大橋雙壁鋼圍堰施工技術(shù)論文

1、大橋雙壁鋼圍堰施工技術(shù)論文1 橋墩總體施工方案湘桂鐵路擴能改造工程永州湘江 1 號特大橋共 5 個水中墩： 2 號6 號墩，其中 3 號墩因處于通航孔深水區(qū)，采用雙壁鋼圍堰施工外，其余墩位因處于淺水區(qū)，采用筑島沉井法施工。 3 號墩雙壁鋼圍堰按圓形設(shè)計，鋼圍堰外徑 22 8m，內(nèi)徑 20 8m，壁厚 1 0m，高 14m， 分 4 節(jié)（第 1 節(jié)鋼圍堰重 4806t、第 2 節(jié)重 4645t、第 3 節(jié)重 3998t、第 4 節(jié)重 33 86t），第 1 節(jié)高度為 3 2m，后 3 節(jié)高度均為 3 6m，每節(jié)之間焊接。 鋼圍堰中間通過環(huán)向縱向骨肋及角鋼連接支撐， 每節(jié)沿圓周方向又分為 8 塊，

2、 各塊大拼時焊聯(lián)。 按極限承載力進行鋼圍堰設(shè)計， 根據(jù)計算受力大小確定構(gòu)件截面及疏密布置， 嚴(yán)格控制圍堰鋼材用量，實際主體總重為 156t 。鑒于 5 號、 6 號墩采用筑島沉井法施 工，在緊臨 5 號6 號墩下游，利用 5 號、 6 號墩筑島坡腳為基礎(chǔ)， 通過進一步筑島加高， 設(shè)置鋼圍堰底節(jié)拼裝平臺， 在拼裝平臺上拼裝底節(jié)圍堰； 拼裝完成利用下游水電站蓄水功能提高水面標(biāo)高， 圍堰自浮，用拖船配合運至 3 號墩位處；因 3 號墩靠近衡陽岸，在岸側(cè)上下 游設(shè)置 2 處錨點，輔以混凝土錨碇、拖船初步定位圍堰；圍堰底節(jié)浮 于水面， 依次接高其余各節(jié)， 接高過程中采用在圍堰刃腳灌注混凝土、 在圍堰空腔

3、內(nèi)灌水等方式輔助圍堰下沉， 以保證圍堰拼接操作高度在 水面 2m以上，在圍堰刃腳落入河床之前通過預(yù)先設(shè)置的錨索調(diào)整圍第 1 頁 共 8 頁堰位置使之滿足施工要求， 下沉到位后清基， 然后安裝鋼護筒進行封底。2 雙壁鋼圍堰施工技術(shù)2 1 鋼圍堰制造2 1 1 鋼圍堰配料下料鋼圍堰每節(jié)分 8 個段，每段內(nèi)圍壁展開長開 長 8875mm。 內(nèi) 、 外 圍 壁 分 別 用8089 6mm，外圍壁展 8090mmx1500mmx5m、m8900mmx1500mmx5板沿高度方向?qū)?，長、寬及對角線偏差控 制在1mm。采用電弧焊進行對接，滲透試驗進行檢驗，合格 后方可下料。下料應(yīng)保證切割線準(zhǔn)確和預(yù)留的切割

4、量和收縮量。2 1 2 鋼圍堰骨肋拼裝焊接骨肋與鋼板通過大量的連續(xù)貼角焊連接， 通過對稱施焊和控制焊 接電流的方式來控制焊接變形，焊后產(chǎn)生的焊接變形采用火焰調(diào)整。采用拼裝胎模控制骨肋的位置尺寸， 以及各節(jié)段的骨肋在同一條直線 上，同時各骨肋兩端預(yù)留約 300mm不焊，以便骨肋對接時調(diào)整。各節(jié) 段制造嚴(yán)格控制外形尺寸， 以確保后續(xù)的拼裝質(zhì)量， 不允許隨意在表 面打火焊附件，吊裝、翻身時要采取保護措施。2 1 3 鋼圍壁節(jié)段內(nèi)焊接鋼圍壁節(jié)段內(nèi)焊接時， 首先將外圍壁鋼板平鋪在胎模上橫向?qū)?（先焊單面） ，在胎模反面設(shè)反拉裝置，確保鋼板與胎模密貼。其次安裝桁架， 為確保桁架的間距準(zhǔn)確以便節(jié)段對接，

