底混凝土灌注時勢必影響混凝土的流動，且 封底混凝土灌注時為水下灌注，須保證抽水后封底混凝土經(jīng)受基底壓力的考驗，采 用水下自密實混凝土作為封底首選混凝土，且為保證封底一次成功，混凝土性能還 滿足不擴散混凝土的性能要求。封底前根據(jù)現(xiàn)場實際情況并結(jié)合封底混凝土的擴散 半徑進行布導(dǎo)管置，封底混凝土澆筑時按先低處后高處，先周

4、邊后中間的順序進行 水下封底砼澆注。五、工藝流程及操作要點（一）工藝流程（見下圖：雙壁鋼圍堰施工流程圖）國槪呂節(jié)肌阻，+J拆險牯孔平臺4和床開擅找平1 2炸損小牛眼一塔設(shè)圍檯撈裝平臺V.底節(jié)鬧堰應(yīng)號、焊播宙帶導(dǎo)向、吊頁帶百,圍：5淆飾笑a4底節(jié)圍堰試吊調(diào)試-V安啓圍堰吊旅系統(tǒng)拆際圍帳濟 平臺"V底苜雨跟吊敢入水1 "安裝搏高施T平臺圍堰逐節(jié)拾高、F汎-i艙內(nèi)注才，骯至河床一圍程測量瓢偏4V腳醸淮注+，1髙壓射水、喘濕T況"卄圍樫旎內(nèi)配重內(nèi)側(cè)用/取土弋沉-下沉至設(shè)計捺高4對圍堰進行眼位二搭設(shè)封底直裔主施工平臺|闔堰封澤 注4圖1雙壁鋼圍堰施工流程圖（二）操作要點1

5、圍堰制作鋼圍堰采用胎具分塊制作，分節(jié)原位拼裝下沉。加工時鋼模板應(yīng)光面朝外，以減少下沉?xí)r的摩擦力，鋼料數(shù)量應(yīng)視地質(zhì)、水紋 情況靈活增減，圍堰底部加設(shè)刃腳。制作工藝必須保證其設(shè)計尺寸及焊縫質(zhì)量，滿 足擋水結(jié)構(gòu)的要求。2.河床找平待鉆孔樁施工平臺拆除后，采用液壓式長臂挖掘機先對對圍堰圍的河床進行清 淤和找平。3圍堰拼裝鋼圍堰拼裝平臺利用現(xiàn)有的鉆孔樁與平臺棧橋、平臺的鋼管樁基礎(chǔ)，在鋼管樁 與鋼護筒上焊接傳力三角牛腿，三角牛腿上采用工字鋼作為受力縱梁，工字鋼與牛 腿之間焊接相連。在搭設(shè)的臨時平臺上（見圖2），精確定出圍堰刃腳圓周線，用來控制圍堰拼裝 時的圓順度和垂直度。利用履帶吊把每塊鋼圍堰吊裝至指定位

6、置，鋼圍堰拼裝按對 稱原則進行，采用手拉葫蘆牽引校正，使壁板塊件之間的誤差累計降至最低。拼裝 施工過程中，采用全站儀進行實時監(jiān)測，最后逐塊對稱合龍，完成首節(jié)圍堰的拼裝。 首節(jié)雙壁鋼圍堰全部拼裝完成后，再進行鋼圍堰塊與塊之間的焊接，焊接時先焊面 板間的豎向焊縫，再焊環(huán)向焊縫。圖2 鋼圍堰拼裝臨時平臺平面圖4.圍堰下沉首節(jié)鋼圍堰在下放前應(yīng)先進行試吊，檢查吊點、鋼圍堰壁板、吊繩及滑輪組有 無故障。確保無故障的情況下將圍堰落于臨時平臺之上，然后用砼灌注刃腳，以增 大刃腳下沉過程中的剛度和強度。圍堰下沉的步驟如下：(1) 雙壁鋼圍堰吊放系統(tǒng)及導(dǎo)向裝置安裝首節(jié)鋼圍堰拼裝完成后，設(shè)置雙壁鋼圍堰吊放系統(tǒng)。鋼圍

