套箱围堰（通用7篇）
套箱围堰 篇1
1 工程概述
本墩所处位置自然河床面高程37.73~37.86m, 现表面填砂卵石土高程约40m;表层为第四系冲积层 (卵石土) , 松散、饱和, 透水性强, 厚17.12~17.5m。
承台底标高31.06m, 承台尺寸为17m×23m×5m, 河床面高于承台, 且施工期水位约37m~39m, 也高于承台, 所以采取双壁钢围堰进行承台及底节墩身施工。
双壁套箱钢围堰外平面尺寸为28m×22m, 四角倒圆, 半径为4.5m, 厚度1.5m, 围堰高度为12m, 设计顶口标高40.5m, 以满足该墩施工设防水位40m。整个围堰重约230t。围堰侧板在工厂分层分块制作, 在经平整的墩位施工现场进行组拼并焊接成整体。
2 施工方案
双壁钢套箱围堰施工方案:现场直段部分分上、下两个6m节, 四角分4个3m节 (直线段长边方向顶节由于施工需要现场分为两节3m段) 进行组拼;两辆长臂挖掘机 (臂长18m) 在围堰外 (主要是从四角处) 进行均匀对称开挖, 利用围堰自重垂直下沉到位, 清底、封底、抽水后即完成围堰施工。
3 各施工步骤的具体施工方法
3.1 双壁钢套箱围堰制作、验收及运输
(1) 双壁钢套箱围堰按设计图中分块数量在工厂进行加工制作。 (2) 双壁钢套箱围堰应选用顺直、无变形、无损伤的型钢及钢板制造。
3.2 场地平整及测量放线
(1) 开挖。钻孔桩施工完成后, 拆除龙门吊机及钻孔平台, 然后用挖掘机将拼装场地 (周圈比围堰大1m) 开挖至高程为37.5m处 (高于当时长江水位0.5m左右)
(2) 放线。测量部门在拼装场地上放出围堰中心线、边线, 打桩进行标记, 并在四根角护筒及中间两根已超封的护筒上做好标高标记点。
(3) 抄垫。开挖结束后, 对场地进行平整, 根据所放围堰边线铺设枕木, 枕木铺设方向为刃脚的直线段垂直铺设, 倒角圆弧段径向铺设。枕木铺设直线段间距为0.5m, 圆弧段间距约为150。固定枕木5根一组 (组间距约0.7L) 摆放紧密, 共计根数约200。刃脚与枕木之间垫10mm钢板 (固定垫木除外) 。
3.3 底节围堰拼装
(1) 吊装机械。拼装围堰时, 上游围堰用WD—20吊机进行吊装, 下游围堰用汽车吊机进行吊装。
(2) 拼装工具。倒链、橇棍、大锤、铅锤、千斤顶、割枪、电焊机、夹具等
(3) 拼装方法。拼装前应先在抄平的枕木上放出各块围堰的控制线或控制点。围堰的拼装顺序从万州上游角的一块开始, 顺次向两边对称拼装, 最后在宜昌下游角附近合拢。为方便取土, 四角仅拼焊第一个3m高的节段。
(4) 拼装步骤: (1) 吊机吊平到位。 (2) 初调拼接缝 (采用搭接缝) 。 (3) 根据控制点、控制线调整位置以及垂直度。 (4) 清理接缝并点焊。 (5) 加临时支撑。为确保围堰侧板的稳定, 将角部围堰内侧与角护筒间用型钢焊接牢固。 (6) 面板双面满焊, 横肋、竖肋等强连接
3.4 第一次开挖下沉
(1) 支垫、斜撑等的撤除:先将角部围堰与角护筒间的连接割除, 再在两者间设置临时支撑防止围堰倾斜, 临时支撑设好后, 割除斜支撑, 最后再抽出垫木。
抽垫的基本原则是:以固定垫木为中心, 由远至近, 先短边后长边, 最后撤四组固定垫木, 支垫应分区、依次、对称、同步地向围堰外抽出, 随抽随用砂土回填捣实。抽垫时应防止围堰偏斜。
(2) 取土方法:两辆长臂挖掘机在分别在四个倒角处对围堰内进行对称均匀除土, 四辆自卸车配合将所取土运倒在远离围堰施工场地的地方, 避免了对围堰引起偏压。本次取土使围堰下沉到顶口标高约40.5m处, 停止。然后按照前述拼焊要求拼焊第二个3m段。
3.5 围堰双壁内灌注混凝土
13#墩双壁钢套箱围堰是利用自重进行下沉, , 共灌注了8m高混凝土。
第一次在底节围堰双壁内灌注5m高C30混凝土485m3, 混凝土由坝混凝土工厂泵送至围堰双壁内, 加强振捣, 保证密实。
由于围堰下沉出现了一定的偏斜, 在灌注砼的过程中有意识的调整灌注顺序和位置, 来进行纠偏。
3.6 第二次开挖下沉及位置调整
混凝土灌注完毕后, 沿用前述方法继续开挖下沉围堰, 本次开挖使围堰顶口下沉至高程约40.5m处。在顶口接近标高时, 有意识的根据围堰偏位倾斜情况取土, 以使围堰位置准确, 顶口标高一致。
围堰下沉到位后不再开挖刃脚处, 考虑到此时挖掘机取土较为方便, 所以对围堰中心部位尽量取土。 (形成了个“锅底坑”)
3.7 拼装第二节围堰3m, 再浇3m高混凝土
底节围堰下沉过程中有一定的倾斜和顶面破损, 增加了拼装的难度。我们采用在底节围堰焊临时竖直钢楔对顶节围堰进行定位, 调整竖直度, 使其与底节围堰整体性增强。个别水平接缝采用补板连接。其他方法同前述。浇注3m高混凝土390m3, 在浇注混凝土前应将原来混凝土顶面杂物及松软浮浆清除干净。
3.8 第三次开挖, 外侧开挖下沉至围堰设计标高
开挖要求同前述, 因为随着围堰的下沉, 外摩阻面积越来越大, 最终仅靠开挖内侧, 围堰不能下沉到位, 所以还要在围堰外侧开挖。
3.9 焊接最后3m围堰
由于水位较低, 围堰在第三次开挖下沉到位后可以进行围堰接高, 故结合施工实际对施工工艺进行优化, 最后接高3m, 拼装焊接方法同前述。
3.1 0 外侧回填、清底、封底
(1) 外侧回填。外侧回填至标高40m以方便围堰等的后续施工。
(2) 清底。外侧回填后, 对围堰顶口局部加固, 并用吸泥机对开挖后底部泥浆等进行清理, 并由潜水工配合作业, 以保证水封质量。
(3) 封底方案。该围堰面积较大, 面积刃脚底口约595m2刃脚顶口约464m2, 根据现场混凝土供应能力和灌注设备数量的限制, 为满足水封混凝土每小时上升不小于0.25m的要求, 将围堰用隔板顺上下游方向分成上、下游两个区域进行封底。
封底用混凝土根据水位情况选定由坝上混凝土工厂和水上混凝土工厂两个同时拌制, 由四台混凝土输送泵输送到墩上灌注平台, 采用漏斗分配供料。
在灌注平台上布置水封导管和混凝土漏斗, 为满足初灌混凝土量的要求, 每根导管在初灌时, 上方设一不小于5m3的混凝土存储罐。砍球后, 存储罐移至下一个初灌导管上方。
水封导管采用φ325mm扣接式导管, 底节导管长度应不小于2m。混凝土的流动半径约为3.0~3.5m。导管使用前应检查, 不漏水、内壁光滑, 并组装编号、画划标尺。