5、在胎模上設(shè)桁架定位板。桁架橫肋骨與面板兩端留出 200mm不焊（只針對底節(jié)） ，以便第 2 頁 共 8 頁對接焊時調(diào)整。 然后安裝縱向肋， 縱向肋上的角鋼槽口要在拼裝前開 好， 在胎模上設(shè)縱骨定位裝置， 確?？v向骨肋間距準(zhǔn)確以便節(jié)間對接。 最后將內(nèi)圍壁壁板吊到桁架上利用周邊法蘭銷定位， 在內(nèi)圍壁上設(shè)若 干可調(diào)拉桿調(diào)整面板與骨肋密貼， 無誤后施焊。 焊接時注意焊接順序， 多人同向焊接，不允許對角焊。焊后檢驗、調(diào)形。節(jié)段各骨肋焊完后 必然產(chǎn)生焊接變形， 可將焊完后的節(jié)段再吊到胎模上檢驗， 檢查節(jié)段 與胎形的密貼狀況， 以及由于變形而造成的聯(lián)結(jié)法蘭栓孔與定位銷孔 的錯位，根據(jù)檢測的結(jié)果定調(diào)形方案。拼

6、焊質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)為：上、下隔艙板對齊，各相鄰水平環(huán)形板對齊，上、下豎向肋角必須和水平環(huán)形板焊牢。相鄰塊件外壁板對接應(yīng)準(zhǔn)確，錯差不大于 1mm，接縫縫隙02mm，可采用對接焊、 搭接焊或貼板焊接， 但必須滿焊并保證水密。 所有壁板和隔艙板的工地焊縫， 都應(yīng)作煤油滲透試驗， 不合格者應(yīng)將 焊縫鏟除重焊。2 1 4 鋼圍堰預(yù)拼雙壁鋼圍堰底節(jié)為頂節(jié)接高的基準(zhǔn)， 底節(jié)尺寸的拼裝質(zhì)量直接影 響到中間節(jié)的拼裝質(zhì)量， 因此要求各節(jié)必須進行整體預(yù)拼。 預(yù)拼前搭 建臨時支撐點平臺， 用水平儀抄平后作為大拼基礎(chǔ)， 在支撐平臺上設(shè)置若干內(nèi)圍壁限位板作為定位用， 拼裝時 50t 履帶吊配合。 底節(jié)各單元件分別吊到支撐平臺

7、上預(yù)拼， 調(diào)整對接焊縫的間隙及位置， 預(yù)拼檢 查合格后編號。預(yù)拼支撐平臺見圖 4。每節(jié)鋼圍堰拼裝完成后，整體 尺寸應(yīng)與設(shè)計要求相符，允許偏差應(yīng)符合規(guī)定：平面直徑偏差 D 800（D 為直徑） ；頂平面相對高差，全圍堰為 20mm，井第 3 頁 共 8 頁箱相鄰點為 10mm；井箱厚度偏差 1 5mm。2 2 鋼圍堰浮運2 2 1 鋼圍堰錨點和定位錨設(shè)置在 3 號墩第 1 節(jié)鋼圍堰共設(shè)置 3cm厚鋼板錨栓塊 5 個（作為鋼圍 堰錨點） ，其中上游 3 個，下游 2 個。錨栓塊設(shè)置于第 1 節(jié)鋼圍堰頂 部以下 80cm處鋼圍堰環(huán)向加勁板上，并將與錨栓塊連接附近的鋼圍 堰面板進行加強， 以保證加強板

8、焊接質(zhì)量。 錨栓塊焊接完成后對焊縫 用煤油作滲漏檢查。在 3 號墩上、下游河岸 200m處挖坑各埋置 1 個重約 10t 的混凝土錨，河中上游 150m拋置 2 個 10t 混凝土錨、下游 100m處拋置 1 個 5t 混凝土錨。每個錨用直徑 28mm鋼絲繩作吊索，用直徑 16mm鋼絲繩拴住油桶作浮標(biāo)。2 2 2 水下炸礁和墩位清理因 3 號墩承臺大部分埋置于基巖面以下， 其基坑需采取水下爆破技術(shù)。 根據(jù)承臺尺寸標(biāo)高和鋼圍堰設(shè)計確定炸礁尺寸： 炸礁后基坑底標(biāo)高為承臺底標(biāo)高以下 2 5m，炸礁平面尺寸直徑 26m。在即將浮運鋼圍堰至 3 號墩位前， 對 3 號墩進行墩位水下基坑清理： 在 3 號

