围堰封底

2024-10-07

围堰封底（精选4篇）

围堰封底篇1

1 工程概况

安庆铁路长江大桥主桥4#墩位于长江河道上, 基础采取圆形双壁钢围堰施工, 双壁钢围堰为外径Φ56m, 内径Φ52m, 承台底标高为-6.0m, 刃脚斜面部分高2m, 封底前基底标高为-21.0m左右, 封底混凝土高度为7m, 封底混凝土总体积约12229.2m3, 围堰内共插打37根钢护筒, 相邻护筒中心距为7.6m。

2 施工总体方案

围堰封底采用导管法水下灌注混凝土的施工方法。先做好施工准备, 将施工人员、机具设备和材料准备齐全, 清理围堰基底, 然后是底隔舱封堵, 防止隔舱之间串通影响封底质量, 紧接着搭设封底平台, 布设导管、布料机和灌注架等, 由于封底混凝土总体积较大, 根据目前混凝土供应能力, 为确保封底顺利, 混凝土质量可靠, 封底分三块进行, 如图1所示先封底隔舱内部分 (Ⅰ区) , 再封隔舱之间的中间部分 (Ⅱ区) , 最后封底隔舱两侧 (Ⅲ区) 。具体的施工工艺流程如图2:

3 围堰清基

当双壁钢围堰下沉至设计标高, 确认钢围堰终止下沉, 安装平台, 然后插打钢护筒, 等一系列工作完成后就进行灌注水下封底混凝土作业, 其中清基要求:

(1) 基底残存物:风化岩碎块、枯枝、落水型钢等, 清除干净。

(2) 清基完毕后, 测量基底平面标高, 符合要求即可进行封底作业, 对标高相差较大的需要进行吸泥或回填, 直至确定实际基底与设计标高误差在+20~50cm之间为止。

4 底隔舱堵漏

由于4#墩围堰设计时底隔舱端部与围堰壁板每侧留有20cm间距, 底隔舱每侧与锁口之间间距为10cm, 为了防止封底时混凝土从底隔舱与围堰锁口之间流走而出现混凝土洗澡现象, 经研究决定对围堰两端企口处采用气囊法堵漏。首先潜水员下水探摸底隔舱两端与围堰连接状况, 根据潜水员探摸情况加工制造导向架和气囊。同时测量员对围堰内河床情况进行准确测量, 若河床高差较大则回填沙石找平。接着在底隔舱两端下放导向架和气囊, 要求气囊上下两端与导向架固定。下放到位后往气囊内充水, 然后往底隔舱内灌混凝土。注意先在底隔舱两端先拔球灌混凝土, 封底完成后再往气囊内压浆。

5 机械设备布置及要求

围堰封底是个系统工程, 需要大量大中小型机械设备的配合作业才能完成, 因此施工前和施工中应对所有机械设备进行统一管理和指挥, 按照施工要求布置和作业。其中水上混凝土工厂尤为重要, 由于施工区域受通航和汛期水流影响较大, 因此合理布置水上混凝土工厂和其他配合施工的船舶就更为重要, 具体做法是水上混凝土工厂 (拌合船) 泊在4#墩上下游侧, 其外侧帮靠砂石自卸驳及水泥船、粉煤灰船等施工船舶。为保证原材料的供应, 配备砂石运输船各2艘, 水泥船1艘, 粉煤灰船1艘, 负责运送补充原材料, 为保证正常供电和施工安全, 还需配备1艘发电船和救生船。对于其他起吊、升降等机械设备的布置和要求如下: (1) 提升导管采用12台5t倒链, 另备7台倒链备用。 (2) 机械设备应事先检修并试运转, 保证在施工期间安全正常运转, 重要部件应有备品。吊斗斗门与滑槽转向部位, 承凡有操作不灵活的都应检查完善。 (3) 封底之前, 有关设施如封底平台、储料设备、测量设施及各种船舶系泊与锚锭等, 安装就位完毕后, 全面进行检查核对。 (4) 对吊船、牵引小车的运转状况, 混凝土搅拌机的供料、供水、计量等状况, 砂石、水的规格和数量;混凝土吊斗的数量和状况;2台发电机轮换使用时, 切换开关时允许供电中断5分钟电源;主电路等均要在封底前全面进行检查。 (5) 向参与封底的人员进行技术交底, 凡参加封底的人员, 均应指定带队负责人, 完成分配任务。 (6) 混凝土工厂开盘和停盘, 导管拔球与停灌;施工中船只移位等, 均应在指挥人员发出通知后再进行。 (7) 4#墩封底混凝土灌注工作是大型多工种的联合作业, 需要集中统一的指挥系统, 故应配备数量足够的对讲机, 电话24小时开机。 (8) 在灌注封底混凝土前, 必须办好基底清理检查证、导管试验及试拼记录、混凝土配合比和砂、石、水泥的质量与装载情况等签证手续。

上述每项工作完毕, 均需经技术、安质、机电、试验等部门认真检查, 确认合格后, 及时办理验收签证手续, 填好各类质量检查证, 各类签证办好后, 方可进行下一步工作。