4 结束语
该墩双壁钢套箱围堰施工的成功完成不仅为整个大桥的后期施工赢得了宝贵的时间, 而且减少了大临设施的投入, 节约了成本, 对以后类似的工程具有宝贵的借鉴作用。
摘要：本文结合施工实际介绍双壁套箱围堰的施工, 围堰现场拼焊, 利用长臂挖掘机开挖下沉, 清底水封等工艺过程。研究总结其施工技术及工艺, 以便于双壁钢套箱围堰施工技术在今后同类工程施工中得到推广和改进。
关键词：套箱围堰,拼装,开挖,下沉,封底
双壁钢套箱围堰漏水处理技术 篇2
1 双壁钢围堰施工概况
1.1 桥址处地质概况 (如图1)
1.2 钢围堰设计情况
(1) 钢围堰基本尺寸。承台平面尺寸20.3m (横向) ×9.6m (纵向) , 基础采用11根直径为2.0m的钻孔桩。钢围堰高度16.7m, 考虑承台施工利用双壁钢围堰内壁作模板, 围堰内壁各加大15cm, 围堰内侧平面尺寸为20.6m×9.9m, 围堰外侧尺寸为23.4m×12.7m, 隔舱厚度为1.4m。
(2) 钢围堰基本结构。钢围堰为双壁长方型套箱, 内外壁板之间用水平桁架连接, 共设12道隔舱板, 转角处各设一道隔舱板, 长边设2道隔舱板, 短边设2道隔舱板。围堰沿高度分为三节, 自下而上依次为第1节6.1m (含刃脚1.4m高) 、第2节4.9m、第3节5.6m。
结合结构要求和现场起重设备起重能力要求, 在双壁钢围堰平面分块上, 将围堰设为8块, 最大重量控制在17t, 保证水上作业安全。
(3) 结构材料的选用。内外壁板厚度δ=6mm。水平弦杆在第一节和第三节采用TN200×200×8×13、在第二节采用TN250×200×9×14型钢。桁架斜杆主要为∠80×8, ∠100×8, ∠125×8三种型钢, 局部采用双角钢加强。直杆为∠80×8。竖肋分别采用∠90×56×7、∠100×63×7角钢。刃脚钢板厚δ=6mm。顶面顺坡度方向布置加劲肋角钢, 加劲肋角钢两端与内壁板水平桁架弦杆及外壁板加劲角钢焊接, 加劲肋中部焊接斜杆及水平杆支撑到外壁板加劲角钢, 刃脚区域的桁架和底板加劲肋均采用∠70×45×7。围堰内支撑沿短边方向设置两排, 每排自上而下设3道, 共6道内支撑, 采用Φ426×14钢管。
1.3 钢围堰施工情况
钢围堰在钢护筒支撑牛腿上面架设平台上拼装, 在平台上焊接第一节钢围堰后, 在钢管桩上安装钢梁结构, 将钢围堰吊离平台, 拆除牛腿, 钢围堰放入水中, 利用钢护筒的限位装置, 在第一节钢围堰上组拼安装其他节钢围堰。
钢围堰组拼完成后, 刃脚灌入混凝土, 并灌水下沉。下沉就位后采用C20混凝土进行水下封底, 待混凝土强度达到设计要求后, 对围堰内进行抽水作业。
2 事故概况
该桥9#墩围堰封底采用C25混凝土, 厚度2.0m, 设计数量325m3, 施工实际用量342m3。浇筑完成时间正值当地汛期6月份, 在浇筑完成封底混凝土约15d后遇到当地50年一遇的洪水冲击, 导致封底混凝土底部河床局部被掏空, 使双壁钢套箱围堰变成为钢吊箱围堰 (如图3所示) , 受力状态薄弱。后来经过专家现场勘查、研究、分析并进行计算得出结论, 可在承台施工的时候同时抽排钢围堰隔舱中的水, 以增加浮力, 减小承台对封底混凝土的影响。在钢围堰堰体内抽水并施作完成内支撑后, 发现6#桩靠近钢护筒内壁处漏水严重 (如图4所示) , 漏水量达到0.5m3/min。因承台施工时不再安装模板, 围堰内无法设置排水井, 故承台混凝土施工时必须采取有效措施对围堰内漏水进行封堵、抽排等处理。
3 事故处理措施
事故发生后, 项目部邀请多方专家进行分析论证并采取措施, 最终选用“堵、排、引”的方法综合处理。
(1) 漏水点的封堵。安排2名经验丰富的潜水员深入封底混凝土底面下被掏空部位摸探漏水点, 用棉絮塞缝、薄钢板加强的方案进行处理。经过处理后起到了一定的止水效果, 但是效果不明显。
(2) 抽排。在封底混凝土顶部凿出一个排水坑, 用水泵进行抽排。
(3) 预留注浆管。在漏水点1m范围内预埋4根Φ50钢管作为预留注浆孔, 待承台混凝土浇筑完成并达到设计强度后进行注浆。
(4) 减压引流。将水引至距桩头20cm范围以外, 在漏水点凿出一个半径40cm的圆形深槽, 槽深10cm, 然后钻孔至声测管管壁, 将水引出后用棉絮、薄钢板将漏点堵塞。制作一根Φ600mm、管底为法兰盘的排水管, 排水管内刚好可并排放置2台3.5k W抽水泵连续进行抽水排, 2台水泵同时工作可使围堰内漏水抽排干净。
(5) 减压排水管的封堵。在承台C40混凝土施工完成待混凝土强度达到设计强度的100%后将减压排水管接长至施工水位以上, 这样等于形成了一个连通器, 围堰外水面和管内水面处于同一水平面上, 然后采用导管法对排水管进行封堵。为了保证封堵混凝土质量, 采用C40微膨胀混凝土, 一次性浇筑至承台顶面以上30cm, 待混凝土强度达到设计强度后然后沿着承台混凝土面割除排水管, 凿除干净高出承台顶面的混凝土后即可开始施作墩身。
4 结语
作为深水基础斜裸岩基础, 采用钢套箱围堰施工方案难度大, 尤其经历了五十年一遇洪水对封底混凝土冲刷, 使封底混凝土底部局部被掏空, 形成了一个钢吊箱围堰, 致使承台施工难度增大, 经过专家论证研究并进行详细计算后, 通过对承台施工过程中隔舱中水按施工进度进行抽排等措施, 将有底套箱围堰变成为吊箱围堰施工。
针对漏水点的处理, 通过专家详细分析、反复论证, 历经半个月的处理时间, 最终采用“引流、排水、降压”的方案成功处理, 为承台施工提供了良好施工作业环境, 保证了承台钢筋混凝土实体工程施工质量。
摘要：双壁钢围堰广泛运用于深水基础承台施工中。在某大桥深水斜裸岩采用双壁钢围堰封底混凝土施工完成后, 遭遇了五十年一遇的洪水冲刷, 致使封底混凝土底部被掏空而出现了漏水事故, 通过采用“引流、排水、降压”的方案成功处理, 可为其他类似工程提供参考和借鉴。
关键词：双壁钢套箱围堰,漏水,处理技术
参考文献
[1]刘自明.桥梁深水基础[M].北京:人民交通出版社, 2003.
[2]卢小伟, 张自荣.双壁钢吊箱围堰封底漏水事故及处理[J].铁道建筑.
[3]中华人民共和国铁道部, 高速铁路桥涵工程施工技术指南.2010.
