双壁围堰

双壁围堰（通用8篇）

双壁围堰 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

双壁围堰 篇2

水下爆破在双壁钢围堰施工中的应用

通过对某大桥双壁钢围堰基础水下爆破施工的详细介绍,阐明了水下爆破中的炮孔设计、装药计算、起爆网路设计等关键工序,并详细介绍了水下爆破施工工艺,有效地克服了围堰下沉施工的技术难题,为类似工程提供了有意义的`借鉴和指导.

作 者：何茂文 刘洋 作者单位：湖南省郴州市城市规划设计院,湖南郴州,423000刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：201036(10)分类号：U445.556关键词：桥梁工程 双壁钢围堰 水下爆破 施工

双壁钢围堰设计与施工计算 篇3

南京长江隧道是江苏省南京市城市总体规划确定的“五桥一隧”过江通道中的隧道工程, 位于南京长江大桥和南京长江三桥之间, 穿长江左汊江为盾构隧道, 跨长江右汊江为南京江心洲夹江大桥。南京江心洲夹江大桥全长705 m, 主桥为455 m的自锚式独塔悬索桥。桥址范围地层基本上是粉质粘土、淤泥质粉质粘土、细砂等土层。桥址处百年一遇洪水位11.15 m, 最高通航水位10.398 m, 最低通航水位为2.139 8 m, 测时水位4.750 m, 根据统计, 当年12月~次年2月份是南京枯水位季节。

2 主桥索塔基础施工方案介绍

南京江心洲夹江大桥主桥索塔基础设计为:14根直径2.5 m的钻孔灌注桩, 桩长60 m, 低桩承台厚5 m, 具体详见图1。钻孔灌注桩设计采用直径2.8 m钢护筒, 承台底以下钢护筒作为桩基永久结构部分不予拆除。

承台基础施工采用枯水期双壁钢围堰方案, 施工水位按5.245 m考虑。由于围堰直径大, 封底后所受江水浮力大, 为了减少封底厚度与围堰高度, 采取先成桩后封底的措施。

3 钢围堰尺寸、构造、材料

承台最大对角线长度:

为此确定双壁钢围堰的内径为23.5 m, 外径为25.5 m, 在最大对角线处富余量 (23.5-22.434) ÷2=0.533 m。围堰内、外壁板厚δ=6 mm, 竖肋采用∠75×75×8角钢, 间距1.0 m, 水平肋∠75×75×8角钢, 间距0.5 m, 行桁架采用∠75×75×8角钢, 间距1.0 m。

钢围堰材料全部采用A3钢, 壁板[σ]=215 MPa, 水平桁架[σ]=180 MPa;钢围堰双壁间填充混凝土采用C15混凝土, 单位重量取2.4 t/m3, 允许压应力[σy]=4.0 MPa;钢围堰封底采用C30混凝土, 单位重量取2.4 t/m3, 允许弯曲拉应力[σL]=0.55 MPa, 允许剪应力[τ]=1.1 MPa。

双壁钢围堰水平结构及立面结构示意图见图2, 图3。

4 双壁钢围堰结构检算

钢围堰水位标高示意图见图4。

4.1 水平桁架强度检算

查《材料力学 (Ⅰ) 》 (孙训方等编, 第四版) 附录三型钢规格表知∠75×75×8角钢截面面积:F=11.503 cm2。

1) 承台底面处:

双壁间有C15混凝土参加受压。

作用于双壁钢围堰四周侧面的水压力:

水平桁架上作用的水压力:P=ρ×1.0=7.9 t/m。

水平桁架弦杆中作用的轴向压力:N=PR=7.9×25.5/2=100.725 t。

水平桁架弦杆中产生的应力:

钢围堰双壁间填充C15混凝土, 混凝土中的应力:

2) 承台顶面处:

钢围堰双壁间灌注水无混凝土:

作用于双壁钢围堰四周侧面的水压力:ρ=γH=1.0× (5.245-2.345) =2.9 t/m2。

水平桁架上作用的水压力:P=ρ×1.0=2.9 t/m。

水平桁架弦杆中作用的轴向压力:N=PR=2.9×25.5/2=36.975 t。

水平桁架弦杆采用∠75×75×8角钢产生的应力:

钢围堰双壁间填充C15混凝土, 混凝土中的应力:

3) 承台顶面以上0.5 m处:

钢围堰双壁间灌注水无混凝土:

