雙壁鋼套箱圍堰施工方案

1、中交路橋鶴大高速公路項目ZT03標段水中墩雙壁鋼套箱圍堰專項施工方案 鶴崗至大連高速公路小溝嶺（黑吉界）至撫松段雙壁鋼套箱圍堰專項施工方案 編制： 復核： 審核： 中交路橋鶴大高速公路ZT03標段項目經(jīng)理部 第1頁 共35頁 目錄1 工程概述12 技術準備12.1 內(nèi)業(yè)準備12.2 外業(yè)準備23 人員組織34 材料及制作要求44.1材料要求44.2雙壁鋼套箱制作拼裝要求44.3壁鋼套箱制作拼裝允許誤差45 主要設備、機具選型56鋼套箱圍堰專項施工方案56.1鋼套箱施工工藝流程56.2雙壁鋼套箱的設計66.3 鋼套箱沉放系統(tǒng)設計及安裝96.3.1 第一層鋼套箱拼裝下沉106.3.2鋼套箱下沉步驟

2、106.4鋼套箱封底116.5鋼套箱排水146.6拆除鋼套箱懸吊系統(tǒng)及套箱回收147 鋼套箱質(zhì)量控制及檢驗標準147.1雙壁鋼套箱制作加工147.2雙壁鋼套箱沉放147.3封底混凝土158 鋼套箱施工常見問題與處理措施15圍堰抗浮計算171雙壁鋼套箱施工方案1 工程概述鋼套箱顧名思義是套在永久結構外面的臨時結構，起到圍堰作用。鋼套箱為橋梁基礎及下部構造水上施工作業(yè)中常用的一類圍護結構形式，尤其適合于大河流中的深水基礎，能承受較大的水壓，保證基礎全年施工安全度汛。特別是在一些施工條件困難或受水文、地形、地質(zhì)條件限制而無法采用鋼板樁、筑島圍堰等圍護結構的條件下，鋼套箱更顯示出了其優(yōu)越性。常用的鋼套

3、箱分單壁和雙壁兩種，由于單壁鋼套箱剛度差，一般深水基礎較少采用，實際工程中大部分情況下采用雙壁鋼套箱。 鋼套箱圍堰是一種無底結構，下沉后底部著床或嵌入河床，然后用水下混凝土封底，排水后形成圍堰。 鋼套箱平面形狀可根據(jù)承臺形狀加工成圓形、矩形、也有其他形狀。立面分層，平面分塊。堰壁鋼殼由有加勁肋的內(nèi)外壁板和多層水平桁架所組成。堰壁底端設刃腳，以利切土下沉。在堰壁內(nèi)腔，用隔艙板將其對稱地分為若干個密封的隔艙，以利于下沉和排水。 本標段內(nèi)黃泥河大橋、牡丹江大橋為水中橋。其中黃泥河大橋7#墩處水深達6m；牡丹江大橋11#墩處水深達6m，故決定采用雙壁鋼套箱圍堰施工水中墩承臺。2 技術準備2.1 內(nèi)業(yè)準

4、備(1)方案選擇鋼套箱施工分為先樁后堰法和先堰后樁法，本項目為節(jié)省工期，決定采用先樁后堰法進行施工。此法是先搭設鉆孔平臺進行鉆孔樁施工，鉆孔樁施工結束后，鋼套箱借助鉆孔平臺拼裝下水。接高樁基鋼護筒作為鋼套箱懸吊系統(tǒng)的承重立柱，在承重立柱上安裝懸吊系統(tǒng)主梁（貝雷梁或型鋼），主梁上安裝橫梁（多為型鋼），橫梁上安裝導鏈或千斤頂。利用鉆孔平臺拼裝首節(jié)鋼套箱，并于套箱與鋼護筒之間焊接導向架，以便克服水流沖擊影響，保證下沉位置準確。然后用導鏈或千斤頂將首節(jié)套箱提起，拆除套箱下部的鉆孔平臺，下沉鋼套箱入水至自浮狀態(tài)，繼續(xù)拼裝第二節(jié)鋼套箱，然后注水下沉，直至鋼套箱著床。 鋼套箱著床后使用長臂挖掘機、抓斗或空氣