珠江大桥深水双壁钢围堰套箱施工 篇3
本世纪之初，全长32.5km的东海大桥拉开了我国大型桥梁建设的帷幕。该跨海大桥基础较深，且处于深水中，施工难度大。文献[1,2,3,4,5]结合工程介绍了围堰的设计与施工，本文则以新建珠江大桥为例，介绍了深水基础中大型无底双壁钢围堰的施工过程，结合主桥22#和23#桥墩的不同地质条件，应用不同的施工顺序，取得了不错的效果。
1 工程概况
新建的珠江大桥全长1980m，主桥长758m，跨径布置为(64+140+350+140+64)m的双塔单索面预应力混凝土刚构斜拉桥，墩身采用双薄壁实心墩，基础采用19根覫300cm的钻孔灌注桩基础，主墩承台施工包括22#、23#墩，均处于深水中，承台为整体式圆柱承台，承台直径29.0m，厚度5.0m，其顶面标高为-1.3m，底面标高为-6.3m。承台施工采用C30混凝土，单个承台混凝土约为3300m3，具体见图1。主线为双向六车道，设计车速为80km/h。
2 水文、地质情况
桥区水域处于珠江三角洲河网区，水位呈周期变化，潮流为往复流，既受径流作用，又受潮流影响。桥区天然深槽及航槽稳定性好，冲淤基本平衡，属于不正规半日潮混合潮型。桥区水道下游通虎门口，据资料统计，最高潮位7.544m，最低潮位3.304m，平均涨潮量为2288.38m3/s，位于珠江八大口门之首。多年平均潮差为1.69m，最大为3.64m。
区内沿线地表覆盖第四系冲淤积层及砂土层，根据钻探结果，主桥位区从上到下：22#墩(北岸)承台施工除1#、2#和4#基桩涉及有0.5～1m左右的全风化地层外，其余均为淤泥层(少部分墩位)和粉砂，易开挖;23#墩(南岸)承台施工涉及全风化岩层，最深达6.17m，约一半的基桩承台施工涉及强风化岩层，最大深度为1.47m。
3 无底双壁钢围堰施工[6]
3.1 围堰整体结构
承台埋置河床较深，受水深和过往船只的影响，给施工带来了许多难点。为保证施工安全、加快施工进度，通过计算并结合以往施工经验，决定采用无底双壁钢套箱围堰方案进行承台施工。
钢围堰堰顶高度为+8.5m，底标高为-9.5m，总高度18m。高度方向分为三层，均采用双壁空腔钢结构形式，第一层(包括刃脚)高7.5m，采用5mm钢板作为面板;第二层由围堰中间节组成，高6m;第三层由围堰顶节(高3.0m)以及防浪段(高1.5m)组成。外堰壁采用6mm钢板、内堰壁采用5mm钢板作为面板，竖向加筋采用∠45×45×5角钢，水平桁架上、下弦杆采用1500×8mm钢板带，斜杆和竖腹杆均采用∠45×5等边角钢，按照1.5m高度布置水平型钢桁架形成双壁空间钢结构。压舱混凝土采用C20级，从刃脚一直浇注至承台顶以下50cm，即-1.8m处。内径为29.4m，外径为32.05m，堰壁宽度为1.325m，水平每层围堰在环向上分为12个标准弧段，每个标准弧段30°;钢围堰面板采用5mm、6mm钢板制作;水平桁架上、下弦杆采用钢板带，斜杆、竖腹杆采用角钢或槽钢。
3.2 施工方案概述
(1)22#墩———先基桩后钢围堰承台施工
该主墩河床覆盖层基本为砂层，为使后期清淤不产生大的难度，拟定搭设钻孔施工平台，进行主墩桩基础施工，并先进行河床清淤，后进行钢围堰施工。该围堰第一层由场外拼装成整体后，由浮吊整体吊装就位;其余标准弧段均在此基础上，利用两台汽车吊(或履带吊)进行分块吊装、焊接，具体施工流程和各工序施工时间如图2所示。
(2)23#墩———先钢围堰后基桩承台施工
该主墩承台施工范围内，从河床向下覆盖1～2m淤泥，其下均为全风化或者强风化岩层。先将河床清理至围堰底标高(或超过围堰底标高30～50cm)，此间同步整体加工围堰第一层。河床清理完毕后，将第一层围堰整体浮运下水，利用两艘10t浮吊进行钢围堰其余标准弧段的焊接，再整体过江，定位主墩钢护筒等，最后进行主墩桩基施工，具体施工流程和各工序施工时间如图3所示。
3.3 钢围堰的加工制作
钢围堰分三层加工，底节整体加工，两节拼成整体下水;中间节和顶节均一次性加工完成，考虑吊装要求限制，围堰在环向按30°为一个加工标准弧段进行分块，每层分12个标准弧段。钢围堰的拼装形式以焊接为主，在第一层与第二层围堰接缝外侧、上方25cm处设置一圈螺栓连接作为拆除时的接缝。围堰节段加工在模架上进行，采用卧式模架(参数见图4)，加工前须在场地内对整个围堰进行放样，并标出对应弧段编号，量出各弧段实际放样的尺寸参数。加工完后，先量测所加工标准弧段的真实直径，调整编号顺序，并最大程度地吻合理论直径，在该整体放样场地上进行试拼装。
由于钢围堰是采用定尺钢板和型钢拼焊组成，其面积很大，在拼焊前先将钢板压平，按施工规范要求的拼接顺序摆放在平整的台面上(接缝严禁设在一个断面上)，调整好钢板，将垂直两块钢板的接缝跨焊接好防变形马板，然后开始施焊，焊缝须饱满、平整，拼接完成后用吊车把面板放在台架上。钢围堰钢面板在胎架上铺设和位置调整正确后，面板的内侧均匀焊接马板，将面板固定在台架顶层杆件之上，防止面板产生翘曲变形，然后进入加筋肋的放样、焊接等施工。
3.4 围堰拼装和下沉
3.4.1 钢围堰清淤
（1)22#墩清淤
待基桩检测合格后方可进行22#墩清淤。首先拆除钻孔平台，然后对围堰范围内的海床进行第一次清淤。鉴于海床表层地质为淤泥层和砂层，局部存在全风化，因此采用4m3抓斗结合长臂挖机进行清淤施工。河床清理至-9.5m，考虑到水流等作用会回淤部分砂和土，在套箱下沉时借助气举法进行回淤清理。抓泥清淤时应控制坑底标高，避免出现超挖现象，尤其在围堰板下端不可出现坑洞，同时还要保证基底的平整度。
(2)23#墩清淤
为加快进度，23#墩清淤在基桩施工前进行，根据地质情况采取以下措施进行水下开挖施工：
(1)以23#墩中心为中心进行水下开挖清基，上层淤泥或砂层采用3m3或4m3抓斗挖泥船开挖，全风化层采用长臂挖机，利用水下爆破进行强风化层的爆破开挖，在标高为-8.8m处清出一个直径为33m的大基坑，保证围堰能顺利下放到位。
(2)考虑到水流冲刷回於，要给予一定的开挖工作宽度，同时考虑施工成本，要求在上层淤泥或砂层开挖直径不大于45m，在全风化或强风化开挖直径不大于35m，以上开挖宽度可根据实际情况进行调整。
(3)在基坑底-8.8m处，整个基坑只允许出现超深，且高差不超过30cm，挖到位后在整个基坑进行河床量测，保证整个基坑的平整度。
(3）清基、清渣要求
围堰清基是使围堰平整，进而保证封底混凝土的厚度及质量，确保为水下封底混凝土与基岩面充分结合，避免混凝土出现泥砂夹层，防止漏沙。距围堰内壁较近范围的清基尤为重要。清基时，在施工承台前一直保持连通管畅通，使围堰内外水位一致，必要时采用水泵补水，防止翻砂影响清基效果。在清基过程中，应防止围堰加大倾斜。要求清基后保证基底标高达到-8.8m以下;基岩淤砂厚度小于5cm;保证钢护筒和围堰壁干净、不沾泥砂，以确保钢护筒与封底混凝土间的粘结力。
3.4.2 钢围堰拼装、下沉
