深水基礎無底鋼套箱圍堰施工工藝

NUM無底鋼套箱圍堰施工工藝1前言1.1工藝工法法概況橋梁深水基礎的的施工，施工工技術(shù)各有差差異，且各具具特色。無底底鋼套箱在深深水低承臺樁樁基礎的施工工中，得到了了廣泛的應用用。1.2工藝原理理無底鋼套箱相對對有底鋼套箱箱而言，去掉掉了底板系統(tǒng)統(tǒng)，鋼套箱側(cè)側(cè)面壁板直接接插入河床，并并通過吸泥下下沉至設計標標高，澆筑封封底混凝土后后，使嵌入河河床的鋼套箱箱與河床、共共同組成封閉閉的臨時隔水水結(jié)構(gòu)。工藝工法特點2.1無底鋼套套箱一般用于于低樁承臺施施工，此時水水中鉆孔樁施施工已經(jīng)完成成，可利用鉆鉆孔工作平臺臺及鋼護筒為為無底鋼套箱箱施工提供作作業(yè)平臺。2.2其結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)造簡單，下下沉施工干擾擾小，封底混混凝土直接與與河床接觸，套套箱豎向受力力小，壁板重重復利用率高高。2.3無底鋼套套箱下沉定位位難度大，封封底混凝土易易漏失，數(shù)量量不確定，套套箱圍堰需著著床，對河床床表面的地質(zhì)質(zhì)情況及大面面平整要求較較高。3適用范圍無底鋼套箱適用用于水深10m以內(nèi)，河床床易清淤吸泥泥，河床覆蓋蓋軟弱層較薄薄的低樁承臺臺的施工。4主要技術(shù)標準準《鐵路橋涵地基基和基礎設計計規(guī)范》（TB110002..5）《鐵路橋涵工程程施工質(zhì)量驗驗收標準》（TB110415）《鐵路橋涵施工工規(guī)范》（TB110203）《鐵路橋涵設計計基本規(guī)范》（TB110002..1）《公路橋涵施工工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50）《公路工程質(zhì)量量檢驗評定標標準》（JTGF880-1）《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)規(guī)范》（GB500017）5施工方法無底鋼套箱與有有底鋼套箱的的施工方法基基本相同，包包括墩位組拼拼和場外組拼拼兩種。不同同的是套箱定定位后，由大大型起吊設備備配合下沉套套箱至床上，并并通過高壓水水破土，吸泥泥機吸泥，使使套箱下沉至至河床中的設設計標高，施施工封底混凝凝土，套箱內(nèi)內(nèi)抽水機及內(nèi)內(nèi)支撐安裝，施施工承臺混凝凝土。6工藝流程及操操作要點6.1施工工藝藝流程具體施工工藝流流程見圖1。套箱加工套箱加工質(zhì)量檢查、試拼質(zhì)量檢查、試拼準備起吊設備套箱吊裝就位準備起吊設備套箱吊裝就位清基、吸泥下沉套箱下沉就位清基、吸泥下沉套箱下沉就位圍堰堵漏圍堰堵漏圍堰內(nèi)基地找平圍堰內(nèi)基地找平灌注封底混凝土灌注封底混凝土抽水、查堵漏洞、內(nèi)支撐安裝抽水、查堵漏洞、內(nèi)支撐安裝清理基坑、承臺施工清理基坑、承臺施工圖1無底鋼套套箱圍堰施工工工藝流程圖圖6.2操作要點點6.2.1無無底鋼套箱的的設計無底鋼套箱圍堰堰與有底鋼套套箱區(qū)別是無無底鋼套箱底底部直接落在在河床上。