7、堰吊放系統(tǒng)利用鉆孔灌注樁護筒作受力支柱，利用貝雷片作傳力梁和找平高差的主要構(gòu)件。首先將鋼護 筒找平，確保貝雷片經(jīng)過的鋼護筒頂面處于同一水平面上，然后在找平的鋼護筒上 用安裝工字鋼縱梁，在工字鋼縱梁上安裝縱、橫向貝雷片，貝雷片與工字鋼之間、 貝雷片與貝雷片之間均采用自制的 U型螺栓固定，再在頂層貝雷片頂安裝卷揚機傳 力縱梁，最后安裝卷揚機及相應(yīng)滑輪組。雙壁鋼圍堰吊點沿壁板布置，放點數(shù)量及位置施工中需吊裝的施工荷載確定， 利用卷揚機和滑輪組形成吊放系統(tǒng)對底節(jié)鋼圍堰進行提升和下放。圖3吊放系統(tǒng)平面圖圖4吊放系統(tǒng)立面圖在雙壁鋼圍堰下沉前，先將對角線上四個定位圍堰下沉的導(dǎo)向裝置安裝好(見 圖5)，導(dǎo)向裝

8、置主要受力構(gòu)件采用呈三角形的三根鋼管樁，鋼管樁間采用剪刀撐連 接，在靠雙壁鋼圍堰外側(cè)的鋼管樁與雙壁鋼圍堰外壁之間設(shè)置工字鋼，工字鋼離雙 壁鋼圍堰外壁為5cm工字鋼與鋼管樁之間采用型鋼作傳力桿件。限器限位器圖5限位設(shè)施布置圖(2) 首節(jié)雙壁鋼圍堰下沉首節(jié)雙壁鋼圍堰試吊成功后，并采用煤油對焊縫做滲透試驗檢查合格后，再進 行鋼圍堰的下沉。下沉?xí)r先用卷揚機將圍堰提起，與圍堰刃腳底部支撐工字鋼脫離 后，撤去鋼圍堰拼裝平臺上的工字鋼后，進行鋼圍堰的下沉入水。在下放過程中，應(yīng)統(tǒng)一部署、統(tǒng)一指揮，保持各吊點下放同步性。下放過程應(yīng)緩慢進行，各吊點處均應(yīng)設(shè)專人進行監(jiān)控，以便及時發(fā)現(xiàn)問題及時解決。首節(jié)雙壁 鋼圍堰下

9、沉進入河床后，進行鋼圍堰的接高。(3) 雙壁鋼圍堰接高雙壁鋼圍堰接高前， 先在已下沉的鋼圍堰上用型鋼焊接作業(yè)用的平臺支撐三角 牛腿，在三角牛腿上鋪設(shè)工字鋼和木板搭設(shè)作業(yè)平臺。鋼圍堰接高采用履帶吊作為 吊裝設(shè)備，用錘球作為鋼圍堰壁是否豎直的控制手段，最后用全占儀作為鋼圍堰位 置及傾斜度的復(fù)核儀器。(4) 接高后的雙壁鋼圍堰下沉 第二節(jié)鋼圍堰接高完成后，進行雙壁鋼圍堰的下沉。下沉困難時先向倉注水， 加大圍堰的自重，注水時需注意依據(jù)圍堰的進尺情況進行調(diào)整，嚴(yán)禁單個半封閉的 隔倉一次將水注滿。待雙壁鋼圍堰無法下沉?xí)r，拆除圍堰的吊放系統(tǒng)。然后采用液 壓式長臂挖掘機將圍堰土取走，減少圍堰壁與土體的摩擦力，

10、并沿圍堰、外壁采用 吸泥設(shè)備和高壓水槍射水進行輔助下沉。(5) 雙壁鋼圍堰刃腳及倉配重灌注圍堰取土下沉效果不明顯時，向倉分兩次對稱灌注混凝土，每次灌注2m且灌 注時根據(jù)現(xiàn)場鋼圍堰的傾斜情況進行調(diào)整。防止鋼圍堰出現(xiàn)傾斜過大現(xiàn)象。混凝土 灌注前先將 16 個倉編號，并將編號用油漆標(biāo)識在圍堰頂部，防止施工時出現(xiàn)倉混凝 土灌注混亂現(xiàn)象。倉混凝土澆筑(以不高出河床標(biāo)高為控制基準(zhǔn)線) ，根據(jù)施工進展情況，適時 向倉灌砂，增大圍堰自重，保證在可下沉圍的圍堰順利下沉。(6) 雙壁鋼圍堰繼續(xù)下沉及末節(jié)接高 結(jié)合地質(zhì)狀況，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，長臂挖機在深度大于 13 米后，取土效果已經(jīng) 不明顯，此時，采用液壓式長臂挖掘