本双壁钢围堰为自浮式围堰，每节围堰浮力均大于其自重，且在浇筑一定压舱水或混凝土的作用下壁板不会进水沉没，围堰的底节在拼装场地一次整体拼好，然后利用300t浮吊下水(下水后浇注刃脚压舱混凝土)，在水中利用10t浮吊进行其余节段水中浮拼，为保证套箱拼装时的稳定性，可根据节段利用壁板加水或灌注压舱混凝土调整拼缝和水面的高度。
(1）钢围堰底节下水和水中拼接、下沉
(1)围堰拼装、下沉
双壁钢围堰第一节(底节或底节的第一节)拼装完并进行水密性试验后方可下水，使围堰落入水中处于悬浮状态，以后各节段拼装均在水中浮拼。前一节围堰入水稳定后，开始灌水或浇注压舱混凝土下沉但不准着床，准备接高下一节围堰，直到将围堰接高着落河床。在下沉过程中，连接管始终保持畅通，使内外水头一致，减少水流阻力。
用300t浮吊将22#墩底节整体下水到墩位处，利用焊接在钢护筒上的导向架进行定位，然后在水中浮拼其余段节;23#墩围堰浮吊下水后通过拖轮或浮吊运至23#墩位进行粗定位，再利用锚碇系统结合卷扬机进行精确定位。
(2)双壁钢围堰下沉、着床
为确保围堰接高的可行性、安全性，在围堰在接高过程中，必须控制以下几点：
(1)围堰的安全拼装高度不小于1.5m，避免出现堰顶被波浪淹没。
(2)围堰接高过程中，上一节自重将导致整个围堰下沉，所以必须根据接高层的自重，修正围堰接高前的露出水面高度，如中间节接高时，考虑围堰接高前的露出水面高度H=1.5+1(中间节吃水深度)=2.5m;顶节接高时，考虑围堰接高前的漏出水面高度H=1.5+0.5=2.0m。
(3)根据不同施工工况，将围堰接高、下沉过程不同的吃水深度进行分析，详见表1。
围堰着床之前必须调平河床，同时及时对称小量灌水下沉，保持围堰水平平稳，并处于悬浮状态，直至将围堰刃脚下河床面的高差调至小于50cm时，立即均匀对称向内大量灌水，尽快使刃脚落在河床上，此时应随时测量围堰倾斜，控制围堰中心点位置，防止围堰倾斜和偏位。
围堰位置调整到位并初步稳定后，在其外围先对称抛填沙袋，填塞刃脚和河床之间的空隙，抛填高度1.5m，然后在回填沙土至原河床面，以固定围堰。回填过程中要不间断量测围堰水平位置和垂直度，使回填时围堰产生的偏位及时得到调整，抛填沙袋和回填沙土可起到如下作用：
(1)减小围堰内部流速(联通管在抽水施工承台之前一直处于开启状态)，平稳流态，创造潜水员下潜作业条件。
(2)抑制钢围堰外围覆盖层持续冲刷，稳定围堰位置。
(3)利用抛填砂袋封堵刃脚和岩土面的较大空隙，防止封底混凝土加杂泥沙。
(4)围堰外对称抛填沙袋和回填沙至原河床面，使围堰处于嵌入土中，可锚固围堰、防止围堰偏位。
(2）纠偏措施
由于23#主墩已经进行河床清理，围堰下沉过程障碍少，只要针对围堰倾斜方向，通过堰壁隔舱空腔内灌水或者填砂的方法施加不平衡荷载纠偏。此外，为确保23#主墩围堰平面位置、堰壁垂直度满足施工要求，在该主墩上下游设置4个15t混凝土锚及8台5t卷扬机对围堰下沉、就位过程进行调整。同时，为确保围堰在汛期拼装的安全，分别在围堰上、下游设置30t主锚。
22#墩纠偏措施可以针对围堰倾斜方向，在堰壁空腔内填砂、加水或浇注混凝土等，施加不平衡荷载纠偏或借助基桩钢护筒，利用手动葫芦或者卷扬机对围堰进行纠偏。
3.4.3 23#墩钻孔桩钢护筒安装
因采用先封底后钻孔的施工顺序，故先将钻孔桩钢护筒安装在双壁钢围堰内，浇注水下封底混凝土之前，钢护筒安装到位，钢护筒顶口为+8.5m，底口保证超出封底混凝土底面50cm以上。
每个钢护筒外壁焊接8根覫28mm的HRB335钢筋，采用双面焊接，单根、单侧焊接长度不小于200mm，该钢筋作为围堰整体抗浮的保证措施。钢护筒采用双层定位支架或导向架进行定位，钢护筒定位架为上下两层槽钢形成的井字架，上层放置于围堰顶口并与围堰焊接固定，下层与上层相距6m，上下两层连成整体，定位架着床，固定后进行安装，定位架兼作上层内支撑作用。
在浇筑封底混凝土前，钢护筒内必须回填厚度不小于2m的回填土，以抵御封底混凝土浇筑侧压力造成护筒变形。
3.4.4 测量控制
(1)围堰定位要求：平面位置偏差≯±150mm。
(2)围堰内外堰壁垂直度≯1/50。
(3)根据堰壁垂直度要求，须在第一、二层围堰顶部，每个标准弧段内外堰壁中点(宜选取对应位置的内堰壁内侧和外堰壁外侧)设置相对高差观测点。第一层围堰下水之前，统计各观测点的相对高程，并找出围堰理想的独立高程系统(可选取围堰上任何一观测点)。
(4)围堰第一次接高后、下沉着床之前，复测第一层围堰顶部相对高差观测点(同时制作第二层围堰顶部相对高差观测点)，计算此时围堰的倾斜度、倾斜方向，并指导纠偏，同步复测第二层围堰顶部相对高差观测点，全过程控制围堰的倾斜度。
(5)围堰第三层接高时，控制方法与第二层围堰接高时一致。
3.4.5 封底混凝土施工
为保证封底抽水进行承台时有足够的抗浮能力，经过计算，两个主墩承台封底厚度为2.5m，其标高从-8.8～-6.3m，封底混凝土采用水下C20混凝土，用量约为1290.25m3。
为确保封底混凝土质量，在拼装时要采取可靠的措施(在封底混凝土顶标高位置沿四周设置一圈木条，在进行基础处理时将木条拆除，使封底混凝土与承台接缝平齐，从而确保与承台混凝土接缝处的线形)。为增加混凝土的抗浮能力，在钢护筒处进行超挖，以保证混凝土和钢护筒的接触面积，从而增加粘结力和抗浮能力。封底混凝土浇注结束后，安排施工人员下水检查，使封底混凝土标高与设计要求一致，从而确保承台整体外观良好。
(1)混凝土生产：由拌和能力为120m3/h的搅拌设备进行混凝土生产，确保施工混凝土的供应。
(2)按混凝土流动直径为6m考虑，封底混凝土导管布置点约为16处(见图5)，采用三套封底设施进行，以保证混凝土的扩散效果满足封底要求。
(3)储料斗的容量必须满足首批混凝土使导管埋置深度在0.5m以上的要求，避免造成导管提空进水。
(4)浇注的顺序是先低处后高处、先周围后中部，确保混凝土面大致相同。在浇注过程中，应随时测量混凝土堆高及扩展情况，正确调整导管埋深和位置。
4 结语
新造珠江特大桥主墩承台施工工期紧、难度大，结合实际情况，采用无底双壁钢围堰进行施工，其中两个主墩地质条件不一，根据各自特点采用不同的施工工艺，不仅降低了施工难度，还提高了施工速度，保证了施工质量。目前，22#承台已施工完毕，取得不错的效果，23#墩套箱一封底正进行基桩施工，施工方案选择得当，很适合现场施工。
摘要：以新建珠江大桥为例,介绍了该桥深水双壁钢围堰施工的关键技术。结合主桥22#和23#桥墩的不同地质条件,采用不同的施工工序,降低了施工难度,保证了施工质量。
关键词：桥梁施工,混凝土,深水基础,钢围堰
参考文献
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套箱围堰 篇4