無無底鋼套箱主主要結(jié)構(gòu)由壁壁板、外圈梁梁、內(nèi)支撐、導導向架組成。根根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸寸、水深及經(jīng)經(jīng)濟性確定單單壁或雙壁。1水文地質(zhì)技技術(shù)參數(shù)的選選擇水深4m以上，河河床為硬土、卵卵石層或軟質(zhì)質(zhì)巖層采用鋼鋼（管）板樁樁圍堰；河灘灘淺基開挖不不穩(wěn)定土壤，或或在既有線旁旁開挖橋涵基基坑，采用鋼鋼筋混凝土圍圍堰；在水深深5～6m以上深水基基礎時，采用用雙壁鋼圍堰堰。2鋼套箱壁板板及加勁肋、支支撐系統(tǒng)技術(shù)術(shù)參數(shù)的選擇擇設計時按照抽水水作平臺時最最不利工況計計算，分別進進行受理參數(shù)數(shù)計算，最終終選擇壁板、加加勁肋、支撐撐系統(tǒng)等；圍圍堰考慮在墩墩位拼裝，受受起吊限制，考考慮分節(jié)分塊塊拼裝。3錨固定位系系統(tǒng)的選擇一般單壁鋼套箱箱施工時，鉆鉆孔樁鋼管平平臺均為固定定式，因此鋼鋼套箱的定位位均依靠鋼管管工作樁，錨錨錠較為簡單單，有以下兩兩種定位方式式：1）水流流速較較小時的簡易易定位措施。根據(jù)水流速度，計計算水流沖擊擊力，在鉆孔孔平臺每邊鋼鋼管支撐樁上上設置倒鏈葫葫蘆，鋼套箱箱邊下沉，邊邊用倒鏈葫蘆蘆調(diào)整，以調(diào)調(diào)整好套箱水水平位置。2）水流流速較較大時的定位位措施。當水流流速較大大時，水面以以上的水平定定位可以用設設置于鉆孔平平臺鋼管支撐撐樁上的倒鏈鏈葫蘆，對鋼鋼套箱進行水水平糾偏。水水面以下鋼套套箱底部的定定位則通過設設置于其下部部1/3處的錨纜調(diào)調(diào)整。4封底混凝土土選擇無底鋼套箱封底底混凝土選擇擇原則是當圍圍堰位于施工工最高水位時時，圍堰抽水水后封底混凝凝土在浮力作作用下不被破破壞。5主要檢算項項目及方法1）無底鋼套箱箱板入土深度度確定及驗算算無底鋼套箱壁板板為單壁結(jié)構(gòu)構(gòu)剛度較小，靠靠自身入土較較為困難，而而且入土過程程要確保均勻勻下沉，保證證平面高差不不超過20cm。圍堰入土土一般均要求求圍堰穿過覆覆蓋層，切入入河床巖層。圍圍堰入土深度度的計算原理理是圍堰加重重大于圍堰板板壁覆蓋層間間摩阻力。實實際施工時入入土主要靠在在套箱外部采采用長臂挖掘掘機進行挖砂砂，套箱內(nèi)采采用抓斗進行行水下?lián)粕埃僭倥浜细邏核脹_砂入土土下沉。入土深度計算：：取決于圍堰堰下沉力與摩摩阻力比值。圍堰下沉系數(shù)RR：2）封底混凝土土驗算。荷載取值：式中：——水的的容重；——計算水深；；——混凝土容重重；——封底混凝土土厚度。封底混凝土計算算可取1單元（寬取1m，高度去封封底混凝土的的計算厚度）計計算，將該單單元混凝土按按連續(xù)梁模式式用有限元分分析方法得出出封底混凝土土最大彎矩M。根據(jù)彎矩矩驗算封底混混凝土拉、剪剪應力應符合合要求。