6 导管布置

围堰封底时的导管数量及在平面上的布置, 应使各导管的有效灌注半径互相搭接, 不留盲区, 覆盖基底全范围。为确保封底效果, 减少封底时的劳动强度, 围堰分区封底, 要求每个区导管按要求一次性布置完毕, 其中底隔舱部分Ⅰ区共12根导管, 底隔舱中间部分Ⅱ区共22根导管, 底隔舱两侧Ⅲ区共26根导管, 导管直径φ273mm, 长度38m, 具体位置见图3。混凝土的流量半径R约4.0m左右。每个灌注点灌注速度采用0.2m/h左右, 要求每小时砼产量约84.36m3。导管要进行严格的检查验收, 具体要求如下:

(1) 每根导管需进行耐压试验, 5分钟后无破裂、漏水及显著变形为合格。

(2) 组拼前严格检查导管的焊接质量。

(3) 导管全长组节完成后, 用钢尺准确丈量长度并作好标记和记录。明显弯曲部分应拆开进行调整。

(4) 检查验收:不漏水, 不破裂, 长度符合要求, 经检查合格并作出记录签认后交付使用。

7 混凝土灌注

混凝土灌注过程非常重要, 是封底是否成功的关键, 因此灌注过程中要认真按照以下几点执行。

(1) 混凝土原材料应检验合格方能使用, 严格按照配合比施工, 对混凝土生产和灌注过程中的塌落度、和易性等指标应及时进行监测, 确保混凝土质量合格。 (2) 灌注顺序按先灌注底隔舱部分, 再灌注两底隔舱中间部分, 最后灌注底隔舱两侧, 即按Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ区的先后顺序进行, 每个区域混凝土灌注均需连续进行一次完成, 封底时底隔舱Ⅰ区从两端向中间浇注混凝土, Ⅱ区从两侧向中间浇注混凝土, Ⅲ区从两侧向中间浇注混凝土。 (3) 拔球顺序根据基底的情况, 按事先编好的拔球顺序 (根据清基后的河床标高确定) 逐根进行拔球灌注。原则是先开较低处导管, 再开较高处导管;先开周围导管, 再开中间导管, 尽量使混凝土流动不要太远。 (4) 拔球前, 应对基底进行一次清理, 安装好导管提升支架, 根据各导管内基底高程, 将组拼好的导管下端放置在基底河床上方20-25cm处, 并用测绳校检。 (5) 为保证首批混凝土灌注, 储料斗需存满20m3 (首盘混凝土数量计算确定, 经计算首盘混凝土数量为不小于17m3) 混凝土后, 方可拔球灌注后, 导管埋深不小于0.8m。初次拔球时, 混凝土的坍落度可适当小点 (约18cm) 。拔球时, 储料斗内的混凝土应连续快速有控制地送入导管内, 不得中断, 以防导管进水, 导致拔球失败。拔球后, 在测量确认导管埋深在2m左右后方可进行下根导管的拔球。 (6) 在各导管的拔球过程中, 严格按图纸顺序拔球。第二根导管拔球后, 应对第一根导管灌注一次混凝土, 然后再进行第三根导管的拔球, 第三根导管拔球后, 应对第一根、第二根导管灌注一次混凝土再进行第四根导管的拔球, 依此类推, 直到分块灌注的最后一根导管拔完, 其后各导管的灌注按顺序进行。 (7) 已拔球的导管在正常情况下, 混凝土灌注间隔时间不宜超过30min, 若超过30min不能供料, 应使导管反复升、降三次, 每次升降幅度约0.1m。正常灌注时导管埋深控制在1.0-1.5m, 对于每根导管每小时内必须保证至少一次的混凝土供应, 每次4-8m3。 (8) 尚未拔球的导管, 应根据封底混凝土面上升高度的测量资料, 随时将导管提升至混凝土面以上一定高度, 以防混凝土进入导管内, 拔球时发生堵管, 在拔球前必须重新确定这些导管底口离混凝土面高度。 (9) 若发现导管漏水, 混凝土面骤变等异常情况, 应迅速上报指挥台, 并迅速采取相应措施。 (10) 离析的混凝土流动, 造成堵管, 引起质量事故, 一律不准使用。 (11) 灌注结束后, 应将导管提离混凝土面以上2m, 将拌合机、混凝土泵输送管、灌注导管及其它设备冲洗干净, 以备下次使用。

8 测量监测

水下封底混凝土灌注过程中, 测量是一项重要的工作, 是有效控制封底质量的重要手段, 通过实时测量, 可以随时知道混凝土面各点标高, 进而可以直观的了解围堰各区混凝土面标高起伏情况。此次围堰封底共设置了172个测点, 基本上覆盖了围堰全部区域, 通过测点观测混凝土上升情况, 要求各测点设立编号标志。测量采用测锤, 测读平面应设在固定构件上, 测尺应能直接读出混凝土面标高, 避免换算。同时测量资料及有关统计资料要及时上报指挥台, 以便决策。具体的测量工作有以下几点: (1) 水上、岸上混凝土工厂的混凝土产量表, 每小时统计一次。集料储存量每班收班前一小时报一次。 (2) 导管底标高, 混凝土面标高以及导管埋深测量记录, 30分钟上报一次, 靠近设计标高时每10分钟上报一次。 (3) 每根导管混凝土分配量, 30分钟报一次。 (4) 围堰内混凝土面增长情况示意图, 每30分钟绘一次, 根据各测点的测量数据绘制。 (5) 其它有关资料及测量统计记录。

9 结束语

从安庆铁路长江大桥4#墩围堰封底施工结果来看, 封底水密性好, 混凝土表面平整, 标高满足施工要求, 大型围堰封底施工技术值得推广。

参考文献

[1]铁路混凝土工程施工技术指南 (铁建设[2010]241号) [S].