作用于双壁钢围堰四周侧面的水压力:ρ=γH=1.0× (5.245-2.845) =2.4 t/m2。

水平桁架上作用的水压力:P=ρ×1.0=2.4 t/m。

水平桁架弦杆中作用的轴向压力:N=PR=2.4×25.5/2=30.6 t。

水平桁架弦杆采用∠75×75×8角钢产生的应力:

4.2 双壁钢围堰壁板中局部弯曲应力

1) 承台顶至围堰底。由于双壁间灌有C15混凝土, 壁板上的水压力直接传给混凝土, 壁板的强度满足要求。

2) 承台顶面附近。

a.外壁板σ=6 mm水平肋竖向间距b=500 mm, 竖肋间距a=1 001.4 mm。

水压力:ρ=γH=1.0× (5.245-2.345) =2.9 t/m2。

第一, 按《桥梁地基和基础》第277页情况六:四周固结板。

第二, 按新版《机械设计手册》第一卷第四篇第一章内容, 四周固定。

b取1 000 mm时:σmax=α (b/t) 2q。

b取900 mm时:σmax=α (b/t) 2q。

b取500 mm时:σmax=α (b/t) 2q。

b.内壁板:σ=6 mm水平肋竖向间距b=500 mm, 竖肋间距a=922.8 mm。

第一, 按新版《机械设计手册》第一卷第四篇第一章内容, 四周固定。

b取900 mm时:σmax=α (b/t) 2q。

第二, 按新版《机械设计手册》第一卷第四篇第一章内容, 四边简支。

b取900 mm时:σmax=α (b/t) 2q。

4.3 结构检算结论

1) 在施工过程中必须在双壁钢围堰的双壁间、承台顶面以下填充C15混凝土。

2) 双壁钢围堰间水平肋竖向间距要不大于900 mm, 水平肋竖向间距取900 mm时双壁钢围堰双壁间的注水标高应控制在施工水位+5.245以下, 才能满足强度要求。

5 双壁钢围堰的施工计算

5.1 封底混凝土厚度确定

封底混凝土厚度的确定以双壁钢围堰总重+封底混凝土重以满足克服抽水后双壁钢围堰总浮力的原则确定, 并进行强度检算;假设封底混凝土厚度为h。

5.2 封底混凝土抗浮计算

1) 封底混凝土底面上作用的向上水浮力:F= (1/4×π×25.52-1/4×π×2.82×14) × (5.245+2.655+h) =3 353.55+424.5h。2) 双壁钢围堰高12.5 m, 自重按260 t计, 则Q1=260 t。3) 封底混凝土重量为:Q2= (1/4×π×23.52-1/4×π×2.82×14) ×h×2.40=834.07h。4) 双壁钢围堰间填充混凝土重量 (承台顶以下填充混凝土) :Q3=1/4×π× (25.52-23.52) × (h+5) ×2.40=184.73h+923.63。5) 双壁钢围堰承台顶面以上双壁间灌H=5.245-2.345=2.9 m高的水。Q4=1/4×π× (25.52-23.52) ×2.9=223.21 t。抗浮检算公式为:F=Q1+Q2+Q3+Q4。则3 353.55+424.5h=260+834.07h+184.73h+923.63+223.21。h=3.28 m。

5.3 封底混凝土强度检算

施工水位5.245 m, 封底混凝土顶面标高-2.655 m。

1) 封底混凝土厚取3.50 m。

双壁钢围堰抽水后, 作用于封底混凝土底面的水压力:

封底混凝土的重量:P2=3.50×2.40=8.40 t/m2。

封底混凝土底面受到的净竖向压力:P=P1-P2=11.40-8.40=3.00 t/m2。

封底混凝土底板中心的弯矩:M=1/16×P×a2× (3+μ) 。

2) 封底混凝土厚取3.30 m。

双壁钢围堰抽水后, 作用于封底混凝土底面的水压力:

封底混凝土的重量:P2=3.30×2.40=7.92 t/m2。

封底混凝土底面受到的净竖向压力:P=P1-P2=11.20-7.92=3.28 t/m2。

封底混凝土底板中心的弯矩:M=1/16×P×a2× (3+μ) 。

3) 封底混凝土厚取3.20 m。

双壁钢围堰抽水后, 作用于封底混凝土底面的水压力:

封底混凝土的重量:P2=3.20×2.40=7.68 t/m2。

封底混凝土地面受到的净竖向压力:P=P1-P2=11.10-7.68=3.42 t/m2。

封底混凝土底板中心的弯矩:M=1/16×P×a2× (3+μ) 。

从以上检算表明:封底混凝土厚取3.30 m, 满足弯拉强度要求。

4) 封底混凝土3.3 m厚时剪应力。

6 结语

双壁钢套箱围堰漏水处理技术 篇4

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.