5、吸泥機繼續(xù)下沉至設計高程，清底后在刃腳內(nèi)外拋填沙袋或片石，然后對鋼套箱進行封底。（2）明確設計要求雙壁鋼套箱多采用工廠加工，現(xiàn)場拼裝的方法，為便于運輸和拼裝一般立面分層高度不大于3m，平面分塊長度不大于5m，壁厚0.81.5m。節(jié)段采用高強螺栓連接，并設置橡膠止水帶用于止水密封。同時分設多個橫向互不通水的隔水倉，以便在下沉過程中根據(jù)施工需要分倉對稱灌水。頂部標高較施工期最大洪水位高出5070cm，底部標高應保證封底混凝厚度要求即可，封底混凝土厚度按相關公式進行計算，本標段鋼套箱封底混凝土厚度為1.5m；同時需對結構強度、剛度及穩(wěn)定性進行檢算，編制專項施工方案，并報監(jiān)理單位審批。（3）對全體施工

6、人員進行技術交底和崗前技術培訓。由于雙壁鋼套箱施工難度大、技術要求高，且大部分為水上作業(yè)，因此必須做好技術交底及崗前培訓工作。2.2 外業(yè)準備（1）雙壁鋼套箱的加工與試拼在工廠按預定的分塊制作雙壁鋼吊箱，編號貯存，完工后在加工場附近進行試拼，并進行焊接質(zhì)量檢查和水密試驗。（2）搭設拼裝平臺鉆孔樁施工完成后，拆除原有鉆孔樁施工平臺，接高樁基鋼護筒作為懸吊系統(tǒng)的承重立柱。（3）鋼套箱起重牛腿套箱起重牛腿設置在距套箱頂60cm處，分別對稱布置在套箱面板的外壁和內(nèi)壁。圖2.2-1 鋼套箱懸吊系統(tǒng)起重牛腿示意圖3 人員組織施工人員結合既定施工方案、機械、工期要求進行合理配置，擬投入施工的項目部主要管理人

7、員見下表3-1；所需施工人員需求計劃見表3-2 勞動力需求計劃表（本表僅列出2014年需求計劃）。表3-1主要人員配置表崗位主要負責人數(shù)量（人）技術總負責1技術負責人2現(xiàn)場負責人2質(zhì)檢工程師2試驗負責人1測量工程師2專職安全員2表3-2 勞動力需求計劃序號工種2014年7月8月9月10月11月1機械工688842起重工681515103電工111114電焊凝土工555506普工1020202010橋梁四隊施工隊伍負責人李煥清施工隊技術負責人劉平合計4262696935 其中施工負責人、技術主管、工班長、技術人員、安全員等主要崗位和關鍵性崗位管理人員和生產(chǎn)作業(yè)

8、人員必須由本企業(yè)正式職工擔任，其他崗位可根據(jù)工程情況適當配備勞務工人。起重機械、場內(nèi)機械駕駛、電工、焊工、混凝土工等特殊工種作業(yè)人員必須持證上崗。4 材料及制作要求4.1材料要求雙壁鋼套箱采用的鋼材和焊接材料的品種規(guī)格、化學成分及力學性能必須符合設計和有關規(guī)范技術要求，具有完整的出廠材料合格證明。4.2雙壁鋼套箱制作拼裝要求雙壁鋼套箱加工時必須按設計尺寸及規(guī)范規(guī)定進行加工制作，嚴格控制加工質(zhì)量和焊接殘余變形。4.3壁鋼套箱制作拼裝允許誤差雙壁鋼套箱制作拼裝允許誤差如下表4.3-1。表4.3-1 雙壁鋼套箱制作拼裝允許誤差 序號檢查項目規(guī)定值或允許偏差1頂面中心偏位(mm)順橋向20橫橋向202