[2]客运专线铁路桥涵施工质量验收暂行标准 (铁建设[2005]106号) [S].

[3]TB10424-2010.铁路混凝土工程施工质量验收标准[S].

围堰封底篇2

混凝土封底施工是深水桥梁基础施工过程的关建环节之一, 混凝土封底成功与否直接关系到桥梁基础承台施工的质量、工期和安全。目前国内对深水围堰封底方案尚未有明确的规范条文规定, 在设计及施工方案制定过程中基本按照最不利工况进行封底厚度检算, 封底混凝土方量大, 施工时间长, 甚至需要分块、分层多次浇筑, 封底质量难以控制, 经常出现封底不良、漏水严重等不利情况。

柳江双线特大桥主墩基础地质为白云岩, 强度为500 k Pa ~700 k Pa, 河床覆盖层为1 m ~ 2 m厚的河卵石, 设计水深为6. 5 m, 采用双壁钢围堰, 设计承台底紧贴河床面, 设计封底混凝土厚度为2 m。按照设计要求, 需对1. 5 m左右的白云岩河床进行爆破清底, 工程量大, 工期长, 难度高, 为了赶在汛期来临前完成承台和墩身施工, 必须对封底方案进行优化。本文通过柳江双线特大桥封底施工的总结分析, 对混凝土封底方案如何选择和优化进行探讨, 为类似工程项目提供有益参考。

2 深水基础封底混凝土检算方法

2. 1 封底混凝土主要受力工况

围堰封底的主要目的是为承台及墩身施工提供无水施工环境。透水性河床, 在承台施工时, 内外水头差会对封底混凝土产生巨大的向上的浮力; 不透水性河床, 封底混凝土基础承受浮力很小, 可不封底或抽水后简单硬化, 只对围堰四周用混凝土封堵, 但要充分考虑围堰整体在水流冲击下的抗倾覆和抗滑移能力。

工况一: 透水性河床围堰内抽水工况, 主要受浮力 ( 主) + 水流冲击力。

工况二: 不透水性床围堰内抽水工况, 主要受水流冲击力 ( 主) + 水头压力。

2. 2 封底混凝土检算方法

1) 工况一简单受力检算: 完全由封底混凝土及围堰结构自重抵抗浮力, 不利用封底的抗弯能力, 计算简单。该方法设计的封底方案最安全, 混凝土方量最大。

2) 工况一充分受力检算: 充分考虑混凝土自重、钢围堰自重、桩基础抗拔能力及封底混凝土的抗剪、抗弯能力。计算步骤为:抽水工况下围堰的整体最大浮力计算→围堰自重及桩基础钢护筒的抗拔力计算→确定最小封底厚度→检算封底抗弯、抗剪能力→检算围堰整体的抗倾覆能力→调整并确定封底混凝土厚度。可采用该方法进行方案的优化设计。

3) 工况二检算: 浮力与钢围堰沉到位后的浮力大小相同, 由围堰本身的自重和双壁钢围堰仓内水的自重即可满足抗浮力要求。需要验算的主要是围堰总体的抗倾覆、抗滑移和抗渗能力。计算步骤为: 承台施工时流水冲击力计算→围堰自身抗倾覆、抗滑移力计算→确定围堰四周埋深和封堵混凝土宽度、厚度→检算封堵混凝土的抗渗性能→调整并确定围堰埋深和封堵混凝土尺寸。可结合现场实测数据对封底方案进行深度优化。

3 封底方案优化

3. 1 封底混凝土方案优化思路

在确保封底混凝土封底效果和受力安全的条件下, 充分利用现场水文地质条件及各抗力条件可最大程度的减少封底混凝土的厚度, 主要从以下几个方面进行优化:

1) 充分利用双壁钢围堰结构自重, 提高整体抗浮能力。

2) 充分利用桩基础的抗拔能力, 与桩基形成整体。

3) 充分利用基岩完整性好, 透水性差的特点, 与基础密贴成整体。

3. 2 封底方案选择与优化

封底方案的选择主要是根据水文和地质条件确定, 如表1所示。

3. 3 封底优化方案技术保障措施

1) 加强水头压力监测, 为方案优化提供可靠依据。对于不透水的完整硬质岩河床和致密粘土层河床, 可利用不透性特点进一步降低封底混凝土厚度, 但为了保障封底的安全、可靠, 必须对所采用的封底工艺可靠性进行监测、分析, 具体步骤如下:

a. 做好首件工程, 选取具有代表性的墩台, 采用保守方案先行施工, 施工过程中监测围堰四周及中心在抽水后封底混凝土底部的水头压力。

b. 根据监测的水头压力数据, 作为后续围堰封底混凝土优化的依据, 进行深度优化。

c. 加强对后续围堰封底混凝土底部水头压力的监测, 作为持续优化和封底可靠性评价的依据。

2) 合理安排工期, 尽量安排在枯水季节进行承台施工, 提高封底安全系数。

a. 首先采用保守封底方案, 尽快完成水中墩首件工程, 收集相关参数。

b. 根据工期计划, 严密组织, 合理调整各个墩位的施工水位, 逐个设计围堰及封底方案。

c. 承台施工过程中提高水位观测频率, 应对突发状况。水位快速提升时可暂停施工, 向围堰内回水, 确保结构安全。

4 柳江双线特大桥封底方案优化措施

根据柳江桥实际情况, 围堰采用双壁钢围堰, 先进行围堰、钢护筒定位和封底, 后施工桩基承台。封底优化过程如下。

4. 1 选择合适的墩位进行首件工程施工, 采集相关数据

1) 首件选择与探测管布置。岸边31 号墩覆盖层达到2 m, 采用采砂船清理河床卵石后, 即可按原设计方案提前在雨期安排钢围堰定位和封底施工, 并采集相关数据。水头差探测管布置如图1 所示。