黄河特大桥位于山东省东营市利津县北宋乡至东营市东营区龙居镇境内,跨越黄河主河槽及两岸大堤,地形平坦开阔,起止里程DK130+309.97-DK139+309.88,线路全长8999.91 m。黄河特大桥包含黄河北大堤外北引桥、黄河主桥、黄河南大堤外南引桥。该段属黄河下游鲁北平原区,海拔高程9~26 m,地势向北倾斜,总体较平缓。桥址处的地表水发育,为黄河河水,地下水为第四系潜水,地下水埋深1~3 m,主要受大气降水补给,水质较好,对圬工无腐蚀性,上部10~15 m左右为淡水,下部以咸水为主,对圬工具有硫酸盐弱侵蚀性。地表以下80 m范围内,地层以粉质黏土、粉土为主。钻孔桩桩尖持力层在第四或第五中新统海陆交互沉积的粉质粘土、粉土、粉丝砂层中。桥址表层15 m范围内局部分布有厚月1~3 m软弱地基土,多为软塑局部为流塑。黄河主桥为跨黄河双线设计,线间距4 m,铁路等级为Ⅰ级;主桥位于直线上,105#-121#墩孔跨布置为1~108 m简支钢桁梁+8-56简支箱梁+一联(120+4-180+120)连续钢桁梁+1-108 m简支钢桁梁。主桥115#-119#墩位于黄河河道内,河道平均水流量达2000 m3/s,水深2~4 m,大部分以泥沙滩涂为主。以黄河特大桥116#墩为例进行分析,116#墩设计布置图见图1。
2施工方案
2.1施工方案选取
针对施工区域的实际地质状况以及钢套箱围堰结构特征,施工人员通过全面考察后得出,在进行钢套箱围堰部位施工时,为确保承台的稳定性可进行必要的辅助施工,具体有3个实施方案可选。
(1)可借助双壁钢围堰再加以船吊机辅助施工。由于该方法工期长,所需设备较多,船吊机作业困难,加之施工成本高等缺点,在方案选取中被技术人员淘汰。
(2)使用土石围堰进行施工。该方案有3个缺点,一是需要大量的填筑材料;二是对河道污染严重,不符合环保部门所提出的施工标准;三是与桩基础施工阶段不能同时进行,加大了施工难度,因此在方案选取中被淘汰。
(3)使用无底套箱围堰辅以钢栈桥施工。技术人员通过综合权衡,结合施工区域地质情况以及承台自身结构特征,决定采用双壁无底钢套箱围堰施工方案。该方案有5个优点,一是耗资低;二是围堰高度符合施工所需;三是所选择的材料结余部分可回收利用,较为经济环保;四是施工流程简单可行、工期短;五是安全性高。
2.2钢套箱内部结构形式
钢套箱部件主要由壁板、横竖肋、钢套箱内支撑等部件组成,钢套箱的内部材料主要选取的是Q235材料。
壁板由钢板组成,可提高结构稳定性。竖肋使用∠70×70×6 mm等肢角钢及槽钢组合而成,两种材料之间的距离应控制在合适范围内。横肋由扁钢带组成[1]。双壁内支撑,直杆或斜杆均采用∠80×6 mm等肢角钢。对于钢套箱内支撑,为提高结构强度,可设置两层水平内支撑,上下层的设置要科学合理,满足施工要求。
3钢套箱围堰施工工艺
根据工程实际情况,采用分阶段施工方法进行施工。现场拼接应严格按照相应操作规范进行,提高施工效率。为保证钢套箱下沉位置准确,使用倒链吊挂模式对施工区域进行注水处理。施工流程:施工准备→制作钢套箱→第一节钢套箱的拼装→下放→钢套定位、固定→钢套箱止水胶囊充水→套箱内抽水→焊接钢板固定钢套箱→体系转换→套箱内抽水→承台施工→桥墩施工。
3.1钢套箱加工制作
根据设计所需以及运输条件等因素的作用,钢套箱的加工主要分为4层,采取每层8块的模式。为避免钢套箱内部发生漏水等不良现象,加工完成后进行必要的检测。
3.2钢套箱拼装及下沉工作
(1)在安装悬吊系统中施工人员可设置22个吊点并在每个隔舱板的固定区域设置一个吊点,吊点的承载力不应超过其最大受力,为了便于应用可在吊点部位焊接吊钩。此外还应注意悬吊系统上、下吊点的安装要相互垂直于隔舱板上,吊点要距离刃脚一定的距离,每个吊点两边的吊耳可使用一定强度的钢板进行加固处理。
(2)悬吊系统安装完成后施工人员要对其进行全面的检查,确定满足相关施工要求后,可借助手拉葫芦提升钢套箱使其离开拼装平台一定的距离后,停止起吊工作,对钢套箱进行固定处理,并在第一时间拆除钢套箱的拼装工作[2]。待拆除工作完成后对钢套箱进行下放阶段的施工,在此过程中为了确保安全性,应派专业人员进行操作,每个葫芦应由指定的专人负责,当钢套箱放入水中后,由于受到水的浮力影响,会使得每个葫芦的受力逐渐减小,直至不再下沉即可停止下放。施工人员要及时检查钢套箱有无漏水等不良现象发生,若存在应及时进行修复处理,以免引发事故[3]。此外,还需对钢套箱的平面尺寸等进行检查,以备后续钢套箱拼装提供参照。
(3)经检验合格并做好标记的钢套箱分批次运到拼装船上,为使其免受外力撞击避免发生倾斜,可将其与底节相应部位进行焊接拼装处理。焊接时,可用2个浮箱拼接内壁平台,以方便施工。对接口内、外壁出现不匹配的地方应及时进行修复,最大限度地确保钢套箱的平稳。
(4)在钢套箱下沉前对河床面标高、定位桩长度等应进行全面地检测,若与实际情况不相吻合则应立即采取有效的措施加以应对。待全面检测合格后方可对钢套箱进行注水下沉,当钢套箱底部与河床面在合适距离时可终止注水,并查看其是否存在偏差,待准确无误后方可将钢套箱与拼装船加以固定。
(5)待钢套箱封底混凝土施工钢围堰下沉工作完成后,施工人员需将钢围堰外侧一定范围内海床回填至规定标高,从而保证刃脚的稳定性[4]。钢围堰承台内可填充一定硬度的碎石子进行加固处理,待达到要求后即可进行水下封顶处理。
4施工重点注意事项
(1)钢套箱内土层应从中间向两边分层次推进,严禁偏斜取土,以防造成钢套箱移位等现象的发生。
(2)施工人员要密切关注土层变化幅度,认真对比分析土阻力与沉箱质量之间的关联性,根据施工需求选取恰当的除土法进行施工,提高施工成效。
(3)在钢套箱下沉中施工人员要及时对井底高程、下沉量等进行仔细地测量,并做好记录,与相关标准进行比照若出现偏差应及时进行修复。此外还应对沉箱周围有无裂缝等现象进行实时监测。
(4)施工人员要注意弃土应远离钢套箱区域,以免因受力不均匀造成钢套箱倾斜等现象。钢套箱在设置时要科学合理,事先应设置可供人员方便上下的楼梯或其他提升设备,以便施工中遇突发状况施工人员可迅速离开现场。
(5)吊土斗提升过程中,要格外注意并避免里面的材料滑落,以免给施工造成不便。施工人员还应注意,工作中应防止吊土斗碰撞水泵。
5结语
双壁无底钢套箱围堰施工技术应用于特大桥的钻孔桩承台部位,得到施工队的普遍认可,施工成效高。施工中钢套箱围堰封底工作一步到位,无漏水等不良现象发生,施工质量完全满足设计要求。承台施工中使用该技术具有一定的可行性,特别是对于一些地质状况特殊的区域,像潮汐滩涂区等,使用该技术不仅可大大增强施工成效,而且还能改善止水效果。为确保施工顺利实施,经上述实践,可总结2点施工经验。
(1)混凝土施工结束后对其进行必要的封堵是值得重视的地方。若封堵不及时,一方面会造成混凝土浪费,另一方面会对套箱围堰的结构造成不同程度的影响,严重时可能引发事故。
(2)围堰抽水阶段中,施工人员要密切关注套箱板壁有无异常情况发生,如有变形等现象发生时,应做好补救工作,确保施工安全有序进行。
摘要：探讨黄河特大桥双壁钢套箱围堰施工技术。根据特大桥施工组织设计,分析河道内水中墩施工方案,双壁钢套箱围堰加固原理、施工工艺、方法及技术控制。
关键词：黄河特大桥,钢套箱围堰,施工
参考文献
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[2]蒲坚,陶敏涛.西江大桥主桥37#墩承台大体积混凝土施工[J].中外公路,2003,(10):32-34.