拉應力驗算：式中：M——封封底混凝土容容許彎矩；——封底混凝土土容許拉應力力；——封底混凝土土計算彎矩。剪應力驗算：式中：——封底底混凝土剪力力；——封底混凝土土剪切面積；；——容許剪應力力；3）鋼套箱抗浮浮計算。計算抗浮穩(wěn)定性性應考慮在計計算最高水位位條件下的浮浮力。式中：G——鋼鋼套箱自重、內(nèi)內(nèi)支撐自重、封封底混凝土中中、封底混凝凝土與鋼護筒筒握裹力（握握裹系數(shù)取10t/㎡）；F——鋼套箱所所受浮力；K——安全系數(shù)數(shù)，取1.1～1.2。浮力計算時應注注意：（1）浮力計算算若扣除鋼護護筒排開水的的體積產(chǎn)生的的浮力，這時時G不計算樁重重和鋼護筒重重，只計算封封底混凝土與與鋼護筒握裹裹力。（2）若封底混混凝土按安全全面積計算，G算入，但不不計算封底混混凝土與鋼護護筒握裹力。但但應對握裹力力、樁重和鋼鋼護筒重進行行比較，取最最小值。4）錨錠系統(tǒng)驗驗算。錨錠按水流力、風風力的最不利利組合確定定定向所需錨錠錠力。6.2.2鋼鋼套箱加工1鋼套箱壁板板加工制造按照設計圖紙在在加工場加工工成分塊，并并進行編號。加工精度要求：：根據(jù)套箱結(jié)構(gòu)的的受力要求，保保證每層水平平肋板在同一一高程很關(guān)鍵鍵，加工時其其偏差不得大大于2mm，保證在拼拼裝階段能夠夠順利對接。每個壁板塊段加加工完成后均均單獨進行檢檢驗，其加工工精度要求如如下：表1壁板加工工精度序號項目允許偏差1寬度方向尺寸±15mm2壁板厚度±2mm3外形對角線±20mm4高度方向0，-30mmm2鋼套箱內(nèi)支支撐系統(tǒng)加工工制造根據(jù)現(xiàn)場的吊裝裝能力，對內(nèi)內(nèi)支撐進行分分塊；按照設設計圖紙在加加工場加工成成分塊，并進進行編號。加工精度：根據(jù)據(jù)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)的受力要求求，保證塊之之間頂、底層層內(nèi)支撐鋼管管在同一高度度很關(guān)鍵，加加工時其偏差差不得大于2mm，保證在拼拼裝階段能夠夠順利對接。每個內(nèi)支撐塊段段加工完成后后均單獨進行行檢驗，其加加工精度要求求如下：表2內(nèi)支撐加工工精度序號項目允許偏差1平面長寬尺寸±20mm2高度方向尺寸±5mm3鋼套箱整體體吊裝、分節(jié)節(jié)吊裝鋼套箱整體吊裝裝：當鋼套箱箱平面尺寸較較小，重量較較輕時?？梢砸圆捎酶〉趸蚧蚶|索吊整體體起吊。在岸岸邊組拼鋼套套箱，氣囊頂頂升后牽引下下水，或在岸岸邊滑道上拼拼裝鋼套箱，拼拼裝完畢，借借助滑移設備備滑移入水。用用推輪將鋼套套箱推至浮吊吊作業(yè)區(qū)，然然后用浮吊或或纜索吊起吊吊鋼套箱下沉沉就位。鋼套箱分節(jié)吊裝裝：當鋼套箱箱整體重量較較重，高度較較高時，可以以在岸上分節(jié)節(jié)組拼，然后后采用浮吊或或纜索吊分節(jié)節(jié)吊裝。4鋼套箱墩位位處分塊組拼拼利用現(xiàn)有墩位鉆鉆孔平臺作為為拼裝鋼套箱箱時的支撐。