9、鋼套箱平面尺寸(mm)303鋼套箱高度(mm)±104節(jié)段錯臺(mm)25焊縫質(zhì)量符合設計要求6水密試驗不允許滲水5 主要設備、機具選型主要施工機械設備包括鋼套箱加工設備、沉放設備以及混凝土澆筑設備等，主要施工機具設備配置如表5-1。表5-1主要施工機具設備配置序號名稱型號單位數(shù)量備注1汽車吊QY25/QY35輛1/12液壓千斤頂YC20A臺83電焊機BX1-500-2臺44電焊機BX1-400-2臺65高壓油泵ZB4-500臺86潛水泵臺107卷板機CDWN-20*2000B臺28剪板機QC12Y-16*2500臺19車床CA6140A臺110混凝土泵車42m輛111氣焊按實際配置

10、14混凝土攪拌運輸車10m³輛46鋼套箱圍堰專項施工方案6.1鋼套箱施工工藝流程黃泥河大橋7#墩以及牡丹江大橋11#墩承臺施工采用雙壁鋼套箱圍堰，鉆孔樁施工結束后，接高樁基鋼護筒作為鋼套箱懸吊系統(tǒng)的承重立柱，在鋼平臺上拼裝首節(jié)鋼套箱。本工程懸吊系統(tǒng)主梁采用321貝雷梁（每組兩片間距45cm），上橫梁采用4根2I56b工字鋼，吊桿采用32精軋螺紋鋼并用連接器進行接長，使用液壓千斤頂下沉或鎖緊鋼套箱。 圖6.1-1 承臺鋼套箱圍堰施工工藝流程圖6.2雙壁鋼套箱的設計黃泥河大橋7#墩承臺施工使用雙壁鋼套箱作為圍堰，鋼套箱頂面標高為432.5m，鋼套箱封底砼標號為水下C20，封底厚度為1.5

11、m，鋼套箱底面標高為424.5m。牡丹江大橋11#墩承臺施工使用雙壁鋼套箱作為圍堰，套箱頂面高程為408.5m, 鋼套箱封底砼標號為水下C20，封底厚度為1.5m,套箱底面標高為403.5m。本方案將重點針對黃泥河大橋鋼套箱施工進行介紹。鋼套箱內(nèi)壁尺寸為7.05m×7.05m，外壁尺寸為8.65m×8.65m，雙壁間距0.8m，高8.2m；鋼套箱面板厚度6mm；100×80×8角鋼作為套箱節(jié)塊間拼裝邊肋；雙壁鋼之間設8橫向互不通水的隔水艙，以便在下沉過程中根據(jù)施工需要分倉灌水以保證下沉平衡；8槽鋼作為雙壁間橫肋， 75×75×6角鋼作

12、為雙壁間豎肋，63×63×6角鋼作為雙壁鋼間水平支撐腹桿及斜支撐腹桿；鋼套箱下設1.2m高的刃腳，留20cm的切土深度。鋼套箱分三節(jié)制作，最下節(jié)高2.4m，第二節(jié)高2.8m，第三節(jié)高3m。現(xiàn)場拼裝下沉。節(jié)段采用22高強螺栓連接，并設置橡膠止水帶用于止水鋼套箱下沉到底部，著床后進行水下混凝土封底，然后進行排水，排水到距圍堰頂標高80cm后，在圍堰內(nèi)側設置2I32b圍檁，用300mm*10mm鋼管做角撐。鋼套箱結構側立面圖如圖6.1-1；平面圖如圖6.1-2。 圖6.2-1 鋼套箱側立面圖圖6.2-2雙壁鋼套箱平面圖（尺寸單位cm）表6.2-1黃泥河大橋單個雙壁鋼套箱圍堰工程數(shù)

13、量統(tǒng)計表材料規(guī)格總重kg套箱總重(t）套箱面板6mm48509.23 63.45 隔水艙鋼板6mm11926.47 雙壁之間橫肋8槽鋼15156.78 雙壁之間豎肋75×75×6角鋼9059.36 邊肋100×80×8角鋼11243.73 內(nèi)部直腹桿63×63×6角鋼（0.8m)10252.03 內(nèi)部斜直腹桿63×63×6角鋼（1.13m)1448.10 內(nèi)部斜橫腹桿63×63×6角鋼(1.156/1.157)m5928.24 內(nèi)部豎斜腹桿163×63×6角鋼（1.08m）1