套箱围堰 篇5
甬台温客运专线清江特大桥8~43号墩位于清江中,基础施工受潮汐影响,一日两潮,属正规半日潮,涨落潮时呈漫流状;工程区附近无长系列潮位站,但位于桥位下游南塘镇的东山站,曾在1975~1979年进行短期潮位观测,观测期潮位主要特征值为:最高潮位4.53m,最低潮位-4.0m,涨落潮平均潮差5.1m。少数承台位于主河槽深水区,大部分承台位于滩涂区,承台平面尺寸14.3m×9.5m,厚度3m。位于滩涂区的承台底标高-3.26~1.25m,滩涂区河床面标高-2.23~1.98m,承台埋入河床深度0.5~1.95m,河床表层为淤泥,σ=45kPa。
2 施工方案的选定
原设计8~43号墩36个承台基坑开挖防护方案全部为单层钢板桩围堰,C20封底砼厚度2m。由于位于主河槽深水区的承台仅为4个,其余32个全部位于滩涂区;滩涂区承台埋入河床深度0.5~1.95m,为浅埋承台;高潮位时滩涂区水深3.28~7.79m,低潮位时滩涂区无水,每潮无水期约3.5小时,每日约7个小时可在无水条件下作业,综合以上因素,且考虑单层钢板桩围堰止水困难,无法确保承台钢筋绑扎、砼浇筑在无水状态下进行,对原设计承台施工方案进行修改,位于滩涂区的承台采用无底钢套箱二次封底施工方案,确保了工程质量的同时,大大加快了工程进度,节约了工程成本。
3 钢套箱围堰的设计
钢套箱既作为施工围堰,又作为承台砼浇筑施工模板,钢套箱平面尺寸为14.3m×9.5m,同承台平面尺寸。套箱顶标高取值:4.53m(东山站观测期最高潮位)+0.5m(波浪高)+0.3m(外露高)=5.33m,套箱底标高取值:承台底标高(东山站观测期最高潮位)-0.4m(二次砼封底厚度),钢套箱最大高度为:5.33-(-3.26-0.4)=8.99m。为拆装方便,钢套箱分层分块制作,套箱共分上、中、下三层。每层长、短方向各分为两块。层、块间法兰连接,并在接缝处安装槽形橡胶止水带止水。套箱面板为8mm厚钢板,竖向加劲肋为16型钢,间距为0.3m,水平向加劲肋为2×16型钢,间距为0.6m,法兰板为20mm厚钢板钻眼加工而成,用Φ20螺栓连接。在套箱内侧承台顶面高程+0.5m位置设置内支撑。
4 钢套箱围堰施工工艺
4.1 钢套箱围堰加工、试拼
套箱加工严格按设计图纸进行,并满足钢结构加工技术要求。单块套箱加工完成单块验收,各分块套箱加工完成后再进行试拼,试拼验收合格后即投入正式使用。
4.2 承台基坑开挖及初次封底
承台基坑开挖前,先测量放样出承台位置,根据承台位置拆除施工平台面层,再拆除对应位置分配梁,为承台开挖留出足够施工空间。落潮无水时采用长臂挖掘机或挖泥船进行承台开挖,挖掘机行走在钻孔区周围的辅助平台上,基坑开挖至初次封底砼底标高后(承台底标高-1m),浇筑1m厚初次封底砼。初次封底的作用有两个,一是提高基底承载力,在套箱、承台荷载作用时基底无下沉,二是防止套箱内无水时内外压力差过大,基底淤泥层穿孔。开挖至标高后浇筑封底砼,封底砼在退潮时干封,采用汽车泵浇筑,人工整平。
4.3 钢套箱拼装、内支撑体系安装
套箱拼装前,先测量放样出套箱平面位置。用汽车将套箱运送至现场,施工时先拼装第一层套箱,套箱下放采用汽车吊起吊。单块套箱下放后用倒链与千斤绳临时吊挂在平台顶临时支撑工字钢上,接着下放下一块套箱。一个方向套箱下放完毕,用螺栓将单块套箱拼接成整体,然后下放另一方向的套箱,依此类推,四个方向的套箱下放完毕后,接着套箱整体拼接,拼接均用螺栓连接固定,螺栓连接前在接缝处安装槽形橡胶止水带止水。底层套箱拼装完成,需要调整套箱平面、空间位置,保证套箱精度满足设计及规范要求。待底层套箱定位后再逐层向上安装中、上层。
套箱调好后,开始安装内支撑。内支撑和外是为保证高潮位时受力要求而设。内支撑安装完毕后,套箱内形成一个框架整体。
4.4 套箱内二次封底
待套箱内支撑体系安装完毕后,套箱能够承受高潮位水压的情况下,在无水期进行套箱内二次封底,封底砼采用C20砼,二次封底砼厚度0.4m。二次封底的作用主要有两个,一是对套箱底部进行止水,二是平衡高潮位时套箱内外压力差。
5 施工注意事项
(1)套箱加工必须严格按设计图纸与钢结构设计规范执行,才能保证套箱拼装结构尺寸符合要求,受力达到设计要求。(2)套箱拼装必须选在落潮之后,在下拼装过程中手拉倒链必须由专人统一指挥,协调一致,保证套箱平稳下放。(3)底层套箱拼装完成,需要调整套箱平面、空间位置及顶面高程,保证套箱精度满足设计及规范要求。若偏差过大会造成上层套箱无法拼装。(4)二次混凝土封底前必须清除初次封底砼顶面及套箱内侧面淤泥及附着物,使二次封底与初次封底砼粘结牢固,与套箱密贴,使套箱达到预期的止水效果。(5)二次封底后,在二次封底砼初凝后对套箱内适量灌水,减小套箱内外压力差,避免封底砼在未达到设计强度前,遭到破坏。(6)控制承台砼浇筑速度,也是平衡套箱内外压力差的一个重要因素。
6 结论
清江特大桥潮汐河段滩涂区32个承台通过采用无底钢套箱围堰二次封底的施工工艺。施工中,钢套箱围堰封底均一次成功,抽水后无漏水现象,确保了承台钢筋绑扎、砼浇筑在无水状态下进行,施工质量全部达到设计要求。
由此得出以下结论:在潮汐滩涂区浅埋基础承台的施工中应用无底钢套箱围堰二次封底施工工艺是切实可行的。与原钢板桩围堰、砼封底施工工艺相比,改善了止水效果,确保了工程质量的同时,大大加快了工程进度,节约了工程成本,为同类施工提供了一定的参考价值。
摘要：甬台温客运专线清江特大桥8～43号墩位于清江中,基础施工受潮汐影响,除少数位于主河槽深水区的承台外,其余位于滩涂区的基础承台采用钢套箱围堰施工,顺利的完成了施工任务。本文就相关技术作了介绍。
套箱围堰 篇6
1.1 工程概况
青岛海湾大桥是我国北方盐冻地区修建的首座特大型海上桥梁集群工程, 是国家高速公路网青岛至兰州高速公路的起点段, 是山东省“五纵四横一环”公路网主框架的重要组成部分, 也是青岛市交通规划中“一路、一桥、一隧”中的“一桥”。大桥起于青岛市李村河入海口, 跨胶州湾海域, 经红岛立交桥与红岛连接, 止于黄岛红石崖, 与胶州湾高速、南济青高速立交相接, 大桥全长35.4km, 其中跨海大桥长25.1km。主线采用双向六车道标准, 桥梁宽35m, 设计时速80km。大桥建设第五合同段, 起点里程K19+130, 终点里程K22+130, 总长3000m, 从181号桥墩 (包含) 到230号桥墩, 50孔×60m跨度, 分左幅和右幅同时施工, 完全是海上施工。施工地段平均海水深约7m, 承台尺寸为6.9m×6.9m×3m, 每个承台下四根钻孔桩, 全部为摩擦桩, 桩长在49.3～70.3m。