单双壁结合钢围堰设计与施工 篇5

1.1 桥位概况

本桥为芙蓉北路跨越捞刀河, 是长沙市南、北向城市Ⅰ级主干道芙蓉路的重要组成部分, 此处原建有一座24.0 m宽的桥, 该桥建于1990年, 病害严重, 无法维修加固继续使用, 因此将此桥拆除重建。新桥结构形式采用桥幅为左右辅桥, 中间主桥的三幅, 桥跨均为 (33.5+65.28+65.28+33.5) m四跨预应力混凝土连续刚构方案。施工顺序是先施工左右侧辅桥, 待辅桥施工完成后, 进行老主桥的拆除, 最后在原老桥桥位上施工新主桥。左右辅桥主墩基础均为单排2根直径2.20 m钻孔灌注桩基础, 为嵌岩桩, 辅桥承台尺寸8.10 m×3.60 m, 承台厚度为2.80 m, 承台底标高+21.720 m。

1.2 水文、地质情况

根据水文地质资料, 桥址处捞刀河段受洞庭湖顶托影响较大, 最大洪水发生在4月～8月, 且主要集中在4月下旬～6月;10月至第二年2月为枯水期, 一般水位+30.000 m～32.000 m, 最低枯水位为+23.000 m～27.000 m, 最高洪水位为1998年的+39.180 m (吴淞口高程) , 水位变化幅度大于8 m。平均水流流速0.12 m/s～1.26 m/s。辅桥1, 2号墩墩位河床覆盖层下为弱风化板岩, 其顶面标高在+20.310 m～+21.790 m之间, 而承台底标高为+21.720 m, 故围堰基本没有封底空间。

2 单双壁结合钢围堰设计

2.1 方案比选

根据实际的工程水文地质及施工环境, 对承台施工可以采用的三种方案:钢板桩围堰施工、双壁钢围堰施工、单双壁结合钢围堰施工, 进行了比较和论证。1) 钢板桩围堰施工:由于2号墩墩位河床覆盖层下为弱风化板岩, 且岩层顶面标高在+21.310 m～+21.790 m之间, 而承台底标高为+21.720 m, 基本没有覆盖层, 钢板桩的插打深度有限, 故围堰结构安全不易得到保证。2) 双壁钢围堰施工:由于围堰施工在枯水期, 水位较低, 采用双壁钢围堰成本大、工期长。3) 单双壁结合钢围堰施工:根据计算图示及受力分析, 围堰底节受力最大, 顶节受力较小, 因此设计时采用变截面的设计理念。底节为双壁钢围堰, 顶节为单壁钢围堰, 并且横肋的强度也根据设计要求, 向上逐层递减。根据以上技术、经济比较, 钢板桩围堰不适宜在弱风化板岩地质中应用;采用单双壁结合钢围堰的施工方案不仅降低了成本, 也降低了施工难度并节约了工期, 单双壁结合钢围堰的材料节省约35%, 因此决定采用底节双壁钢围堰, 而顶节接单壁的组合形式。

2.2 围堰结构

围堰采用单双壁结合钢围堰, 底节3.0 m为双壁结构, 顶节3.6 m为单壁结构, 围堰平面尺寸为11.0 m×7.6 m, 围堰总高6.6 m, 自重38.5 t左右。围堰结构见图1。

1) 侧板。底节侧板为双壁结构, 通过隔舱排水使围堰自浮。内外壁板采用6 mm厚面板, 壁板间距为1 000 mm。壁板横向采用160 mm×10 mm的水平支撑环板, 竖向间距1 000 mm, 内外侧板用∠63×63×6角钢斜撑连成整体。壁板竖向采用∠63×40×6角钢加劲, 水平间距450 mm。顶节侧板为单壁结构, 采用6 mm厚面板, 水平横肋共设四层, 竖向间距1 000 mm, 下面两层水平横肋采用400×10/200×12组成的“T”字组合结构, 上面两层采用350×10/200×12组成的“T”字组合结构。壁板竖向采用∠63×40×6角钢加劲, 水平间距450 mm。2) 内支撑。内支撑为钢围堰抵抗水压力和施工荷载的传力构件。底节双壁围堰设置两层内支撑, 每层内支撑采用单根Ⅰ32型钢。顶节单壁围堰在四个角设置斜撑, 在靠下对应的横肋位置设置两层, 斜撑同样采用Ⅰ32型钢。内支撑与围堰内侧板连接时, 其系统中线均应与侧板水平横肋相对应, 从而确保连接的可靠性。3) 盖板。为了便于调节围堰下沉及精确定位, 将双壁围堰顶面用盖板焊接封闭, 并在盖板上焊接2根细钢管接至水面以上, 作调整水位之用。