9、墩上、下游正前方 30m設(shè)浮標(biāo)， 用挖掘機清理 3 號墩位基坑里殘存的碴和卵 石，如需要再用吸泥機進行補清。2 2 3 第 1 節(jié)鋼圍堰拼焊浮運利用橋址區(qū)豐富的卵石，在緊臨 5 號6 號墩筑島區(qū)下游淺水區(qū)通過筑島設(shè)置拼裝平臺（拼裝平臺標(biāo)高為 83m），拼裝平臺與墩位筑島區(qū)順接， 并做好平臺臨時設(shè)施及應(yīng)急措施。 第 1 節(jié)鋼圍堰分塊進行第 4 頁 共 8 頁拼焊， 對稱把已編號的分塊進行吊拼焊接， 并做滲漏檢查和水密試驗檢驗， 確保圍堰密不透水。 鋼圍堰浮運前協(xié)調(diào)將下游浯溪水利水電樞 紐工程水位漲到 84 3m以上時，鋼圍堰能自然浮起，局部有阻力時 用長臂鉤機掏挖卵石以降低筑島島面標(biāo)高， 用拖船

10、把鋼圍堰拖出拼裝平臺至 3 號墩位處（其在 3 號墩吃水深度約為 1 25m），使用定位錨上纜繩將鋼圍堰進行初步固定。 第 1節(jié)鋼圍堰浮運就位后， 將 4 號墩5 號墩墩間筑島挖除，作為臨時通行航道。2 3 鋼圍堰接高鋼圍堰接高時進行對稱拼裝， 第 1 節(jié)鋼圍堰完全固定后， 第 2 節(jié)的第 1、第 2 塊需同時對稱拼裝在第 1 節(jié)上面，然后其他各塊同樣對稱地拼裝在上面， 待第 2 節(jié)鋼圍堰全部拼裝完畢后， 向鋼圍堰內(nèi)刃腳位置處灌注 C25 混凝土，方量約 40m3。待混凝土達到設(shè)計強度后， 向各個艙內(nèi)均勻加水， 保證鋼圍堰均勻下沉， 待鋼圍堰下沉至露出水面 2m時，停止往艙內(nèi)注水，準(zhǔn)備進行第

11、3 節(jié)鋼圍堰的拼裝。第 3 節(jié)的第 1、第 2 塊同時對稱拼裝在第 2 節(jié)上面，然后其他各塊同樣對稱地拼裝在上面， 待第 3 節(jié)鋼圍堰全部拼裝完畢后， 向鋼圍堰內(nèi)均勻加水，使之均勻下沉。如此進行第 4 節(jié)拼裝。2 4 鋼圍堰就位鋼圍堰接高并注水下沉過程中， 在刃腳落入基坑前， 動態(tài)調(diào)整鋼 圍堰位置確保鋼圍堰定位偏差基本滿足要求， 直到使刃腳即將進入基 坑后， 繼續(xù)向鋼圍堰隔艙內(nèi)加水加重， 用吸泥機吸泥配合鋼圍堰下沉， 通過不對稱加水、 吸泥進一步對鋼圍堰位置進行糾偏， 使鋼圍堰繼續(xù)第 5 頁 共 8 頁下沉直至刃腳整個支承在基坑底部設(shè)計標(biāo)高處。 雙壁鋼圍堰落底的允 許偏差應(yīng)符合下列規(guī)定： 圍堰

12、底面平均高程符合設(shè)計規(guī)定， 圍堰最大傾斜度不大于圍堰高度的 1 50， 圍堰頂、 底面中心位移不大于 25cm再加圍堰高度的 1 50，平面扭轉(zhuǎn)角不大于 2 度。下沉到位后采用吸 泥機吸凈鋼圍堰內(nèi)殘留淤泥、石碴及卵石等，并檢查刃腳處情況，為 鋼圍堰封底做好準(zhǔn)備工作。2 5 鋼圍堰封底2 51鋼圍堰封底厚度設(shè)計 3 號墩鋼圍堰封底混凝土厚度 25m， 理論封底混凝土方量 900m3。因整個鋼圍堰支承在炸礁后基坑底部， 底部為完整基巖面（清理干凈） ，理論上封底混凝土與基巖面密貼且 形成整體，圍堰抽水后不存在封底混凝土豎向浮力和彎曲應(yīng)力問題。按最不利情況， 封底混凝土在鋼圍堰及鋼護筒形成的樁的反力