1.2 水文情况
胶州湾属半日潮类型, 两次高潮的高度基本一致, 但低潮有日不等现象, 两次低潮的高度略有差异。潮汐周期约为12h25min, 涨潮时间相对较短, 落潮时间相对较长, 两者相差1h10min左右。本标段位于红岛的平均海平面的标高为0.19m (潮位基准面采用1985年国家高程基准) , 最高潮的海平面标高为2.69m, 最低潮的海平面标高为-2.26m, 平均高潮海平面的标高为1.72m, 平均低潮位的海平面的标高为-1.37m, 平均潮差为3.1m, 最大潮差为4.68m。
2 混凝土套箱围堰可行性分析
传统的深水承台围堰施工采用钢吊箱围堰, 采用钢吊箱围堰需要周转使用, 施工所需周期较长, 前期投入资金较大, 消耗成本也较高。经过专家分析论证对比钢吊箱围堰与混凝土套箱围堰施工方案, 混凝土套箱围堰方案有以下优点:
(1) 单个承台的有效施工时间从25d缩短到8d, 大大加快了承台的施工速度, 为完成整个大桥工程施工工期提供了有力的保证;
(2) 承台混凝土浇注后, 承台混凝土与套箱混凝土结为一体, 混凝土套箱相当于承台的保护套, 承台混凝土侧表面不需再进行防腐涂装施工, 避免了防腐涂装施工程序, 即减少了施工成本, 又节省了施工工期;
(3) 不需进行水下混凝土封底、承台模板安装、套箱拆除等工序, 避开了这些工序施工诸多的质量、安全风险 (如封底失效、漏水及安全方面的风险) , 有利于施工的安全开展和有效控制, 确保质量和工期, 特别是对大量的海上承台施工有相当大的优势, 对整个大桥的质量和安全提供有力的保障;
(4) 混凝土套箱的预制可实现工厂化施工和管理, 海上混凝土套箱安装工序看似繁多, 但较为简单, 容易控制, 相对于有底或无底围堰的施工需进行封底施工、承台模板安装等繁琐工序来说要简单得多, 这也有利于现场的施工管理, 质量控制;
(5) 混凝土套箱在码头上预制, 可批量生产, 增加投入以加快施工进度的效果较采用封底或无底的围堰工艺施工明显;
(6) 混凝土套箱的预制及安装在资金使用上是逐步投入, 可缓解资金压力。
3 工艺原理
混凝土套箱为在码头预制的有底箱式结构, 底板预留钢护筒孔洞, 在孔洞内预设止水气囊, 在混凝土套箱上安设吊架, 用浮吊吊装混凝土套箱, 通过吊架吊挂在钢护筒顶。考虑到海中最大4.68m潮差的影响, 需要在预制混凝土套箱顶部安装钢结构防浪板。混凝土套箱就位后, 在护筒上焊接反压牛腿, 防止套箱止水后上浮, 向止水气囊内充气堵塞底板和护筒之间的空隙, 将套箱内外的海水隔离, 之后抽除套箱内的海水以形成干施工作业环境。再用高强膨胀砂浆填堵在气囊上面, 确保不漏水的同时保护气囊不被后续焊接施工的焊渣烧坏, 再用连接板将护筒和混凝土套箱连接为整体完成受力转换, 即可拆除护筒, 进行正常的承台施工。
4 混凝土套箱围堰的施工
4.1 总体施工程序和步骤
施工流程:套箱和防浪板的预制组装→套箱装船出运→起重船就位吊装、套箱调位→安装反压牛腿→混凝土套箱止水胶囊充水→套箱内抽水→焊接连接板→拆除套箱临时固定完成体系转换→承台、墩柱施工→拆除防浪板
4.2 套箱的下放安装
200t浮吊提起套箱吊装钢绳稍微施力, 解除套箱与运输驳船之间的临时固定约束, 之后浮吊施力将套箱吊起, 通过专职指挥和吊装工的观察、指挥浮吊臂杆转动、变幅, 牵动缆风绳, 使套箱底部高于钢护筒顶1～1.5m左右 (安全高度) , 同时使每个混凝土底板预留孔基本上对准每根钢护筒, 然后缓缓地、匀速下放套箱。套箱吊架支撑到钢护筒顶上后, 测量人员立即用全站仪观测套箱的偏位情况, 随时将结果报给指挥人员, 以指挥浮吊的各项操作。
4.3 套箱平面位置调整
套箱平面位置调整, 通过在混凝土套箱与钢护筒之间的调位千斤顶进行, 在套箱粗定位完成后, 选择潮位低于+0m时安放8个10t的千斤顶进行精确调位, 测量人员在海上测量平台上观测, 指挥套箱的调位。
4.4 反压牛腿焊接
套箱平面位置确定后, 在钢护筒上焊接反压牛腿反压在防浪板顶部, 防止在止水后套箱在浮力的作用下上浮, 每根钢护筒上焊接两个反压牛腿, 共计8个, 在高潮位时, 单个反压牛腿受载约25t, 根据计算反压牛腿采用2工25b或2工32a材料加工制作, 长度90cm, 并焊接2[14a斜撑, 注意反压牛腿必须压在防浪板竖向通长的[16a上。
4.5 气囊充气止水
反压牛腿焊接完毕后, 尽量选择在低潮位进行气囊充气止水, 将气囊的气闷管与空压机气管对接后, 开动空压机对气囊充气, 依次完成4个气囊的充气。气囊充气应由有施工经验的操作人员完成, 对气囊的充气量进行估计, 防止充气过多导致气囊爆裂。
4.6 套箱内抽水、砂浆二次封堵间隙
在气囊止水完成后, 利用4台抽水泵在1h内将套箱内的水抽干, 提供干作业环境。抽水时选择好时机, 在潮水到达最低潮时完成抽水, 随后用事先拌制好的膨胀砂浆将钢护筒与底板之间的间隙封堵, 确保套箱内不漏水。
4.7 防浪板拆除
考虑到承台表面需进行防腐涂装以及墩身施工, 防浪板的拆除安排在首节墩身施工完毕后拆除, 在有多功能作业船驻位时, 考虑其吊装高度及吊装重量, 拟定将防浪板分成四块拆除。当有大型浮吊驻位在旁边时, 拟定整体拆除方案, 整体拆除时, 需利用吊架 (重约2t) 辅助拆除, 单个防浪板重约14.1t, 可利用150t浮吊的小钩进行整体拆除。
5 结语
青岛海湾大桥采用混凝土套箱围堰的施工方法, 成功完成了280个海中承台的施工任务, 有效地保证了海上承台施工的安全, 较好地指导了承台工程的施工, 在深水海洋承台围堰的施工过程中发挥了优势作用。也为以后类似工程积累了宝贵的施工经验。
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[5]GB50009-2001, 建筑结构荷载规范[S].