3 单双壁结合钢围堰施工工艺

3.1 钢围堰浮运和拼装

1) 在工厂将围堰分块制作完成后, 通过北岸下河便道运至北岸滩地, 进行底节双壁围堰部分拼装, 运输前应检查各分块尺寸是否与设计相符, 焊缝是否按照设计图纸焊好。拼装前应平整场地, 刃脚下应硬化夯实或抄垫牢固, 并用型钢打好支撑。2) 底节围堰拼装位置应考虑围堰下河的要求, 其拼装位置要便于下河, 根据现场实际情况, 围堰下河采用较高水位时浮运, 即在滩地桥位上游靠河边开挖一拼装场地, 开挖场地底标高为+25.500 m以下, 以便在水位标高+27.000 m时可以将围堰浮出拼装场地。在拼装围堰时用堵水坝与河道隔离, 围堰拼装好后, 挖开堵水坝, 使河水进入, 围堰便可浮起, 然后利用拖轮拖出拼装场地浮运至墩位。3) 底节围堰下河后, 未加其他荷载时, 吃水深度为1.2 m, 露出水面1.8 m, 此时可按干处作业的方法灌注刃脚内混凝土, 灌注高度为1.0 m, 灌注混凝土重量约为38 t, 此时围堰加刃脚混凝土总重约为59 t, 围堰此时吃水深度约为2.0 m。开始拼装顶节围堰及内支撑, 拼装时应注意对称拼装。拼装完成后, 围堰加刃脚混凝土总重约为77 t, 围堰此时吃水深度为2.7 m, 底节露出水面约为0.3 m。围堰接高完成后, 焊接双壁围堰顶面盖板, 并焊接2根抽水用钢管, 用于调节围堰下沉及精确定位。

3.2 钢围堰下沉和圈封

1) 利用定位船将围堰定位, 在定位船上焊接挡块限制围堰平面位置, 只允许竖向移动。在围堰双壁内灌水下沉, 初定位时围堰底标高控制在距河床0.5 m左右, 再进行精确定位, 待精确定位后再灌水下沉至河床。2) 围堰内清基, 用空气吸泥机进行清理, 将岩面上的泥砂清理干净, 完成后派潜水员下水检查, 确认基底清理干净, 以便使封底混凝土与岩面结合良好, 达到止水的目的。然后在围堰顶搭设钻孔平台, 安装直径2.6 m钢护筒。3) 在距围堰内壁0.7 m处向围堰中心范围堆码沙袋, 堆码高度为1.0 m, 堆码时注意沙袋不得侵入刃脚范围内, 四周应派潜水员下水堆码。然后在沙袋以外及刃脚下方, 采用导管水下灌注C20混凝土, 圈封高度为1.0 m。待混凝土达到90%设计强度后, 在平台上安装钻机进行钻孔灌注桩的施工。桩基施工完成后, 在围堰顶压重, 进行围堰内抽水, 割除钢护筒, 凿除桩头浮浆, 进行承台施工。

4 结语

在长沙捞刀河大桥拓宽改造工程中, 其工程地质及施工环境十分特殊, 承台底标高与岩面标高基本接近, 没有封底空间。这样选择单双壁结合钢围堰, 并且采用圈封阻水有较大优势。

1) 工程进度快, 施工难度小。2) 成本投入较小, 顶节单壁围堰可倒用, 回收率也较高。3) 克服了没有封底空间带来的困难, 在承台与围堰之间的圈封混凝土同样能达到阻水的效果。

当然, 单双壁结合围堰和圈封混凝土也有其局限性:本围堰适用的施工水头有限, 高水位时顶节不宜用单壁, 应采用变截面 (越接近水面截面越小) 双壁围堰更为安全;圈封混凝土的影响因素较多, 在施工时必须严格按照施工要求, 保证岩面平整并清理干净, 否则会影响阻水效果。

参考文献

[1]JTJ 025-86, 公路桥涵钢结构及木结构设计规范[S].