13、下， 承受鋼圍堰抽水后產(chǎn)生的上浮力，圍堰內(nèi)共 10 根直徑 2 1m鋼護筒，最大水頭差按 9m計（實際施工水位 82m，承臺底標(biāo)高 74 6m）。圍堰 豎向抗力合力包括鋼圍堰刃腳混凝土和滿水自重、 封底混凝土與鋼護 筒摩擦力、封底混凝土自重 3 部分，其豎向抗力大于 1 2 倍豎向浮 力，圍堰穩(wěn)定性滿足要求。封底混凝土彎曲應(yīng)力取 1m寬單元、按偏 安全簡支近似計算，跨度取 7 0m （樁與樁或圍堰最大間距） ，驗算彎曲應(yīng)力為 0 88MPa， 小于 0 96MPa， 滿足要求。2 5 2 鋼圍堰封底混凝土灌注鋼圍堰封底混凝土采用垂直導(dǎo)管法灌注， 其與鉆孔樁灌注基本相 同，所不同的是鋼圍堰底面積

14、較大，采用多根導(dǎo)管依次灌注。根據(jù)鋼第 6 頁 共 8 頁圍堰封底面積 373m2和每根導(dǎo)管的作用半徑 3m，在鋼圍堰內(nèi)均勻布設(shè) 12 根導(dǎo)管，以便控制灌注混凝土量。導(dǎo)管間距為 5m左右，混凝土流動坡度不陡于 1 5，每根鋼護筒布 1 根導(dǎo)管且置于鋼護筒之間。 由于混凝土生產(chǎn)量所限， 各導(dǎo)管不可能一次同時灌注時， 采取逐根從 周邊至中間的順序灌注。 鋼圍堰封底混凝土灌注前， 在沉井內(nèi)垂直放 入內(nèi)徑 320mm的鋼制導(dǎo)管，導(dǎo)管底部距基底面 200250mm，導(dǎo)管頂 部與漏斗相接，漏斗與具有一定容量的混凝土儲倉相接。灌注前，把 漏斗、儲倉裝滿混凝土。在一切準(zhǔn)備工作就緒后，打開導(dǎo)管閥門，此 時導(dǎo)管內(nèi)的

15、空氣和水在混凝土的重壓下由導(dǎo)管底口排出， 瞬間混凝土 通過導(dǎo)管壓向基底， 在導(dǎo)管周圍堆成一個平坦的混凝土圓錐體， 將導(dǎo) 管底口埋住使水不能從底口進入導(dǎo)管。 繼而使混凝土通過導(dǎo)管源源不 斷地灌入錐體內(nèi)。隨著導(dǎo)管的提升，混凝土在水下攤開和升高，直至達到設(shè)計標(biāo)高。 封底完成后可摘掉錨繩， 待封底混凝土達到一定強度 后，抽出鋼圍堰內(nèi)水，對承臺范圍內(nèi)封底混凝土進行整平，并上鉆機進行沖孔作業(yè)。2 6 鋼圍堰施工保證措施鋼圍堰施工過程中， 需建立完善的安全保障體系和施工過程各環(huán) 節(jié)的安全應(yīng)急預(yù)案， 并從資金上保證各項安全措施的有效實施。 鋼圍 堰吊裝、安裝過程中，需統(tǒng)一指揮、信號明確，嚴(yán)禁多人指揮。鋼圍堰組拼或定位時，設(shè)置纜風(fēng)繩并下錨固定，在錨碇路線上設(shè)浮標(biāo)；保證拼裝平臺的刃腳支墊和分塊的支撐牢靠， 吊拼的分塊拉纜風(fēng)繩， 防 止擺動時碰撞已就位的分塊；拼裝就位打好支撐，拉好纜風(fēng)繩后，吊第 7 頁 共 8 頁機方可松鉤；吊起圍堰用的起重設(shè)備須經(jīng)事前檢驗合格后方準(zhǔn)使用；起吊下沉過程應(yīng)分步進行， 力求圍堰下放均勻平穩(wěn)； 圍堰的下沉宜選 在水流平穩(wěn)、天氣晴朗、風(fēng)力不大的時間進行；在圍堰起吊下