14、977.18 內(nèi)部豎斜腹桿263×63×6角鋼（1.05m）1922.26 內(nèi)部豎斜腹桿363×63×6角鋼（0.985m/0.996m）1357.48 內(nèi)部豎斜腹桿463×63×6角鋼（1.357/1.33/1.28m）1335.33 內(nèi)部角斜腹桿163×63×6角鋼（1.38m）2526.39 內(nèi)部角斜腹桿263×63×6角鋼（1.35m）2471.47 內(nèi)部角斜腹桿363×63×6角鋼（1.3m）1784.95 鋼護筒頂主梁（承重梁）321貝雷梁（兩片間距45cm）64

15、80.00 19.73扁擔橫梁256b工字鋼20259.01 扁擔梁及承重梁綴板60cm350*250*10mm1868.30 圍檁2I32b6513.18 圍檁綴板60cm250*200*8mm552.64 內(nèi)部橫撐300mm*10mm鋼管2288.86 32精軋螺紋鋼筋321489.60 鋼材合計(t)83.186.3 鋼套箱沉放系統(tǒng)設計及安裝為保證鋼套箱下沉時的同步穩(wěn)定性及安全性，沉放系統(tǒng)主要采用方便同步操作的8臺20t千斤頂下放（行程為30cm）。（1）千斤頂承重梁布置首先布置千斤頂承重梁，承重梁由主梁及扁擔梁組成。主梁采用321貝雷梁，長度為9m，安裝在鋼護筒上部；扁擔梁采用256b

16、工字鋼，長度11m，安裝在承重橫梁上，位置與底托梁相對應，在千斤頂安放處及吊桿位置上下翼緣板用20mm鋼板加強，腹板用10mm鋼板加強。吊桿采用32精軋螺紋鋼，長度為7m，上橫梁及鋼套箱起重牛腿上布置錨固螺母，沉放系統(tǒng)布置見圖6.3-1圖6.3-1鋼套箱沉放系統(tǒng)布置圖6.3.1 第一層鋼套箱拼裝下沉鋼套箱壁板節(jié)段按設計要求在工廠加工，節(jié)段拼焊后進行焊接質(zhì)量檢驗及水密試驗。完成后在鋼平臺一側支立汽車吊吊裝節(jié)段，在鋼平臺上分節(jié)段拼裝鋼吊箱。拼裝時，先由測量班在底板上精確放出承臺邊線。先由汽車吊對稱吊裝鋼套箱的拐角節(jié)段，由拐角節(jié)段兩側同時拼裝0.8m節(jié)段（為加快施工進度，可在場地內(nèi)預拼出二、三塊節(jié)段

17、再吊裝到拼裝平臺上拼裝鋼套箱），每節(jié)連接處必須放置止水條，所有連接螺栓全部擰緊，保證鋼套箱的密封性，第一層吊鋼箱拼裝完成后，安裝鋼套箱懸吊系統(tǒng)，利用吊桿將底托梁與扁擔梁連接，在鋼套箱內(nèi)壁與樁基護筒之間安裝限位裝置。6.3.2鋼套箱下沉步驟鋼套箱下沉步驟：千斤頂起吊鋼套箱，拆除鋼套箱下部的鉆孔平臺，利用千斤頂循環(huán)操作下沉鋼套箱入水，鋼套箱自浮，拆除起吊梁，固定鋼套箱在鋼管樁牛腿上，拼裝下沉第二層鋼套箱，下沉力不足時，向艙內(nèi)注水，增加鋼套箱下沉自重。沉至河床時，遇到阻力，注水仍下沉力不足時，可利用長臂挖掘機、抓斗或吸泥機將鋼套箱刃腳處礫石排出使鋼套箱下沉到設計高程。 在流水中施工，鋼套箱下沉時會受