11、機將圍堰土挖松，油壓伸縮臂挖機取土，并采 用自制吸泥設(shè)備和高壓水槍沿圍堰、外壁輔助下沉，當(dāng)雙壁鋼圍堰下沉困難或下沉 進展極為緩慢時，向雙壁鋼圍堰倉灌砂增大圍堰自重，當(dāng)倉灌砂裝滿后，向圍堰頂 部安裝提前制作的砼配重塊作為增大圍堰自重、利于圍堰下沉的措施。5. 圍堰封底(1)清理基底1m左 基底殘存物(淤泥、淤泥質(zhì)粘土、圓礫土等)，應(yīng)基本上清除干凈。潛水工詳 細檢查并作好記錄，是否某些地點存有極少量殘存物。 清基后的有效面積，不得小于設(shè)計要求。自鋼護筒邊算起至圍堰壁間約右的基面清理作業(yè)，應(yīng)特別注意，將殘存物清理干凈。 測量雙壁鋼圍堰刃腳周圈16個測點處的刃腳埋入深度，并摸清刃尖與基面相 貼或埋入泥

12、砂的情況。 清基完畢后，測量基底標(biāo)高，繪制基底斷面圖以查明基底面實際傾斜與走向。（2）封底混凝土導(dǎo)管布置采用無縫鋼管作為水下砼灌注導(dǎo)管，各管節(jié)之間采用采用快速螺紋接頭，以便 導(dǎo)管長度的調(diào)整、拆卸方便。導(dǎo)管使用前進行水密試驗，導(dǎo)管安裝中，每個接頭需 預(yù)緊檢查。按照每個布料點作用半徑布置混凝土導(dǎo)管， 如圖10所示根據(jù)混凝土攤鋪情況及 混凝土上升高度置換導(dǎo)管位置，導(dǎo)管間距 3m左右。圖6水下混凝土封底導(dǎo)管及測點布置圖注： 中的數(shù)字為導(dǎo)管編號；為測點。（3）封底混凝土澆筑清基經(jīng)檢驗合格后方可進行封底混凝土施工，封底混凝土采用C25水下混凝土,封底厚度為2m總方量為498用。封底混凝土技術(shù)性能滿足水下自

13、密實混凝土和不擴 散混凝土的要求。封底混凝土澆筑的順序為：先低處后高處（先將低處混凝土灌高，避免高處導(dǎo)管灌注的混凝土往低處流， 使導(dǎo)管底口脫空或埋在混凝土的深度過小，造成導(dǎo)管進水），先周邊后中間，確?；?凝土面保持在大致相同的標(biāo)高混凝土灌注過程中導(dǎo)管隨混凝土面升高而豎向徐徐提升，為保證導(dǎo)管有一定埋 深，一般不得提升導(dǎo)管，即使需要提管，每次提升的高度都嚴(yán)格控制在20c m之。在混凝土灌注過程中，由技術(shù)人員專門負責(zé)測量混凝土堆高和擴展情況，并在 導(dǎo)管附近掛上標(biāo)識牌以正確指揮施工人員調(diào)整導(dǎo)管埋深并及時與試驗室取得聯(lián)系進 行坍落度的調(diào)整，使每批混凝土灌注后形成適宜的堆高和不陡于1： 5的流動坡度。混凝

14、土灌注將近結(jié)束時，加大混凝土的坍落度至 2022cm左右，并加大導(dǎo)管埋 深，使混凝土均勻地擴展，形成較平坦的表面。混凝土澆注臨近結(jié)束時，全面測出混凝土面標(biāo)高，重點檢測導(dǎo)管作用半徑相交 處、護筒周邊，鋼圍堰側(cè)周邊轉(zhuǎn)角等部位，根據(jù)結(jié)果對標(biāo)高偏低的測點附近增加澆 注量，力求封底混凝土頂面平整，并保證封底厚度達要求，當(dāng)所有測點均符合要求 后，終止混凝土澆注，上拔導(dǎo)管，沖洗堆放。六、勞動力組織表1勞動力組織表序號人員人數(shù)備注1隊長12副隊長13技術(shù)員7包括測量及實驗4質(zhì)檢工程師15安全總監(jiān)及安全員各1人6潛水員27吊裝工88電焊工20包括切割工9電工110司機1611其它人員10合計73七、材料與設(shè)備表

