淮河特大橋主橋大型深水基礎(chǔ)鋼套箱圍堰施工工法

京滬高速鐵路淮河特大橋主橋大型深水基礎(chǔ)雙壁鋼套箱圍堰施工工法關(guān)鍵詞：特大橋、深水基礎(chǔ)、鋼套箱、施工工藝中鐵12局京滬13項目部李江峰1、引言京滬高速鐵路是我國《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》中投資規(guī)模最大、技術(shù)含量最高的一項工程，也是我國第一條具有世界先進水平的高速鐵路，正線全長約1318km，橋梁長度約1140km，大量的深水大跨徑橋梁建設(shè)快速發(fā)展，采納先進的施工技術(shù),在保證平安、質(zhì)量的前提下，達到節(jié)約投資、縮短工期,又快、又好的建設(shè)好京滬高速鐵路是我們的目標(biāo)。京滬高速鐵路淮河特大橋主橋位于安徽省蚌埠市境內(nèi)，工程起訖里程為DK837+308.65～DK837+806.26,橋址位于黃淮河沖擊平原，區(qū)內(nèi)地層上部為黏性土及砂類土，下伏基巖為燕山期混合花崗巖。共有6個水中主橋墩（2106#～2011#），承臺采納矩形承臺，承臺尺寸：15.2m×13.6m×4.0m，橋墩為圓端形變截面實體墩，梁部為（48+5×80+48）m連續(xù)梁，淮河流速快、洪水期的落差最大為10m,經(jīng)過探討確定全部采納雙壁鋼套箱圍堰2、工法特點2.1．雙壁鋼套箱圍堰既可作為承臺施工的隔水措施,同時又作為承臺施工的外模。2.2.雙壁鋼套箱圍堰剛度好,施工簡便,在接縫位置進行焊接即可形成剛勁牢靠的防水結(jié)構(gòu)。2.3.雙壁鋼套箱圍堰施工下沉用水下吸泥法進行,不須要大量的機械設(shè)備，施工方法簡便,降低成本,從而加快施工進度。3、適用范圍雙壁鋼套箱圍堰適用于深水承臺施工,特殊是采納鋼護筒定位的鉆孔灌注樁基礎(chǔ),可在鋼套箱下沉過程中利用鋼護筒作為套箱的定位、導(dǎo)向和固定設(shè)施適用。本工法中圍堰的下沉就充分利用了承臺中的8根鋼護筒。4、工藝原理通過對橋址區(qū)地質(zhì)、水文狀況的分析,對雙壁鋼套箱圍堰穩(wěn)定性、抗浮力、自身剛度等進行檢算,從而設(shè)計出滿意要求的鋼套箱,利用臨時施工平臺進行組裝,吊裝支撐系統(tǒng)下沉,下沉到位后進行分倉封底,從而達到套箱內(nèi)無水,實現(xiàn)承臺干施工的目的。5、施工工藝流程及操作要點5.1工藝流程詳細步驟見圖1。5.2.操作要點5.2.1鉆孔灌注樁施工完畢,拆除原承臺外圍的阻礙鋼套箱圍堰側(cè)模下沉的鋼管樁及平臺平聯(lián)部分,保留平臺鋼套箱圍堰中間的部分,再用長臂挖掘機找平承臺外圍的河床部位,防止在鋼套箱下沉到位時,有較大的石頭或起伏過大的河床對頂住鋼套箱圍堰局部而發(fā)生傾斜。部分平臺的拆除與測量等打算工作穿插進行。鋼套箱圍堰外側(cè)的平臺最外側(cè)兩排鋼管樁應(yīng)予以保留和補充;同時,剩余平臺在樁基鋼護筒上口按支架吊點系統(tǒng)要求進行縱橫向工字鋼連接,將承臺點全部轉(zhuǎn)移到鋼護筒上。5.2.2.鋼套箱圍堰加工與試拼裝鋼套箱圍堰由側(cè)板、吊裝支撐系統(tǒng)、導(dǎo)向定位系統(tǒng)及分隔倉組成。按設(shè)計要求在專用加工場地由專業(yè)人員進行加工,加工完成后,首先在加工場地內(nèi)試拼裝,檢驗產(chǎn)品加工質(zhì)量,如剛度、平整度、接縫錯臺、接縫嚴(yán)密性等是否滿意要求,假如不滿意,必需修整再次試拼裝,直到達要求后,方可拆除,分塊通過平板車運輸至水中作業(yè)臺上。.