[2]JTJ 024-85, 公路桥涵地基与基层基础设计规范[S].

[3]GB 50017-2003, 钢结构设计规范[S].

[4]JTJ 215-98, 港口工程荷载规范[S].

[5]易经武.基础工程[M].北京:人民交通出版社, 2004.

北江特大桥双壁钢围堰施工技术 篇6

北江特大桥是贵广铁路工程广东境内跨北江的一座特大桥,该桥采用(69+92+230+92+69)m钢桁梁斜拉桥结构。

主桥墩均设在北江深水中,桥墩基础所处水域水位变化大(实测最高水位:9.58 m,最低水位:-0.2 m)、流速急(实侧1.83 m/s)、汛期长(4月～9月为汛期)、覆盖层浅(最薄地方只有几十厘米厚)、距离北江主航道近(离航道约80 m)。

主桥墩台结构尺寸大(截面尺寸为:35 m×17 m×6 m)、桩基数量多(单个桥墩由18根ϕ3.0 m的灌注桩组成)、基桩长(灌注桩长103 m)、底标高低(桥墩底标高-10.169 m)。根据工程实际情况,主桥墩台采用双壁钢围堰作为临时围水结构进行无水干施工。

2 围堰设计要点

2.1 结构形式

一般双壁钢围堰为圆形,但本工程主桥墩台为矩形,为减少材料用量、降低吊装难度,本工程钢围堰采用双壁自浮结构,双壁间距1.5 m,围堰外尺寸为38.3 m×20.3 m,围堰高18.269 m。整个钢围堰分三节制作,每节重量分别为185 t,183 t,165 t。

2.2 支撑梁系

围堰内设置4层支撑梁系,第一层不设斜向支撑,在围堰拼接时内支撑梁的中间横梁必须设置,其余各层斜向支撑梁可在围堰拼装抽水时随水位的下降从上到下依次加设,墩台施工时酌情割除。

2.3 原材料选型

外壁板下部刃脚段1.0 m选用20 mm厚钢板,上部选用6 mm厚钢板,内壁板选用6 mm厚钢板,环板选用12 mm,16 mm组合钢板,隔舱板选用10 mm厚钢板,斜撑杆选用∠90×6及∠125×8,所有竖向次梁选用∠70×45。

2.4 结构布置

1)井壁:围堰由内外两层钢壁组成,双壁间靠水平环板形桁架使内外井壁组合成整体,内外壁间距为1.5 m。

2)隔舱:在双壁间设竖向隔舱板,把钢壳分成12个不相通的仓。设置隔仓的目的为:下潜过程中可以分仓灌水调节其平衡性,着床后可以通过分仓灌水对其进行纠偏,浇灌混凝土时可以分仓灌注以确保混凝土质量。

3)刃脚:刃脚在刃尖部分约1.0 m高度范围内壁板厚为20 mm,竖向肋角位置布设竖向三角板,板高0.76 m,且用C20细石混凝土将刃尖填实。

3 施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

4 施工方法

4.1 钢围堰制作

1)对加工场地进行整平、压实处理,使基础牢固、结实,以确保围堰加工过程中避免因基础沉降而增大构件平面尺寸误差。

2)根据围堰平面几何尺寸进行基础放样,设置围堰加工基座。

3)在基座上设置型钢等小型卡靠模架,用以安装刃脚模板。然后按先骨架后壁板的顺序逐步拼装、焊接。

4)围堰拼装完成后接着对焊缝质量进行探伤检查,对围堰密封性进行水密性试验,试验检查合格后方可进行吊运装船。

4.2 钢围堰运输

首节钢围堰制作完成,经检验合格后,由300 t起重船整体吊至1 000 t自航驳,通过西江航道和东平水道运至施工现场(运距约180 km)。

4.3 钢围堰下潜安装

在进行围堰下潜安装之前必须对基床进行验收,验收合格后方可进行下潜安装施工。围堰下潜安装采用300 t起重船辅助吊运安装,安装分为以下几个步骤进行:

步骤一:首节钢围堰起吊就位。

首节钢围堰运至现场后,采用300 t起重船把钢围堰从1 000 t自航驳上通过锚缆移船方式进行吊装就位,围堰初步就位后慢慢松钩下放至钢围堰处于漂浮状态,然后解钩移船。