2) 水头差数据采集。封底28 d后, 进行抽水试验, 测量并记录连续7 d的水头数据, 水头稳定后的测量数据如表2 所示。

3 ) 数据分析。水头差对封底混凝土浮力为: F = ρ水gh水A混凝土; 封底混凝土自重: G = ρ混凝土V = ρ混凝土HA = 2. 4g H混凝土A混凝土;封底混凝土自重浮力平衡时: F = G即H混凝土= h水/2. 4 = 0. 42h水, 围堰内水头每降低1 m, 可减少0. 42 m的封底混凝土。

根据采集的数据, 为保证安全, 取探测管内最高水头75. 4 m为设计水头, 封底厚度可减少0. 882 m。

4. 2 后续墩围堰封底方案

1) 封底优化设计。

考虑围堰和封底混凝土自重、桩基础抗拔及封底后围堰内的水头下降等因素, 最大程度减小封底厚度。

a. 基本参数见表3。

b. 封底厚度计算。按封底后围堰内水头75. 52 进行封底厚度计算, 由于封底混凝土需水下灌注, 不宜小于1 m, 取1. 2 m厚进行检算, 则:

总浮力为F = 3. 14 × ( 9. 32- 10) × ( 75. 4 - 71. 304 + 1. 2) ×104= 12 719. 8 k N。

封底混凝土重力: 3. 14 × ( 9. 32- 10 ) × 1. 2 × 2. 4 × 104=6 917. 1 k N。

围堰及仓内水重: 161. 364 + 3. 14 × ( 9. 32- 8. 52) × 8. 25 ×104= 2 075. 2 k N。

桩基础的抗拔力 ( 为安全考虑, 桩基础抗拔力只考虑桩基础自重部分, 不考虑桩周摩擦力) : 3. 14 × 10 × 12 × 2. 4 × 104=8 827 k N。

总抗浮力大小P = 6 917. 1 + 2 075. 2 + 8 827 = 17 819. 3 k N >F = 12 719. 8 k N, 钢围堰结构总体满足抗浮要求。

c. 封底混凝土强度检算。封底混凝土强度检算采用Ansys有限元分析软件进行建模计算, 分析结果见图2。

由Ansys结果云图可知:

封底混凝土底部主要受压, 其中钢护筒四周混凝土受拉, 拉应力最大值为第一主应力最大值 σt= 309 679 Pa = 0. 31 MPa; 封底混凝土顶部主要受拉, 其中钢护筒四周混凝土受压, 压应力最大值为第一主应力最小值 σc= 47 219 Pa = 0. 04 MPa。

根据《混凝土结构设计规范》, σt<[ft], 抗拉强度满足混凝土抗裂要求; σc<[fc], 抗压强度满足要求。

2) 施工方案与工艺优化技术措施。

a. 加大围堰四周封底厚度, 增强堵水性能。河床处理如图3所示。

b. 加强河床清理, 清除河床表松散卵石, 增强封底混凝土与河床间的粘结。

c. 优化封底混凝土性能, 改善浇筑工艺, 连续成型。封底混凝土可采用水下不分散的NDC混凝土, 该封底具有不分散、自流平、自密实等特点, 可减小浇筑过程中拔管次数, 提高封底混凝土完整性。浇筑过程从下游向上游全断面推进, 一次浇筑成型。

d. 对埋入封底混凝土中的钢护筒进行处理, 增焊钢筋环箍, 增强封底混凝土与钢护筒间的摩阻力。

e. 加强封底过程中测量控制。在围堰的操作平台上布置多个测量位置, 标示其高程, 安排专人每小时测量一次, 以便掌握封底混凝土的流动情况, 控制导管埋深并及时移管。

4. 3 封底混凝土施工效果

31 号墩封底施工28 d后, 进行抽水, 并测试钢护筒内及监测管的水头升降情况表明, 优化后的封底方案及工艺措施能满足要求。抽水结束后, 围堰底部无渗漏水现象, 封底平面平整, 封底后监测管内的水头低于设计水头, 进一步提高了封底的安全系数。

5 结语

通过充分利用设计水文地质条件、结构自重及桩基础抗拔力等条件, 优化河床处理及封底混凝土浇筑工艺, 可有效的降低封底混凝土厚度, 减少河床清理工程量。通过柳江双线特大桥水中墩封底施工的优化实践, 证明对封底方案进行深度优化可以在保证安全的前提下, 加快施工进度, 提高经济效益。

摘要：介绍了深水基础钢围堰混凝土封底方案选择思路, 探讨了充分利用水文地质条件、基础设计及围堰结构设计资料对封底方案进行优化设计的方法, 并结合实例作了说明, 实现了减少封底混凝土厚度、加快施工进度、节约施工成本的目标。

关键词：围堰封底,深水基础,混凝土,水头压力

参考文献

[1]GB 50010—2010, 混凝土结构设计规范[S].