在在墩位平臺上上拼裝鋼套箱箱，接高鉆孔孔灌注樁鋼護護筒，在其頂頂面設起吊分分配梁，再由由起吊系統(tǒng)滑滑車組起吊鋼鋼套箱。并將將鋼套箱臨時時吊掛于鋼護護筒支撐牛腿腿上。拆除墩墩位平臺，解解除臨時吊掛掛，由起吊滑滑車組將鋼套套箱緩緩下沉沉就位。然后后轉(zhuǎn)換吊點，由由多根吊桿將將鋼套箱吊掛掛于鋼護筒支支撐鋼牛腿上上。5鋼套箱水密密試驗鋼套箱每個分塊塊加工完成后后，應進行煤煤油滲透試驗驗。即用刷子子在焊縫兩側(cè)側(cè)刷上石灰水水，待其干后后在圍堰內(nèi)側(cè)側(cè)焊縫刷上煤煤油，等30～60min后察看圍堰堰外側(cè)是否有有煤油痕跡。試驗檢查不合格格的部位應進進行補焊并報報告監(jiān)理工程程師，補焊后后還須進行復復驗，合格后后才能進入。鋼鋼套箱壁板在在現(xiàn)場拼裝完完成為整體后后，對現(xiàn)場拼拼裝焊縫同樣樣要求進行煤煤油滲透試驗驗，保證套箱箱壁板整體密密水性能。6.2.3鋼套套箱的測量放放線用全站儀或經(jīng)緯緯儀在平臺上上將該墩的縱縱橫軸線放出出，并標示于于作業(yè)平臺上上。在鋼套箱箱的外壁板上上標示出鋼套套箱的中心線線，下放過程程中，嚴格控控制壁板中心心與平臺上標標示的縱橫軸軸線對齊。6.2.4鋼鋼套箱下沉1鋼套箱下沉沉根據(jù)地質(zhì)資料及及實測情況，探探明淤泥的厚厚度。為減少少圍堰著床后后的吸泥工作作量，在圍堰堰著床前可以以先用挖泥船船清淤，待無無底鋼套箱著著床后，再用用高壓水管和和吸泥機出土土下沉。無底鋼套箱河床床以下部分除除土下沉的主主要設備為吸吸泥機和與之之配套的風壓壓機。當鋼套套箱圍堰精密密著床后，即即進行吸泥下下沉。當水深較小時，用用高壓水破土土，砂石泵吸吸泥；當水深深較深時，用用高壓水破土土，2臺φ273空氣吸泥機機吸泥(管徑及臺數(shù)數(shù)根據(jù)土質(zhì)情情況確定)；后期，當當刃尖進入黏黏土層下沉較較慢時，增加加鉆吸機出土土吸泥。施工工中因下沉系系數(shù)太小，自自重下沉難的的問題，可在在套箱的頂部部采用多臺千千斤頂加載的的方法助沉。直直至沉入需要要的河床土層層及標高。吸吸泥時注意要要由鋼套箱的的周邊往中心心均勻出土，以以使鋼套箱圍圍堰均勻下沉沉。2鋼套箱下沉沉時的糾偏措措施鋼套箱下沉過程程中，要采用用多次測量和和系統(tǒng)比較的的方法確定鋼鋼套箱的下沉沉情況，測定定節(jié)段基準點點的坐標，求求得各軸線偏偏移、底中心心偏移、刃腳腳高程、扭角角、傾斜等鋼鋼套箱觀測資資料，指導鋼鋼套箱接高下下沉和糾偏的的實施。常用的糾偏方法法有三種：1）圍堰內(nèi)偏挖挖。在刃腳較較高一側(cè)多挖挖土，在圍堰堰下沉的同時時把傾斜糾正正過來。2）偏心壓重。在在圍堰頂面較較高的一側(cè)壓壓重，可利用用鋼軌進行懸懸吊壓重，以以糾正其傾斜斜。3）堰外挖土或或填土。在圍圍堰較高的一一側(cè)挖土，以以減小摩擦力力；在低的一一側(cè)填土增加加其摩擦力，通通過多次調(diào)整整，使圍堰恢恢復到設計位位置。