步骤二:悬浮状态钢围堰位置固定。

利用锚碇体系使悬浮状态的围堰处于相对固定位置,不受水流冲击、流速、风力的影响而改变其位置。

锚碇系统是由主定位船(采用800 t方驳)、尾定位船(采用300 t方驳)、主锚(采用2个10 t海军锚)、尾锚(2个4 t霍尔式铁锚)、围堰拉缆(规格4×ϕ28 mm)等组成的一个固定悬浮状态钢围堰位置的体系结构。体系主要受力点集中在上游主锚上,主锚的数量和规格应由钢围堰的形状、大小,船舶的种类、数量,江水的流速、风力以及钢围堰悬浮状态过程中各种不利因素的组合外力而定。

步骤三:围堰接高下潜。

第二钢围堰运至现场后,采用300 t起重船将其吊至第一节围堰之上进行水上拼接,拼接过程中起重船不离开钢围堰、吊钩处于维系状态。焊接完成且经检验合格后方可通过分仓灌水下沉,下沉过程中不断调整锚碇系统使围堰平稳下潜。当下至一定高度时松钩移船进行第三节吊装、拼接施工,然后整体下潜。

步骤四:护筒埋设、平台搭建。

围堰整体着床后先检查四周刃角是否存在悬空情况,若存在则先采取措施进行调整,使其平稳着床。然后进行基桩护筒埋设和平台搭建施工,在埋设护筒的同时对围堰四周进行砂包、片石抛填以防水流冲刷刃角处基床。

步骤五:封底混凝土浇筑。

当基桩护筒埋设和平台施工完成后,接着进行围堰清基处理和封底混凝土浇筑,浇筑过程采用吊砣触探控制浇筑厚度,同时派潜水员下潜观察是否出现混凝土外溢现象,若出现则立即启动预控堵漏方案进行堵漏。

5 几点体会

1)对于大型深水桩基、低水墩台基础施工,宜采用双壁钢围堰作为临时水下施工挡水设施。因为双壁钢围堰具有刚度大、自重轻、结构稳定、工序单一、操作方便等优点。2)为保证钢围堰施工质量,双壁钢围堰应进行专门设计,围堰的尺寸、强度、刚度及结构稳定性、锚碇体系等应满足设计及施工要求。双壁钢围堰宜分节、分块在工厂制造,块件大小可根据起吊设备性能、运输条件、现场工况等决定。3)出厂前,应按设计检查复核块件结构尺寸,应采用适当方法对块件焊接质量进行检验,必要时应做水压试验,发现焊缝渗漏处应将焊缝铲除烘干重焊。4)锚碇体系布设是钢围堰下潜安装的关键性控制工序,在进行锚碇体系受力计算时下潜参数选用必须准确,考虑不利因素时必须全面。

6 结语

北江特大桥主桥墩因其处于繁忙且狭窄的北江航道,采用双壁钢围堰施工工序简单、施工干扰小、安全有保证,但对施工组织要求较高,围堰沉放施工过程必须精心组织、合理安排,严格控制钢围堰拼接、下潜、封底工序衔接,确保围堰在最短的时间内完成封底施工。北江特大桥主桥墩基础采用双壁钢围堰施工技术,对其他施工水域狭窄、水上施工干扰较大、工期较紧等因素制约的类似工程具有良好的借鉴意义。

摘要：阐述了北江特大桥主墩基础双壁钢围堰加工、运输、沉放、封底施工过程,重点介绍了双壁钢围堰锚固体系的受力计算,以对类似工程受力计算参数选用提供查阅和参考。

关键词：双壁钢围堰,加工,拼接,沉放,封底

参考文献

珠江大桥深水双壁钢围堰套箱施工 篇7

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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双壁围堰 篇8

1 工程概况及双壁钢围堰方案

在建武隆县土坎乌江大桥, 桥梁跨径组合为2×25 m连续箱梁+ (96+180+96) m连续刚构+3×30 m连续箱梁, 桥梁总长度为523.5 m, 桥位横跨乌江, 桥位处江面宽约165 m, 其中桥梁3号、4号主墩位于河流主干道内, 承台顶面设计标高分别为167.308 m和165.205 m, 承台底标高为163.308 m和161.205 m, 墩位处河床标高159.205 m, 设计勘察期水位标高为164.87 m, 实测常水位标高为165.5 m, 河床地质为砂土层、卵石层。