鋼套箱圍堰下沉的主要工序鋼套箱圍堰下沉依次為:拼裝側(cè)模的第一節(jié)→在側(cè)模內(nèi)側(cè)焊接導(dǎo)向定位系統(tǒng)→在平臺上安設(shè)吊點支架→拆除原承臺外圍的鋼管樁及阻礙鋼套箱圍堰側(cè)模下沉的平臺部分→下沉第一節(jié)鋼套箱→拼裝及下沉其次節(jié)側(cè)模→拼裝及下沉第三節(jié)側(cè)?！囱b及下沉第四節(jié)側(cè)?！鸪脚_及拔除平臺內(nèi)的鋼管樁→水下混凝土封底→邊抽水邊焊接圍堰內(nèi)及鋼管內(nèi)支撐→承臺施工。.鋼套箱圍堰的拼裝、定位、下沉.1.鋼套箱圍堰的拼裝搭設(shè)鋼套箱圍堰拼裝平臺及吊裝平臺，設(shè)置懸吊下沉系統(tǒng)。在拼裝平臺上測量放樣，以便限制鋼套箱的平面位置。在主護筒上設(shè)置鋼套箱下沉導(dǎo)向，導(dǎo)向采納型鋼制作，導(dǎo)向與鋼套箱圍堰之間的間隙采納3～5cm，導(dǎo)向長度為6～8m。拆除外側(cè)的鉆孔平臺支架拆除外側(cè)的鉆孔平臺支架在鋼護筒頂焊鋼套箱支架系統(tǒng)拼裝套箱側(cè)板（邊拼邊支撐穩(wěn)固）套箱內(nèi)部導(dǎo)向系統(tǒng)下沉鋼套箱拔除鋼管樁、找平鋼套箱圍堰內(nèi)河床搭設(shè)封底混凝土灌注平臺及下導(dǎo)管灌注封底混凝土鋼套箱和圍堰內(nèi)抽水割導(dǎo)管、鑿樁頭、驗樁綁扎承臺底層鋼筋布置散熱管、搭管架綁扎承臺頂層鋼筋綁扎墩身與破冰棱伸入承臺鋼筋澆筑承臺混凝土通冷卻水養(yǎng)護驗收承臺混凝土拌合運輸混凝土原材料檢驗混凝土拌合運輸鋼筋加工運輸圖1鋼套箱施工工藝流程圖利用平板車將鋼套箱運輸至墩位后進行底節(jié)鋼套箱的拼裝。每條接縫均采納雙面焊縫，焊縫寬度及厚度應(yīng)滿意規(guī)定要求。為了確保接縫的焊接質(zhì)量，在每條豎向接縫上再貼15cm寬的鋼板條并焊拉堅固、密實。依據(jù)拼裝底節(jié)的相同程序拼裝其次節(jié)鋼套箱。水平接縫的焊接要求與豎向接縫相同。.2.鋼套箱圍堰的定位鋼套箱圍堰的導(dǎo)向裝置分上下層定滑輪裝置，每層為8個，下層定滑輪安裝在第一節(jié)鋼圍堰上，安裝在離刃腳高2.2m隔艙翼板上。依據(jù)鋼護筒的傾斜度及鋼圍堰下沉的深度，確定滑輪與鋼護筒之間的距離為80mm，上層導(dǎo)向定滑輪安裝在四個角上的主護筒上，標(biāo)高比施工水位高50.3.鋼套箱圍堰下沉鋼套箱圍堰下沉采納加重和圍堰內(nèi)高壓射水、吸泥除土的方法。加重的方式可采向鋼套箱隔艙灌水和砂，主橋鋼套箱圍堰下沉示意圖見圖2-1,圖2-2，圖2-3。在鋼套箱接高節(jié)段完成后，就向鋼套箱的隔艙加水，水要對稱施加，避開造成偏壓導(dǎo)致鋼套箱傾斜，一般下沉1.0m視察一次平面位置及垂直度。利用位于鋼套箱中心桁架平臺上安裝的5t雙臂軌道式旋轉(zhuǎn)吊機，雙臂對稱起吊吸泥機，進行吸泥，可不變幅沿堰周吸泥。鋼套箱圍堰下沉中隨時駕馭土層改變狀況，作好下沉量、傾斜和偏位的測量，限制圍堰周旁邊除土量，留意糾偏，使圍堰勻稱平穩(wěn)地下沉。在吸泥過程中，要連續(xù)向圍堰內(nèi)加水，盡量使圍堰內(nèi)水位不低于堰外，防止翻沙。