15、2主要機械設(shè)備配置表序號機械設(shè)備規(guī)格單位數(shù)量備注1履帶起重機50T臺12履帶長臂挖掘機30m臺13液壓可伸縮抓斗機0.7m3臺14空氣壓縮機20nf/mi n臺15吸泥機 250mm 15/h個2自制（見圖12）6振動錘DZ90臺17交流電焊機500A臺168氣割設(shè)備100型套59導(dǎo)鏈35T根810千斤頂16T臺411高壓水泵29 級 30kg/cm臺212發(fā)電機200KW臺213卷揚機5T臺814滑車六輪、單輪組815砼輸送泵車60nf/h臺216砼攪拌運輸車38m輛617混凝土漏斗5ni個2自制18混凝土吊斗1.5m3個1自制20全站儀TC802臺1八、質(zhì)量控制（一）工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)鐵路橋

16、涵施工規(guī)（TB10203-2002），鐵路混凝土與砌體工程施工規(guī)（TB10210-2001），鐵路橋梁涵工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)（TB10415-2003），碳素結(jié)構(gòu)鋼（GB/T700-2006），碳鋼焊條（GB/T5117）,低合金焊條（GB/T5118），碳鋼藥芯焊絲（GB/T10045），熔化焊用鋼絲（GB/T14957，二氧化碳氣體保護焊 用鋼焊絲（GB8110，碳素鋼埋弧焊用焊劑（GB5293。（二）質(zhì)量保證措施1 需要改變材料型號、尺寸時必須經(jīng)過技術(shù)負責(zé)人批準(zhǔn)。2對焊縫的要求、焊接的檢查等技術(shù)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)的要求，焊縫尺寸除滿足設(shè)計要求外，還應(yīng)在焊縫處涂煤油做水密檢查，若煤油滲到反面，則

17、應(yīng)將該處焊縫重 新復(fù)焊，然后再做水密實驗，合格后方可使用。3加工平臺及其定位、限位裝置時，各分塊鋼圍堰必須在專用的事先制作好的加工胎座上加工。加工胎座臺必須具有足夠的剛度和強度，其上設(shè)置定位、限位裝置，以確保該分塊鋼圍堰的設(shè)計尺寸要求4. 圍堰下沉至設(shè)計標(biāo)高程后其位置的偏差應(yīng)滿足以現(xiàn)行規(guī)要求。九、安全措施1. 圍堰分塊拼裝時必須經(jīng)過牽引、固定牢固后方可將吊鉤去掉。2. 在圍堰艙施焊時，圍堰頂口嚴(yán)禁覆蓋，并設(shè)置通風(fēng)設(shè)備和佩戴防毒面具及呼吸 濾清器，圍堰艙的照明電壓不得超過 12 伏。焊接和配合人員必須采取防止觸電、墜 落、中毒和火災(zāi)等事故的安全措施，焊接時必須有人在場監(jiān)護。3. 由于鋼圍堰焊接工

18、作量較大，在負荷運行中，焊接人員應(yīng)經(jīng)常檢查電焊機的升溫，如超過A級60C, B級80C時，必須停止運轉(zhuǎn)并降溫。4. 單塊圍堰接高時，應(yīng)對底節(jié)圍堰頂口用蓋板加以覆蓋，防止施工人員和檢查人 員墜入倉，造成事故。5. 圍堰下沉前及下沉過程中和下沉后應(yīng)對各吊點和受力桿件以及機械設(shè)備做詳 細檢查。十、環(huán)境保護措施1. 注意夜間施工的噪音影響 , 盡量采用低噪音施工設(shè)備。 做好水系和河岸植被的 保護工作。2. 臨時運輸?shù)缆方?jīng)常灑水濕潤，減少道路揚塵。對產(chǎn)生塵埃運輸車輛和石灰等 揮發(fā)性材料堆場加以覆蓋，減少對空氣污染，生產(chǎn)及生活垃圾定期處理。嚴(yán)禁焚燒 有毒廢料。3. 圍堰取出的棄土運至當(dāng)?shù)夭块T指定的地方處理，吸泥設(shè)備產(chǎn)生的泥漿采用泥 漿船運走，不得隨意排放在秦淮新河中。十一、效益分析1. 使用的設(shè)備除長臂挖掘機和油壓伸縮臂挖機設(shè)備一般使用較少外，其他設(shè)備 均為常用設(shè)備，且圍堰原位拼裝下沉占用的用地較少。2. 采用以長臂挖掘機和油壓伸縮臂挖機為主、吸泥、射水、艙配重等多種方式 并用為輔的施工工藝，自拼裝到下沉至設(shè)計高程，且封底結(jié)束最短歷時 49 天，平均 歷時 52 天，在本地質(zhì)條件下比常規(guī)吸泥為主的下沉施工工藝至少節(jié)省時間一個月。3. 截至目前，