6.2.5鋼套套箱的定位1水流流速較較小時的簡易易定位措施根據(jù)水流速度，計計算水流沖擊擊力，在鉆孔孔平臺每邊鋼鋼管支撐樁上上設置倒鏈葫葫蘆，鋼套箱箱邊下沉，邊邊用倒鏈葫蘆蘆調(diào)整，以調(diào)調(diào)整好套箱水水平位置。2水流流速較較大時的定位位措施當水流流速較大大時，水面以以上的水平定定位可以用設設置于鉆孔平平臺鋼管支撐撐樁上的倒鏈鏈葫蘆，對鋼鋼套箱進行水水平糾偏。水水面以下鋼套套箱底部的定定位則通過設設置于其下部部1/3處的錨纜調(diào)調(diào)整。6.2.6無底底鋼套箱基底底處理1無底鋼套箱箱河床清淤當鋼套箱通過出出土下沉至設設計位置，在在進行封底混混凝土前，要要用高壓水管管和吸泥機在在鋼套箱內(nèi)側(cè)側(cè)徹底清除河河床沉淀下的的淤泥，以免免影響封底混混凝土的質(zhì)量量。2鋼套箱封底底混凝土施工工當河床基巖裸露露，高低不平平時，可對其其進行二次封封底：第一次次先找平，再再進行第二次次澆注；封底底混凝土施工工采用垂直導導管法灌注水水下混凝土，一一般情況下，由由于封底混凝凝土面積較大大，可以進行行分倉，分次次灌注封底混混凝土，詳見見“2.4有底鋼套箱箱施工工藝”。6.2.7鋼套套箱抽水及內(nèi)內(nèi)支撐安裝1已安裝內(nèi)支支撐的整體吊吊裝、分節(jié)吊吊裝鋼套箱抽抽水對于已安裝內(nèi)支支撐的整體吊吊裝、分節(jié)吊吊裝的鋼套箱箱，當封底混混凝土強度達達到設計強度度后。即可封封閉鋼套箱上上所設的連通通管，進行抽抽水施工。若若在承臺施工工中，內(nèi)支撐撐對其有礙，則則需對內(nèi)支撐撐進行置換(一般在鋼套套箱設計時，內(nèi)內(nèi)支撐要略高高于承臺頂50cm左右，盡量量避開承臺位位置)。2墩位處分塊塊組拼的鋼套套箱抽水及內(nèi)內(nèi)支撐安裝于墩位處分塊組組拼的鋼套箱箱，當封底混混凝土強度達達到設計強度度后，即可封封閉鋼套箱上上所設的連通通管，進行抽抽水施工。根根據(jù)鋼套箱內(nèi)內(nèi)支撐的設計計位置，可以以將底層的內(nèi)內(nèi)支撐用鋼絲絲繩先下沉至至封底混凝土土上，并將鋼鋼絲繩引出；；然后抽水，當當抽水至第一一層內(nèi)支撐時時，停止抽水水，安裝第一一層內(nèi)支撐，接接著抽水安裝裝第二層內(nèi)支支撐，直至內(nèi)內(nèi)支撐安裝完完畢，將套箱箱內(nèi)水抽干，進進行承臺施工工。6.2.8鋼鋼套箱的拆除除在橋墩灌注出水水面后，鋼套套箱在承臺頂頂面50cm以上部分可可拆除回收。根根據(jù)浮吊或纜纜索吊機的起起吊重量可分分段切割后整整體吊出或分分塊切割解體體起吊拆除。其其具體方法是是：1拆除套箱內(nèi)內(nèi)、外相干的的物件，鑿開開吊耳眼孔，由由潛水工在外外壁板用潛水水氧電弧切割割作業(yè)來實現(xiàn)現(xiàn)。2當切割完畢畢，由潛水工工再進行一次次檢查外壁板板割縫，確認認無一漏割后后，再由潛水水工掛好吊鉤鉤，待潛水工工及設備撤離離安全地點后后，全面進行行水域檢查，確確認無一障礙礙后起吊，運運至岸上。當套箱較小時，在在套箱加工時時可在承臺頂頂面以上20cm位置處分節(jié)節(jié)，此處采用用螺栓連接，拆拆除時由潛水水工擰掉螺栓栓即可。