圖2-1主橋鋼套箱下沉示意圖圖2-2主橋鋼套箱下沉示意圖圖2-3主橋鋼套箱下沉示意圖當(dāng)鋼套箱圍堰下沉到離標(biāo)高以上2m左右時，限制刃腳隨近除土量，留意調(diào)平圍堰，避開圍堰發(fā)生突然大量下沉或大的偏斜，難以下沉至設(shè)計標(biāo)高。對于高底刃腳的鋼套箱下沉，刃腳進入覆蓋層后，因入土部分側(cè)面積不同，摩阻力不同，以致長刃腳一側(cè)不易下沉，圍堰易向短刃腳一側(cè)偏斜，故下沉?xí)r先在鄰近高刃腳一側(cè)井孔內(nèi)取土，以減小偏斜。然后在井內(nèi)對稱取土。在其次、三、四節(jié)鋼套箱拼裝前，收緊葫蘆，讓其受肯定的力，鋼套箱的拼裝依次與第一節(jié)的拼裝有區(qū)分，其次、三、四節(jié)的拼裝要考慮葫蘆的平衡受力，拼裝時須分節(jié)段循環(huán)對稱拼裝，同時為減輕葫蘆的受力，用水下吸泥法邊拼裝邊整體平衡下放。圖3鋼套箱圍堰內(nèi)吸泥下沉.鋼套箱圍堰混凝土封底。.1.鋼套箱圍堰封底砼計算.1.1.基本參數(shù)封底砼厚度：3.5m，標(biāo)號C20、彎曲受壓，彎曲受拉，粘結(jié)力。.1.2.護筒粘結(jié)力G粘+G砼＞F浮G砼=2.3×(15.4×13.8-8×π×2.52)×3.5+604=1050.3t（封底砼自重+圍堰自重）F浮=17.5×(16.6×18.2-8×π×2.52)=2538.2t8×π×2.5×(3.5-0.5)×τ+1050.3＞2538.2得：τ＞7.89t/m2(封底混凝土與鋼護筒容許粘結(jié)力τ按10t/m2計).1.3.封底砼應(yīng)力鋼套箱圍堰內(nèi)封底厚3.5m。封底混凝土底部受到向上的水壓力，大小P=17.5×10=175Kpa通過有限元計算得到封底混凝土的最大壓應(yīng)力為1.15Mpa＜6.8MPa。封底混凝土應(yīng)力滿意要求。.2.封底混凝土的施工采納水下灌注方式進行混凝土封底，泵送混凝土法多點快速灌注,整個封底利用3排(每排4根)12根導(dǎo)管,依據(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。依據(jù)現(xiàn)場實際狀況,為便利施工,混凝土灌注采納從下游端起先依次倒移向上游前進施工。整體要求:在灌注混凝土過程中,要連續(xù)、多點、由下游向上游快速澆筑。混凝土的坍落度限制在18cm～20cm,必要時,可摻加粉煤灰或高效緩凝劑,以提高混凝土的流淌性、延長混凝土的初凝時間。為保證封底混凝土與鋼護筒壁間的粘結(jié)力,在封底前,用特制的鋼絲刷將封底混凝土范圍內(nèi)的鋼護筒外壁表面附著物清除干凈。封底混凝土采納C30抗侵蝕混凝土,在澆筑過程中,須嚴(yán)格限制混凝土各點的分布厚度,確保封底混凝土的質(zhì)量。在封底過程中,為了避開水位壓力差破壞尚未達到強度的封底混凝土,在河水面以上5cm～10cm處的套箱壁割除直徑為20cm孔洞,從而保證套箱內(nèi)水位與河道水相平,并要求2天后剛好將其孔洞進行堵焊或用一臺水泵依據(jù)水位差值進行跟班抽水。圖4水下封底混凝土施工6、質(zhì)量限制標(biāo)準(zhǔn)6.1.全部材料必需符合設(shè)計要求和國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。6.2.焊接質(zhì)量應(yīng)滿意設(shè)計要求。6.3.鋼套箱圍堰焊縫必需進行經(jīng)過專人檢查合格后可進行下沉作業(yè)。6.4.鋼套箱圍堰下沉就位后平面位置誤差應(yīng)限制在±5%以內(nèi)。