18、到水平力的作用，在下沉過程中鋼套箱傾斜度及平臺位置要求不超過規(guī)范允許值，采用有效的導向、定位設施是必須的。鋼套箱定位系統(tǒng)可利用鋼管樁作為定位樁，安裝導向橫撐和滾動軸承，布置在前、后、左、右四個方向，分上下2 層，既控制了鋼套箱平面位置，又能控制其傾斜度。鋼套箱定位系統(tǒng)是在露出水面的鋼管樁上對稱焊接兩層導向橫撐，控制套箱斜度。導向橫撐前端安裝滾動軸承，以利下沉滑動。 圖6.3-2鋼套箱在平地上進行試拼 鋼套箱拼接時必須在連接處必須放置止水條，止水條布置為內(nèi)外壁螺栓連接處各布置一條，下一層鋼套箱的豎向止水條頂部預留20cm伸到上一層鋼套箱連接處，所有連接螺栓必須擰緊到位，保證鋼套箱的密封性。6.4

19、鋼套箱封底封底混凝土采用水下導管法對稱灌注，混凝土在2#拌和站集中拌和。封底混凝土厚度計算?？紤]封底時水深、樁間距、套箱排水后的浮力及封底混凝土與鉆孔樁之間的摩擦力等，鋼套箱圍堰采用1.5m厚水下C20混凝土進行封底，同時也是保證套箱內(nèi)能夠干燥施工的主要途徑，因此，封底混凝土必須澆注成功，有效的阻止套箱外側水流涌入。(1)采用水下混凝土方法澆注，為使水下混凝土灌注質(zhì)量達到封底要求，其和易性及流動性必須達到要求。套箱內(nèi)面積為7.05*7.05m=49.7025，扣除4根1.8m護筒，共計39.52m2，混凝土59.28 m3，按20 m3/h澆注速度計算，需澆注3小時，必須在混凝土中摻加緩凝劑，

20、水下混凝土配合比緩凝時間3小時，防止混凝土凝固過早影響混凝土的流動，保證混凝土澆注的連續(xù)性。(3)保證混凝土的流動面積（每根導管最大流動范圍為3m）及封底質(zhì)量，考慮到護筒對混凝土流動的影響，采用3根導管同時灌注水下封底混凝土，采用輸送泵泵送混凝土或吊車吊運料斗，導管固定在施工平臺上。灌注混凝土時，應控制混凝土下落速度，以免速度過快對導管口的混凝土造成沖擊，影響質(zhì)量。(4)用測繩隨時測量各點位的混凝土澆注高度及流動面積，必要時調(diào)整導管位置，移動導管位置時，必須慢速挪移，不可脫離混凝土面，造成混凝土被水沖刷離析；或直接拔除導管換到其他位置重新封底澆注。為保證澆注封底混凝土的防水效果，在澆注混凝土前

21、先在側板上開設洞口或澆注時安放水泵抽水，保證箱內(nèi)外的水位一致，減少鋼套箱內(nèi)的水壓力，以免影響混凝土質(zhì)量。（5）導管在工作平臺上預先分段拼裝，吊放時再逐漸接長，下放時保持軸線順直。導管口下沉至底板后提升至距底板面層2040cm，然后用倒鏈固定在工作平臺上。澆注平臺結構見圖6.4-1所示。封底導管的布置要特別注意使混凝土在鋼管樁周圍和圍堰內(nèi)的流動順暢。封底前設置5個測點進行測點標高的測定，確保封底厚度基本一致。圖6.4-1澆注平臺結構示意圖（6）灌注封底混凝土時，導管底口距底板不應超過20cm，以確保導管埋深。導管使用之前，做氣密性試驗，合格才能投入使用。（7）封底混凝土從兩端往中間澆注，相鄰導管

22、間的水下砼灌注時應掌握好灌注時間（砼初凝前灌注）。導管在移至新位置時，應插入水下混凝土內(nèi)，并用自吸泵將導管內(nèi)的水抽干，再行灌注混凝土，以確?；炷两Y合的良好性（根據(jù)計算首盤混凝土方量，加工大型儲料斗，按水下混凝土灌注方法進行封底施工；根據(jù)現(xiàn)場實際情況，為方便施工，混凝土灌注采用從下游端開始依次倒移向上游前進施工）。（8）封底砼澆筑過程中，應勤測封底砼面的標高，測錘底部加焊一塊鋼板（20cm×20cm×1cm），提放測錘要緩慢，以免封底砼面的水泥漿被水過多地洗走；封底砼面的最終灌注高度應比設計提高3-5cm，封底混凝土具有一定強度（混凝土試塊試驗）后進行下一跨施工，確保履帶吊