围堰封底篇3

洞庭湖特大桥3#墩承台为圆端形, 长44.51m, 宽25.5m, 高6.5m (顶面标高+13.5m, 底标高+7.0m) 。双壁钢围堰为外径50.5m、内径46.5m的圆环形结构, 设计高度为31m, 围堰双壁舱厚2m, 底隔舱高5.726m, 设计围堰抽水水位为+26m。在标高为+19.1m处设置内外连通管, 管径为￠273mm, 岳阳侧和君山侧各设置一根。根据对承台施工过程中各种工况的计算, 围堰内封底混凝土有效厚度为3.5m, 采用水下C30混凝土, 分区一需2017方, 分区二需1846方, 分区三需2001方, 分区四和五的底隔舱各需170方, 共需混凝土6204方。围堰分区见图1。

2 3#墩大型圆形围堰封底施工难点

2.1 围堰内清基和抄垫

对于大型 (外径50.5m) 、超重 (3300t) 圆形双壁钢围堰, 由于岩面达到80公分, 围堰内的回淤和稳定性比较难控制。

针对上述问题, 在围堰内利用两台大型浮吊进行水下吸泥清基, 过程中采用潜水工和水下摄像机配合, 克服了回淤和部分地段的塌方困难, 反复清基, 确保了围堰范围的清基质量;在岳阳侧岩面较低处抄垫了14个钢凳, 解决大型圆形围堰的稳定性, 确保了围堰的精定位。

2.2 导管布设

由于围堰封底面积大, 导管的布置数量和拨球顺序的安排很重要, 确保布料机能够全部覆盖下料点, 且各点的拨球时间能衔接起来。

2.3 封底施工

先封中间两道底隔舱内混凝土达到承台底标高, 然后在隔墙下采用惨水泥的砂袋进行封堵, 使围堰成为成三个独立的封底区, 之后根据岩面的高程走势图, 从岳阳向君山侧依次封底, 保证围堰四周的封底质量。

3 大型圆形围堰封底施工工序与关键技术

3.1 围堰精定位

围堰锚碇系统形成以后需要精确调整围堰的平面位置、垂直度。围堰精确调整主要通过锚碇系统来完成, 主要方法如下:

3.1.1 围堰垂直度调整

围堰的双壁通过封闭和联通隔舱板, 分为16个互不连通的隔舱, 可以通过注水下沉或排水上浮来调整围堰整体标高, 也可通过在不同的隔舱注水或排水来调整围堰的相对高差。

3.1.2 围堰横桥向位置调整

围堰的横桥向轴线平行于墩轴线, 当围堰偏下游时, 先同时慢慢放松下游的尾锚, 同时收紧主锚将围堰向上游调整, 调整至围堰轴线与墩轴线上下游偏差在15cm以内。在调整时要注意保持各锚绳的受力均匀。

3.1.3 围堰顺桥向位置调整

围堰顺桥向位置的调整主要通过围堰君山侧和岳阳侧锚绳来调整, 如果围堰偏向君山侧, 则放松君山侧的主、尾锚, 收紧岳阳侧的锚绳将围堰向岳阳侧调整。

3.1.4 围堰精定位步骤

围堰锚碇系统形成后, 即可利用锚碇系统对围堰位置进行调整、定位, 围堰定位时应遵循先调整围堰顶面标高, 后调整平面位置的原则。

第一步:使围堰垂直度满足不大于1/50的要求, 并测量围堰的平面位置。

第二步:根据测量结果调整围堰, 使其平面位置偏差小于15cm。

第三步:均匀对称的收紧主、尾锚, 使整个锚碇系统对围堰施加预拉。

第四步:测量围堰的垂直度、平面位置, 并根据测量结果调整围堰位置。

第五布:重复第四步, 直至围堰达到“双壁钢围堰就位允许偏差”的精度要求。

围堰精确定位完成后, 根据现场测量, 围堰中心平面偏差偏上游7.3cm, 偏小里程10.5cm, 在平面内旋转角度0°3′44″。

3.2 钢护筒下放

钢护筒加工→水上运输至3#墩位处→对接钢护筒 (5+11m) →安装导向架→16m节钢护筒下放→与12m节对接→28m节钢护筒下放至岩面→钢护筒检查验收, 并潜水员探模→焊接连接系→移动导向架转至下一个钢护筒下放。

钢护筒下放由两台浮吊 (150t、200t) 完成, 钢护筒下放在围堰临时平台安装完成后进行。钢护筒按顺序单根下放, 安装连接系, 与围堰形成整体。

钢护筒下放前测量组根据桩的设计位置放线, 进行导向框安装, 3#墩钢护筒下放导向架采取单层结构, 平台顶面导向架为型钢框梁结构, 通过重力控制护筒的垂直度, 着床后采用水筒静压, 确保护筒底口与岩面紧密结合。

经测量实测, 护筒顶口中心与设计桩位偏差最大偏差4.5cm, 最大倾斜度0.88%。

3.3 围堰内清基和抄垫

围堰内浮泥或岩面残留物采用移动式吸泥机进行吸泥处理, 基底与封底混凝土之间不得产生有害夹层。 (见图3、图4)