主墩基础施工设计采用双壁自浮式钢围堰, 钢围堰外径19 m, 内径17 m, 壁厚1.0 m, 3号围堰高19 m, 4号围堰高21 m, 顶面高程分别为179.308 m, 179.205 m, 刃脚段围堰夹壁内浇筑水下C25混凝土。钢围堰竖向分为4个节段, 钢围堰结构布置如图1所示, 钢围堰总重量约1 468 t。

2 首节钢围堰拼装定位测量

围堰均分成12块, 单块角度45°, 如图1所示, 为保证拼装时上部重量平衡, 不致于使拼装产生较大倾斜, 采用对角对称拼装, 拼装顺序以1, 2→7, 8→5, 6→11, 12→3, 10→4, 9的顺序布置。为保证钢围堰几何外形的正确性, 控制围堰的平面尺寸、圆度和垂直度, 在首节围堰拼装前, 根据围堰尺寸在拼装平台上测量放出围堰的中心和每块围堰的平面位置, 在中心和每块围堰的四个角点位置处用红油漆标明。在吊装围堰单块到位后首先进行支垫, 再进行临时支撑设置。每块围堰设置8个临时支撑点, 每侧4个, 通过手拉葫芦固定在拼装平台上, 如图2所示。

钢围堰垂直度通过直角三角形原理来进行调整, 首先在拼装平台上定出围堰底口圆心, 圆心到围堰内壁底口的水平距离a为定值 (a=19 m) , 围堰高度b为定值 (b=6 m) , a, b为直角边, 则围堰内壁顶点到圆心的距离c也为定值 (c=√a2+b2) , 即c=19.925 m, 原理图见图3。通过葫芦调整围堰内壁顶口到圆心的距离, 从而实现对围堰垂直度的调整 (见图3) 。

最后通过拉顶口直径来校核围堰拼装质量。按照设计要求围堰顶面中心偏位 (顺桥向和横桥向) 不大于±20 mm, 围堰平面尺寸误差不大于±30 mm;同平面直径差不大于±20 mm, 倾斜度不大于H/1 000, 高度误差不大于±10 mm, 节间错台不大于2 mm。

3 首节钢围堰的初步定位及接高测量

在岸上完成首节钢围堰的拼装后, 通过滑轨和拖船托浮围堰进入桥墩位置, 经过初步定位后, 再进行2层边接高退思补过加重 (注水) 下沉。

3.1 初步定位测量

为控制钢围堰的平面位置及垂直度, 首先对首节钢围堰顶面进行精确分中, 在其顶确定A, B, C, D四个对称特征点, 如图4所示, 通过测定四点坐标来掌握钢围堰的实际位置及姿态。考虑到钢围堰时刻处于浮动的状态, 在岸上两个通视情况良好的控制点各架设1台高精度全站仪, 利用极坐标法[5]同时测定对称轴上两点 (A, B或C, D) 的三维坐标。由A, B, C, D四个对称特征点实测三维坐标, 可知钢围堰对称中心O (XO, YO) 的实际平面位置为:

扭角 (AB偏离桥轴线的夹角) 为:

南北方向的垂直度为:

上下游方向的垂直度为:

根据钢围堰的实时测量结果来对锚碇系统进行调整 (见图5) , 使钢围堰对称中心逐步就位到桥墩的设计中心, 并根据XC与XD或和YA与YB的差值来调整钢围堰的扭角使其小于±10', 同时通过控制钢围堰的各隔舱内注水量来调节钢围堰的垂直度。各项调整是相辅相成的, 必须通过反复进行, 最终才能达到允许范围内, 控制指标为平面位置偏差不大于±20 cm, 扭角不大于±20', 垂直度不大于H/1 000。为确保测量无误, 应在不同的控制点架设全站仪或交替测量对称特征点, 进行观测比较及检验。

3.2 钢围堰水上拼装接高

钢围堰每节段分块在钢围堰制作工厂加工完成并经检验合格后, 运至墩位处安装。接高段和首节段的设计指标要求是一样的, 但由于对于处于水上浮动状态的钢围堰, 在接高过程中, 每项指标都控制是难经实施的, 在接高过程中, 只要控制住倾斜度, 其他指标就可控制住了。

在土坎乌江大桥钢围堰接高过程中, 在底层对接围堰的顶口内外壁之间焊设限位卡, 一侧用直立型钢, 另一侧为倾斜状, 便于起吊就位。分块围堰对称就位后, 用长钢卷尺量顶口距离是否满足17 m内径尺寸, 并采取三角斜边量距法[5,6], 进行垂直度调整。用3 m长水平尺靠接缝处内外壁, 检查接块的垂直度。钢围堰水上接高到第2节, 围堰高度10 m, 即可进行围堰着床和注水下沉。