23、在樁頂上施工不會擾動樁周混凝土。（9）灌注混凝土遵循“由低往高、由邊往中”的原則，在工藝上要求“保證不間斷供料，埋管足夠，逐管壓注。砼灌注過程中派專人用測錘每隔一段時間，測出砼表面標高，將原始資料記錄下來，隨時告訴現(xiàn)場值班技術員，用以指導各導管提升及下料，要求砼均勻上升，以免造成砼面高低偏差過大，同時，也避免導管埋置過淺而使導管懸空，砼澆注終結時，用測繩多方位測量深度，盡量保證砼表面平整度。6.5鋼套箱排水在與封底混凝土同等條件下養(yǎng)護的混凝土試件抗壓強度達到設計強度的100%后，用潛水泵對鋼套箱圍堰內(nèi)部進行排水，每小時排水量應控制在20m3左右。邊排水邊注意觀察鋼吊箱圍堰有無漏水及變形情況發(fā)生

24、，水全部排除后查看封底混凝土有無滲漏及鼓冒現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)不利情況應立即停止排水，視情況及時向圍堰內(nèi)部補水，然后匯報指揮部研究處理。為預防鋼套箱排水后由于外部水壓過大產(chǎn)生向內(nèi)變形，在排水過程中根據(jù)需要設置臨時內(nèi)支撐。內(nèi)支撐采取在鋼吊箱內(nèi)側焊接2I32b工字鋼圍檁，再在圍檁上用300mm×10mm鋼管做角撐。根據(jù)需要可將鋼套箱雙壁間的水排降至適當高度。6.6拆除鋼套箱懸吊系統(tǒng)及套箱回收首先拆除32精軋螺紋鋼吊桿，然后拆除護筒頂部的上橫梁及主梁工字鋼；最后拆除作為承重柱的樁基鋼護筒。鋼套箱分上、中、下三層，上兩層套箱拆除時按常規(guī)施工方法擰開左右及上下連接螺栓后即可用吊車吊起。根據(jù)現(xiàn)場實際情況

25、（水位、操作難易程度、成本）決定是否拆除回收下層鋼吊箱。7 鋼套箱質(zhì)量控制及檢驗標準7.1雙壁鋼套箱制作加工（1）加強焊接作業(yè)質(zhì)量控制。焊接作業(yè)人員必須持證上崗，焊縫質(zhì)量采用超聲波探傷或射線法檢查。（2）鋼套箱加工完畢后必須進行試拼裝。通過試拼裝，達到對缺陷早發(fā)現(xiàn)早治理的目的，杜絕質(zhì)量隱患。（3）進行水密性試驗通過水密性試驗，對缺陷之處進行修正。7.2雙壁鋼套箱沉放（1）加強鋼套箱偏位控制由于鋼套箱首節(jié)壁板定位控制著后續(xù)施工質(zhì)量，必須做到首節(jié)鋼套箱定位準確。（2）加強止水帶施工質(zhì)量控制止水帶必須嚴格按照設計要求填塞，盡量采用整條止水帶。受客觀條件限制必須連接時，可采用粘合搭接方法。（3）加強鋼套箱連接處質(zhì)量控制由于鋼套箱采用分節(jié)、分塊制作、下沉，下沉時各塊件間采用螺栓連接，因而為薄弱環(huán)節(jié)。螺栓連接必須緊固到位，全部螺栓擰緊后要求進行全面檢查，合格后方允許下沉。7.3封底混凝土封底混凝土必須按水下混凝土灌注工藝一次連續(xù)澆筑完成，對邊角處、圍壁處嚴格進行控制，防止空隙過大出現(xiàn)滲水、漏水現(xiàn)象。由于封底混凝土灌注面積過大，混凝土灌注過程中隨時探測頂面、地面標高，防止出現(xiàn)封底混凝土厚度薄厚不一、表面不平整現(xiàn)象發(fā)生。封底混凝土實測項目見表7.3-1。表7.3-1封