7勞動力組織無底鋼套箱圍堰堰施工人員配備備見表3。表3無底鋼套箱箱圍堰施工所所需勞動力序號工種人數(shù)序號工種人數(shù)1技術(shù)員26電工22領工員27電焊工63起重工48鉗工34潛水員39船工85測量工310普工128主要機具設備備無底鋼套箱圍堰堰施工的順利利進行很大程程度決定于施施工機械的選選擇，當決定定選用何種機機械時，需考考慮現(xiàn)場條件件。主要機械械設備見表4。表4無底鋼套套箱圍堰施工工機具設備表表序號機械及設備名稱稱規(guī)格及型號單位數(shù)量備注1等離子切割機LGK-8臺12電焊機臺63汽車吊16t臺14頂桿自制支45射水設備臺6交通船艘7吸泥設備臺8拋錨船艘根據(jù)實際需要選選用9浮吊艘110駁船艘111拖船艘112卷揚機、滑車組組數(shù)量根據(jù)需要確確定13千斤頂臺數(shù)量根據(jù)需要確確定9質(zhì)量控制9.1易出現(xiàn)現(xiàn)的質(zhì)量問題題9.1.1在在加工拼裝過過程中，焊縫縫質(zhì)量不合格格；9.1.2鋼鋼套箱下沉過過程中，偏離離設計值。9.2保證措施施9.2.1焊焊縫檢驗措施施1外觀檢驗。所所有焊縫均應應冷卻后進行行外觀檢查，并并填寫檢查記記錄。所有焊焊縫不得有裂裂紋、未熔合合、夾渣、未未填滿及漏焊焊等缺陷，不不得有外觀檢檢查不合格的的焊接件，在在未返修合格格前不得進入入下一道工序序。2內(nèi)部質(zhì)量檢檢查。對鋼吊吊箱下方吊點點位置的受力力焊縫應沿焊焊縫進行全長長超聲波探傷傷，質(zhì)量等級級要求為I級。3對加工件的的各條焊縫要要求進行密水水試驗。9.2.2常用用的糾偏方法法有三種：1圍堰內(nèi)偏挖挖。在刃腳較較高一側(cè)多挖挖土，在圍堰堰下沉的同時時把傾斜糾正正過來。2偏心壓重。在在圍堰頂面較較高的一側(cè)壓壓重，可利用用鋼軌進行懸懸吊壓重，以以糾正其傾斜斜。3堰外挖土或或填土。在圍圍堰較高的一一側(cè)挖土，以以減小摩擦力力；在低的一一側(cè)填土增加加其摩擦力，通通過多次調(diào)整整，使圍堰恢恢復到設計位位置。10安全措施10.1主要要安全風險分分析10.1.1現(xiàn)場大型設設備操作使用用過程中，出出現(xiàn)安全事故故；10.1.2水上作業(yè)，施施工船舶作業(yè)業(yè)，通航時安安全事故；10.1.3在施工過程程中，施工水水域其他船舶舶通過時的安安全事故。10.2保證證措施10.2.1施施工現(xiàn)場內(nèi)的的管理人員、特特種作業(yè)人員員必須持證上上崗，對電工工、焊工、塔塔吊、起重工工等工人還要要進行培訓、考考核，要求持持相關(guān)證件上上崗。10.2.2大大型浮吊、纜纜索吊等專用用設備操作應應按安全作業(yè)業(yè)規(guī)程嚴格進進行，上崗前前必須經(jīng)過專專門培訓，考考核合格后方方可上崗。10.2.3對對安全設施、設設備、防護用用品等要嚴格格進行檢查驗驗收。10.2.4加加強現(xiàn)場安全全管理。