4 钢围堰精确定位

1) 钢围堰上口轴线对称点寻找。在接后的钢围堰顶口再次准确找出对称特征点A, B, C, D (见图4) 。

2) 钢围堰注水下沉。在钢围堰井壁内注水, 采用两台抽水泵均匀对称注水下沉, 使钢围堰下沉至距离河床30 cm~50 cm, 在下沉过程中应随时对锚链、锚绳和锚碇设施进行检查, 及时监控锚绳的受力状态, 并予以及时调整, 保证各锚绳受力均匀。

3) 钢护筒下放和钢围堰精确定位测量。钢围堰经过接高及注水, 体重及吃水深度 (仅出浮出水面2 m内) 增大, 在风浪较小时, 浮动很小, 测量仪基本上可以置平, 定位钢护筒限位架时, 可直接在钢围堰上桥轴线方向A (或B) 特征点上架设全站仪控制钢护筒的定位。钢护筒下放, 采取对称的两护筒同时下放的方法。在第一对护筒即将着床时, 开始对钢围堰进行精确定位。精确定位的方法与前面的初步定位的方法相同, 特征点高程采用水准仪精确测量。对主锚、边锚及拉缆施加预应力, 通过调整锚绳和拉缆保证钢围堰的平面位置满足定位精度要求。调整围堰上游下拉缆和下游下拉八字尾缆, 必要时采取在隔舱内不均匀注水以调整围堰的垂直度。精确定位控制指标为平面位置桥轴线方向偏差不大于±5 mm, 上下游方向轴线方向偏差不大于±10 mm, 南北方向高程差不大于±10 mm, 上下游方向高程差不大于±20 mm, 扭角不大于±10'。在护筒着床过程中钢围堰精确定位的工作必须全程跟踪监测, 直至多对成桩完成, 钢围堰已不再浮动为止。在每个钢护筒着床前, 要用吊垂线的方法检测护筒的垂直度。

4) 钢围堰着床测量。围堰位置调整到着床位置后, 用四台100 m3/h流量的低扬程水泵, 向各舱内均匀注水, 保证在下沉时围堰的垂直度, 使其迅速精确着床。着床后测量检查平面位置和倾斜度, 若满足要求, 则继续往隔舱内均匀注水, 始终保持围堰顶水平, 逐步实现围堰刃脚全线着床。若不满足, 则用下拉缆进行调整, 若发生倾斜, 则往标高高的隔舱注水调平。但同时要保证围堰隔舱内外水面高差控制在6 m范围内。钢围堰着床位置精度应达到:中心轴线偏位不大于5 mm。

5) 钢围堰吸泥下沉和竣工测量。钢围堰精密定位着床后, 围堰继续接高并后吸泥下沉。由于围堰部分已经嵌入河床覆盖层里, 围堰相对稳定, 同样利用全站仪极坐标法测定节段特征点A, B, C, D的三维坐标[7], 求得围堰的顶面中心偏移及高程、底中心偏移、刃脚高程、扭角、倾斜等围堰观测资料, 指导围堰的接高、下沉和纠偏等的实施。

围堰下沉到位着岩后, 必须清除干净围堰内基底, 暴露成片的基岩面, 以便进行围堰的封底。此时必须精密测定围堰的精确位置, 可采用多种方法分别测量、计算及校核。在土坎乌江大桥钢围堰施工中, 仍采用三维极坐标法选取4个导线控制点进行闭合测量, 测定围堰的顶中心位置, 采用水准仪闭合高程法精确测量围堰的顶中心高程, 并重新推算围堰的偏移、倾斜和扭角等。3号、4号墩钢围堰最后观测成果如表1所示。

5 结语

针对武隆县土坎乌江大桥深水急流区域基础的特点采取了一系列的测控方法, 有效地解决了千吨级双壁钢围堰动态状态下的施工定位、水中接高、精确着床以及钢护筒下放、精确定位等问题。各道工序得到的检测结果均优于设计指标要求, 表明了测控方法对千吨级双壁钢围堰定位具有可靠的精度保证, 通过精确定位测量技术实施, 获得了预期效果和宝贵的实践经验, 对大型深水急流区桥梁基础施工具有一定的参考价值。

参考文献

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