3.4 封底平台搭建图

3.4.1 围堰顶搭建临时封底平台 (见图5) , 采用钻孔平台贝雷梁组进行搭建, 上面满铺钻孔平台面板作为封底临时平台。

(1) 分配梁安装:测量组配合定位分配梁, 按照设计位置进行定位。 (2) 贝雷片拼装:按钻孔平台拼装的贝雷梁组依次摆放。

3.4.2 在栈桥前端相对于1#、2#墩的位置配置两台HBT-90型地泵, 混凝土通过泵管流动至布料机布料。

3.4.3 采用2台BLJ18型手动布料杆布料机, 布置在上下游, 布料机的工作半径为18m (加上前面接4米软管) , 覆盖了所有下料点。

布料机底座设置在灌注平台上, 底座与浇筑平台贝雷梁固定牢固。

3.4.4 在围堰的君山侧、岳阳侧设置分别配置150T、200T浮吊, 利用浮吊配合封底混凝土转运、拨球混凝土料斗吊装施工。

3.5 护筒及刃脚封堵检查

在围堰封底前, 安排潜水工下水对围堰范围内及内壁、刃脚斜面进行触摸, 对平台搭设、底隔舱灌注过程中可能存在的坠落物进行清理, 确认围堰范围内无杂物、泥沙、浮土且刃脚、围堰内壁、护筒表面无附着物等, 经检查合格后才可以进行水下混凝土的灌注。

3.6 封底导管安装

(1) 导管使用前组装编号后进行水密承压、接头抗拉试验, 不得漏水, 并编号, 按自下而上标示尺度。单根导管按顶节0.5m, 第2、3节1.0m, 第4、5、6节3m, 底节16m。 (2) 导管现场安装位置根据贝雷片、连接系、钢护筒的位置及混凝土的扩散半径确定, 具体安装位置见图6。 (3) 由于河床岩面有高差, 导管悬空根据实际河床标高按20cm-30cm来控制。

3.7 导管拔球和封底混凝土浇筑

分区一、三封底混凝土导管拔球原则按由低到高, 从四周到中间的顺序进行。分区二封底混凝土导管拔球原则按由两端到中间的顺序进行。施施工过程中及时测量混凝土面高度, 保证拨球时对应导管底口附近无混凝土, 导管悬空高度按20-30cm。封底混凝土由岸上混凝土拌和站供应。混凝土灌注速度不应小于60m3/h, 顶面理论标高为+7.0m, 现场施工误差按照10cm控制。

3.7.1 分区一、三封底混凝土浇筑

(1) 围堰分区一共设置12个下料点, 将12个导管按照1-12进行编号。

(2) 拔球及混凝土浇筑详细步骤:

第一步:1、2#下料点拔球, 1#下料点浇筑混凝土至1.5m, 2#下料点混凝土浇筑至2m。第二步:3、4#下料点拔球, 浇筑混凝土至2m, 1、2#下料点过程中补浇混凝土。第三步:5、6#下料点拔球, 浇筑混凝土至1.5m, 1、4#下料浇筑混凝土至3m, 2、3#下料点浇筑混凝土至设计标高。第四步:7、8、9下料点依次拔球, 1、4、5#下料点浇筑至设计位置。6#下料点过程中补浇混凝土至2m。第五步:10#下料点拔球, 浇筑混凝土1.5m, 7、8#混凝土浇筑至设计位置。6、9、10#下料点过程中补浇混凝土。第六步:11#下料点拔球浇筑混凝土至1.5m, 6、9#下料点过程中补浇混凝土。10#下料点浇筑至设计标高。第七步:12#下料点根据实测混凝土深度保证导管悬空30-40cm拔球, 6、9、11#下料点浇筑至设计标高后, 12#最后浇筑完成。

3.7.2 各导管混凝土浇筑至设计标高后拨除导管, 过程根据导管的埋深及时拆卸导管, 分区三导管布置同分区一。

混凝土由岸上混凝土拌和站进行供应。封底混凝土灌注速度不应小于60m3/h, 顶面理论标高为+7.0m, 现场施工误差按照10cm控制。

3.7.3 分区二封底混凝土浇筑

(1) 围堰分区三设置14个下料点, 将12个导管按照1-12进行编号, 按顺序布置1-12个下料点, 13#、14#下料点导管倒用1#、2#下料点的导管。

(2) 拔球及混凝土浇筑详细步骤:

第一步:1、2#下料点依次拔球, 浇筑混凝土至2m。第二步:3、4#下料点拔球浇筑混凝土至2m, 继续浇筑1、2#下料点混凝土浇筑至设计标高。过程中3、4#下料点补浇混凝土。第三步:5、6#下料点依次拔球, 浇筑混凝土至1.5m。第四步:7、8#下料点拔埋管1m后, 继续浇筑5、6下料点混凝土至设计标高。第五步:9、10#下料点拔球埋管1m后, 继续浇筑3、4下料点混凝土至设计标高。过程中9、10#下料点补浇混凝土。第六步:11、12#下料点拔球埋管1m, 继续浇筑7、8下料点混凝土至设计标高。过程中11、12#下料点补浇混凝土。第七步:13、14#下料点根据实测混凝土深度保证导管悬空30-40cm拔球埋管1m, 拔球后9、10、11、12#浇筑至设计标高, 最后浇筑13、14#下料点至设计标高。

3.7.4 各导管混凝土浇筑至设计标高后拨除导管, 过程根据导管的埋深及时拆卸导管。

3.7.5 围堰底隔舱混凝土浇筑

围堰底隔仓, 采用分块、对称浇筑, 按照从两端向中间浇筑顺序进行施工。底隔舱混凝土由岸上混凝土拌合站供应。封底混凝土顶面理论标高为+7.0m, 现场施工误差按照10cm控制。