套箱围堰 篇7
二号桥为浙江省温岭市西环路工程楼旗立交上跨桐溪河的一座大桥, 建筑范围为K1+879.826至K2+538.476, 工程造价7000多万元;桐溪河是本市重要排涝及水运河道, 在施工中不能采用全河道围堰施工。
本工程共有水中基础承台10座, 承台尺寸为7m×7m×2m。承台顶标高荦-2.00米及荦±0.00米。低于常水位1.72米左右, 均属于水中基础。根据施工条件, 桐溪河水面宽度为61米, 水深均为4米～1.2米。不排洪时, 水流速度较小;河床粘土较深, 适合钢护筒套箱施工。
2 钢护筒套箱
根据实际施工情况, 确定采用可装配式钢护筒套箱方案 (简称钢套箱) 。钢套箱是利用角钢、槽钢及钢管等刚性杆件与钢板连接, 具有可靠的整体性和良好的防水性, 亦有利于分块拼装, 重复使用, 与土石筑坝围堰相比不仅节约填筑工程量, 而且减少对河流的污染, 对河道泄洪断面减少最小, 同时减少挖基数量。既是围水设施又可作为基础承台施工模板使用, 则不失为一种工程费用低, 工期短的施工方法。
钢套箱周边尺寸考虑承台支模空间一致, 须扩大基础敞口开挖尺寸, 钢套箱离开基础轮廓尺寸0.5米同时还满足抽水设备和集水井设置的要求。
钢套箱总高度, 根据各施工阶段的最高水位抽水最高水位, 渡洪最高水位及冲刷深度, 基坑需要开挖的深度以及基底稳定程度 (如涌水、翻砂, 拱起泥土的可能性) 确定, 暂定设为8米。
钢套箱基坑内, 设一层素构造层作封底, 采用圆砾 (直径≥10cm) 1m厚, 能确保基坑施工中涌泥安全问题。
根据2#桥岩土工程勘察报告说明, 标高-5.5m左右均为淤泥层。在施工中须考虑到钢套箱不断下沉, 必须在支承桩 (或形钢梁上) 安装固定横梁, 扣上4只10T葫芦, 作固定保险作用, 以免出现下沉漏水, 给施工增加难题。
3 钢套箱施工
3.1 构造和制作
为拼装、拆卸, 吊装的方便, 钢护筒套箱每节高2米尺寸。采用12mm厚的钢板制成的钢模板, 钢模板四周和内肋采用∠100×100角钢焊接, 内侧采用20#槽钢做骨架焊成肋条, 其间距根据强度设定4道, 为便于拼装, 钢模板可制定通用板块。每道对接缝设5mm防水橡胶垫圈, 用Φ12螺栓联结成型以利起吊拆除。
3.2 钢护筒套箱的设计
结构布置。钢护筒套箱平面尺寸边长为8.8m的方形钢筒由角模、平面模2个部分组成;尺寸如图1:
根据河道水深外侧压力情况设纵横支撑, 支撑间距为2米一道, 承受最大弯矩力, 确保各层支撑反力相等的规则设置。
3.3 钢套箱沉放期间强度及刚度计算
计算概况。套箱沉放到底, 箱内抽干水, 套箱承受外水压力, 水压力通过套箱模板传到套箱内[25围令承受套箱内围令平面布置。
荷载计算。取最下层板块计算P=rh h上=3.5m h下=5.5m r=1t/m3P上=3.5t/m2P下=5.5t/m2
取平均值P=4.5t/m2
板带宽B=2m则全板带受均布荷载P=4.5t/m×2m=9t/m围令内力。
计算简图按三不等跨连续梁
NΓb=Лd2/4×fΓb=Л252/4×210=103.1KN≈10t>8.01t满足为偏于安全计平面模与角模平面模上下层之间每边用4M16及12M12连接, 构造连接不在验算面板强度验算。面板结构布置面板背面肋板布置平面
计算假定面板支承条件与1、3相连结, 由于1、3件刚度较大, 按固定端与2相连结边按铰接则每一小板块均为40cm×50cm的两相邻边固结, 另相邻边铰结的四边支承板
δ=12厚B=50cm取1m板宽计算 (荷载也取1m) 的截面模量]
[σ]=210>σ满足富余太多, 但是为了提高整体刚度, 不再消弱板厚
3.4 钢套箱重量计算
全套钢护筒重331.08×4×4+1166.12×4=9.96t/套
围令用量[25 (8.8×4+2×√2×4) ×6=279.1=8.76t/套
4 钢套箱安装施工程序
全套钢护筒起吊重量9.96+8.76=18.72T
钢套箱安装施工程序:钢护筒制造→工厂内拼装验收→工地上载桩上搭平台→测量放样打导向桩→在平台上组装钢套箱→吊机配合沉放套箱 (同时加设钢围令) →冲水套箱沉放到位测量验收校正→箱内排水→加防沉措施防止继续下沉→桩基修凿→护筒内角用水下砼封底→承台施工。
5 钢护筒沉放
5.1 就位下沉
首先搭建原设定水中工作段连续箱梁支承工作平台。此平台具有足够承载力稳定性和工作面。在钢护筒套箱安装之前先在施工点四周设定位桩和柱桩, 边下沉边测量;稳定后, 再在其顶部加设纵横梁形成操作平台。利用四角设置的定位桩, 绑设滑轮组并用吊车配合将钢套箱分块吊装, 拼装成型, 将钢管支撑 (加厚168#钢管) 用Φ22螺栓联结于侧面钢模的横肋上。检查各联结点上的螺栓是否拧紧, 支撑是否牢固, 以防抽水时出现事故。然后用四角的滑轮组将钢套箱缓慢下沉就位。
下沉钢套箱之前, 应清除河床底表面障碍物, 确保下沉平衡, 若在施工中出现下沉有倾斜, 采用侧向加压配水枪冲击, 及至能够顺直下沉, 达到施工要求。
5.2 清基
钢套箱沉到位后, 确定位置准确无错位时, 采用清水泵抽水, 在抽水期间注意观察钢护筒套箱实际情况 (如:倾斜、水压变形、漏水) 稳定。抽干后, 下入工人后, 设三处集水井, 安装好抽水设备, 确保基底无水施工。
5.3 钢套筒围堰封底
考虑混凝土流动半径及护筒壁的阻挡等因素, 封底时布置了6根导管, 以确保封底混凝土均匀上升。
封底混凝土采用泵送, 坍落度18～22 cm。
在灌注混凝土的过程中, 随时测量下灰导管口附近的混凝土顶面标高, 确保导管埋深, 避免混凝土“洗澡”。套箱模板内灌水以减小模板内外水头差, 封底混凝土养护。
5.4 异常情况紧急处置
常有以下异常情况出现, 处理方法也不复杂。
钢护筒漏水较大, 属制造拼装不严密所致, 处理方法:缝夹橡皮。底部冒浆管涌现象, 视管涌严重情况, 采用加伸护筒、延长渗径;筒内边角加浇护筒砼, 可用袋装砼叠放;沉放偏斜四边下沉不均匀, 可改善冲砂控制范围随时调整, 必要时在下沉缓慢的一侧护筒顶上加载加压。
洪水或潮水位过高, 可暂停施工, 让护筒内进水, 退水后复抽水继续施工。
6 承台施工
测量好桩顶标高, 采用空压机凿除桩顶, 达到设计要求再清理石渣, 清理完毕, 及时浇筑承台垫层, 终凝后重新放样;经监理验收合格后及时安装钢筋, 支撑模板及浇筑混凝土。
浇筑方法:因承台底标高高差较大, 考虑到下放混凝土不松散。采用:搅拌抖出料由翻斗车送料至吊车装料斗, 再由吊车吊入套箱内。在承台上搭建下滑槽, 搅拌出混凝土料, 由翻斗车直接送到承台滑槽口, 再滑入承台底, 安排专业人士指挥下料, 确保安全。筑捣时由比较有经验的工人前去震捣, 保质保量完成浇筑项目。
7 钢套箱拆除
承台浇筑完毕, 须二次周转施用需及时拆除套箱。
起吊套箱之前, 先将套箱内注入水, 确保内外水压平行, 再搭建电机吊车横梁, 配25吨汽车吊, 采用大型液压顶, 起顶全部套箱, 顶出水面后, 由电机吊车定位, 再分节分片拆除, 使用汽车吊吊出平台外, 再作调整保养, 确保下次安全顺利安装。
结语
钢护筒套箱水下承台施工过程要做到精心组织、科学施工, 对施工过程中的各个环节都要做到重视。在钢套箱水下承台施工过程中, 水下封底混凝土灌注技术虽已属成熟工艺, 但对于大面积水下灌注, 应严格遵守相关规程, 充分考虑可能出现施工质量问题的每一道工序, 做好详细的施工前准备与交底工作。
围堰结构的类型是多种多样的, 除本文提到的钢护筒套箱围堰外, 还有板桩围堰、钢筋混凝土围堰等等, 无论采取哪种结构型式的围堰, 其目的都是为了止水, 以实现承台干施工的作业环境。
由于西环路Ⅲ期二号桥钢护筒套箱施工方案科学、组织合理, 在整个钢护筒套箱承台施工过程中, 施工质量及施工的经济性方面效果良好。
摘要：本文介绍浙江沿海温岭地区桐溪河上低桩承台施工, 为今后类似工程的施工提供借鉴经验。
关键词：西环路Ⅲ期二号桥,钢护筒套箱:围堰施工
参考文献
[1]《建筑结构工程师手册》.吴德安等.中国建筑工业出版社.2005.
[2]交通部第一公路工程局.《公路施工手册》桥涵.上册[M].北京:人民交通出版社.2000.