3.7.6 封底混凝土技术指标

设计强度为水下C30;坍落度180~220mm;流动度保持在2h内, 坍落度不低于180mm;结合试验结果, 初凝时间24~26h;混凝土扩散半径:4~5m;

导管拔球首盘混凝土方量:

为了保证混凝土封底灌注的质量, 混凝土灌注时导管埋深不小于0.5m。则首批混凝土方量按以下公式计算:

式中:S:导管作用面积, 导管外混凝土为圆锥形, 高度为1.0m, 根据相关资料显示, 水下混凝土扩散角度在15°~30°之间, 扩散半径取4m, 则底面积;d:导管直径325mm;Hc:首批混凝土灌注高度, 按1.0m考虑 (0.5m导管埋深) ;h1:围堰内混凝土高度达到Hc时导管内混凝土柱与管外水压平衡的高度 (m) :h1=Hw×γw/rc;rw:水的容重为10KN/m3;rc:混凝土拌和物容重, 按24KN/m3取值;Hw:围堰内水面至基底高度, 按照封底施工计划12月份水面高度按照+19.0m考虑, Hw=16m, 则:

h1=Hw×γw/rc=16×10/24=6.7m。

首批混凝土方量计算:V=h1πd2/4+Hc S/3V=6.7×3.14×0.3252/4+1.0×50.24/3=17.3m3。为保证导管埋深, 确保拔球混凝土灌注一次成功, 首批混凝土采用15m3总储槽+3.5m3料斗, 拔球时布料机同时向总储槽泵送混凝土。

拔球成功后直接由布料机软管加小料斗进行灌注混凝土。

4 施工质量控制问题

(1) 混凝土灌注前, 根据拨球范围, 合理布置混凝土总储槽, 保证能够覆盖所有灌注点。混凝土开盘前严格检查各环节是否按拟定方案落实, 否则不准开盘。 (2) 灌注过程中导管埋深控制在0.5m~1.0m之间, 每次布料机转点或者拆导管要迅速, 保证每套导管转点时间不能超过30min。 (3) 封底混凝土标高测定采用平底测砣, 测量绳必须复核后才能使用。 (4) 在移动导管之前必须加密测量混凝土面标高, 特别是对混凝土不易流到的边角处要加密测量, 保证封底混凝土面达到设计标高。 (5) 灌注应连续进行, 并注意测量混凝土面;混凝土灌注应在各点之间经常交替进行, 任一点混凝土灌注间隔时间不宜超过30min;当某一导管周围混凝土面与其他点高差达到10cm以上, 此时需移动布料机对其他点进行灌注, 保证混凝土面整体均匀上升。 (6) 封底混凝土强度达到设计要求前, 钢围堰不得受到冲击、干扰和承受额外荷载, 以免影响混凝土强度增长, 确保混凝土的强度、整体性和水密性。

5 结束语

洞庭湖大桥3#墩围堰从底隔舱开始封底到君山测围堰封底完成成共用时8d, 采用分区封底, 同步进行其他舱的施工封底和钻孔桩施工准备。施工过程中加强每个封底区域的检查签证, 施工控制, 获取了大型园形围堰封底过程的相关的数据和经验, 为我们今后的施工及其他类似围堰封底施工提供了宝贵经验。

参考文献

[1]胡汉舟, 文武松, 秦顺全, 等.京沪高铁南京大胜关长江大桥施工技术总结[M].北京:中国铁道出版社, 2011.

[2]中华人民共和国行业标准.TB10424-2010.铁路混凝土工程施工质量验收标准[S].北京:中国铁道出版社, 2010.

围堰封底篇4

封底混凝土是桥梁基础钢围堰施工的重要环节, 封底混凝土通过与钢围堰、钢护筒和河床 (基岩) 的紧密结合, 抵抗水浮力和水压力, 达到强度后排水, 为承台和桥墩施工提供安全和理想的作业空间。

水中墩30#墩基础采用双壁钢围堰施工, 围堰下沉到位, 清基完毕检查合格后, 即可进行封底混凝土施工。

封底混凝土厚度按1m考虑, 实测水深5.5m (施工水位为50.1m) 。

F抗浮力=G钢围堰+G封底混凝土+G壁仓灌水+F桩粘结力=127.1t+[21.3m×14.4m×1m+ (15.4+22.3) ×2×0.5]×2.4t/m3+ (15.4+22.3) ×2×6×1t+12×1m×3.14×2.4m×10.2t/m2=2328.5t;

F抗浮力/F浮力=2328.5t/2101.7t=1.11 (安全) 。

30#墩设计承台底标高为45.126m, 河床面标高为44.86m。经检算, 在施工水位为50.1m, 封底混凝土厚度为1m, 封底混凝土基底标高为44.126m。

30#墩钢围堰封底混凝土的参数见表1、2。

2 施工前的准备工作

2.1 清基检查:

钢围堰到达设计标高后, 布置清基设备, 作最后一次吸泥清基, 确保封底混凝土能很好地与岩面、钢刃脚、钢护筒结合在一起。潜水员下水检查, 对刃脚周围仔细检查, 核实围堰着床情况, 对刃脚悬空部位在围堰外侧采用编制袋装砂卵石或水泥填塞, 填塞严密后, 用打砂船沿围堰外侧进行反压回填, 确保回填厚度在1m以上, 同时对围堰壁内填筑砂卵, 填筑高度2m以上, 以提高围堰的抗浮力;对围堰内的检查, 主要是检查钢护筒外壁的清理效果, 要确保清理彻底, 以提高混凝土与钢护筒的粘接力, 同时用测绳对堰内每隔0.5仔细来回检查, 确保基底标高达到设计标高, 进而确保封底混凝土厚度不小于1m。

2.2 混凝土灌注平台搭设:

全部检查合格后, 在围堰平台上搭设灌注平台。导管平面位置设计根据钢围堰平面尺寸、桩基设计位置、内支撑位置、混凝土扩散半径确定, 导管作用半径随导管下口压力大小而定。导管数量及在平面上的布置, 应确保导管有效灌注半径互相搭接, 按每根导管扩散范围不大于4m计算, 顺桥向需布置3根或4根 (3根的间距为3.6m, 4根的最大间距为3.5m) , 布置7排, 共计24根导管灌注点;导管标高位置确保导管底部距离岩面或河床0.2m, 导管顶部安装活动式料斗。灌注平台搭设在钢围堰和钢护筒上, 采用36a工字钢和[20槽钢钢支墩, 支点设在两侧钢围堰上, 顶部设横梁, 横梁采用两根45a工字钢, 导管安装在横梁上。本次封底混凝土需配置2套移动式灌注设备, 需要导管7根 (每根长7m) 、4方料斗4个。

导管提升设备通过在围堰两侧设置两台船吊实现, 一台为50吨履带吊, 一台为25吨汽车吊。

2.3 混凝土输送方案:

设计封底混凝土标号为C25混凝土, 方量为344方, 由混凝土搅拌站集中供应。为了确保混凝土在短时间内灌注完成和封底质量, 混凝土输送设备配置2套, 其中汽车泵一套, 设置在30#墩栈桥处, 地泵设置在西岸防洪堤上, 泵管沿栈桥铺设到30#墩栈桥处, 搭设钢支架下落到钢围堰, 沿围堰外侧到达料斗口;混凝土罐车按6辆, 每小时按80方计算, 共计灌注时间为4.5小时左右。

3 封底混凝土施工:

封底混凝土严格按水下混凝土施工方法进行施工。封底砼的隔水措施采用拔球法, 首批混凝土灌注前精确计算首盘混凝土方量, 制作足够容积的封底用漏斗, 确保封底顺利, 确认封底成功后, 进行正常浇注。灌注过程严格依照规范进行, 随时进行混凝土质量、导管埋置深度等各项检测以保证整个灌注过程的顺利。浇注开始时, 要连续有节奏地进行, 当导管内混凝土不满时, 徐徐地浇注, 防止在导管内造成高压气囊, 压漏导管。导管底端要始终埋入混凝土面以下0.5m, 严禁在灌注过程中把导管提出混凝土面。

灌注顺序严格按附图进行, 从下游围堰内刃脚附近开始, 至上游刃脚部位合龙。开始时, 用地泵输送混凝土, 第一根导管灌注高度达到0.5m同时快接近第二根导管时, 地泵口接第二根导管拔球, 第一根导管同时接着用汽车泵灌注直至封底混凝土设计顶标高, 依次按设计顺序灌注。施工过程中每根导管布置一个测量点, 要经常测量导管底部和混凝土面标高, 确保封底混凝土厚度和质量。

第一排导管灌注完毕, 进行第二排导管灌注, 可以将第一排灌注平台吊放到第三排灌注平台位置。

封底混凝土要确保顶部基本平整, 灌注后期适当增加混凝土的坍落度, 使混凝土形成较平整的顶面, 封底混凝土的灌注标高一般比设计标高提高15cm, 待混凝土强度达到设计强度的80%, 抽水, 凿除顶面的软弱层至设计标高。

4 质量控制要点及质量保证措施

4.1 河床清基和刃脚、钢护筒检查:按封底混凝土为1.0m考虑, 即基底标高全部达到4 4.1 2 6 m, 并应基本处于同一标高, 测量人员用水平仪和测绳要仔细检查, 按0.5m间距仔细检查。

刃脚部位要确保刃脚内部基底干净, 外侧密实, 以避免灌注时从刃脚空隙处外泻。钢护筒周围和筒壁也要清理干净, 以提高混凝土与钢护筒的粘结力。

4.2 封底混凝土施工:

现场设总指挥一人, 指导混凝土灌注顺序, 设测量人员3人, 在灌注点前后、左右位置仔细检测, 以控制封底混凝土厚度和顶标高, 并将测量结果通知现场总指挥, 指导拔球的最佳时间。封底混凝土应连续进行并尽可能在短时间内完成。

5 安全要点及安全保证措施

双壁钢围堰接高下沉加载时, 应加强缆风绳固位, 防止围堰倾斜。围堰顶面应高出水面1.0m以上, 有涨潮或风浪时应考虑加高。

钢围堰封底混凝土施工时和混凝土强度未达到设计强度之间, 应严防往来船舶、漂流物等碰撞钢围堰。

当出现六级以上大风时, 停止工作, 并检查加固水面上的船只和锚缆等设施。如确有需要继续作业时, 采取有效措施。

施工使用的各种船只, 按航政部门规定设置航行标志, 并备有救生、消防及靠绑等设备。