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湘桂铁路扩能改造工程永州湘江1#特大桥3#墩双壁钢围堰施工组织设计方案一．概况永州湘江1#特大桥全桥孔跨布置为：1-31.5m简支梁（组合梁）＋（48+4x80+48）m预应力混凝土连续梁＋4-31.5m简支梁组合梁，全桥长593.40m。线路资料：双线，线间距D=4.6m；平面：位于直线；立面：5.2‰。中心里程:DK111+715.56。3#墩中心里程为DK111+586.500，该墩共有桩基10根，桩长均为9.5米，承台尺寸为9.6m×3.5m×16.2m，墩身高24.85米。该墩炸礁基岩面标高为73.0米，承台底标高为74.589米，1月26日实测湘江水位为84.8米。双壁钢围堰按圆形设计，钢围堰外径为22.8m，壁厚为1.0m，高度为14m。内围壁面板为直径20.8米5mmＱ235的钢板，外围壁面板为直径22.8米5mmＱ235的钢板。中间通过环向纵向骨肋及角钢连接支撑，分二节：每节之间焊接。每节沿圆周方向又分为8块，各块大拼时焊联。竖向骨为75×50×6的角钢。内外护筒用50×50×5角钢连接，主体总重约156吨。二、总体施工方案3#墩双壁钢围堰，在专业钢结构工厂加工制造，在4#～5#墩上游设置拼装平台，在拼装平台上拼装底节围堰，用拖轮配合运至墩位处，利用底节浮于水面、接高上节，然后围堰壁内灌水下沉到位。清基完成后安装钢护筒进行封底。2.1、加工工艺制造流程如下：下料→钢板对接、骨肋对接、角钢截断→单片桁架内组拼→内外壁标准段制造（在胎模上焊骨肋）→调焊接变形→脱模、运至大拼平台大拼→焊接。根据钢围堰的结构特点，工期要求、现场制造场地特点及现场吊装的条件。制造方案如下：2.1.1、配料方案围堰分8节段，每段内围壁展开长8089.6毫米，外围壁展开长8875毫米。内和外围壁分别用8090×1500×5、8900×1500×5的钢板沿高度方向对接，因此在购料时定长定宽（双定尺）。对接前应检查钢料牌号、规格、质量，确认无误方可对接。对接采用手工电弧焊，不需开坡口。焊接方法严格按焊接工艺要求执行，焊接后产生的角变形可用火焰调平。接好的钢板用煤油渗透进行渗透试验，合格后方可进行下料。2.1.2、下料①、下料所划的切割线必须准确清晰，下料允许偏差±1mm、对角线偏差±2mm。下料应根据钢板厚度预留切割量。②、单元件宽度、高度下料时要考虑焊接收缩量，一般控制在1/1000mm。③、下料宽度允许偏差±1mm。切割后的熔渣予以清除，焰切起始侧（切割面上缘）用砂轮倒棱，倒棱宽度0.5～2mm，对深度不大于2mm的崩坑和缺口用砂轮沿纵向修磨匀顺。④、对深度大于2mm的崩坑、缺口等缺陷应用砂轮将缺陷处修磨成宽深比大于4的圆弧形坡口补焊，补焊后用砂轮沿纵向修磨匀顺。2.1.3、骨肋拼装焊接骨肋拼装方案：骨肋拼装应做拼装胎模。骨肋按1/20或1/16下料，下料后接长为1/10或1/8，焊后变形应在工作平台上调形。骨肋焊接应注意以下几个问题：①、焊接变形的控制，骨肋与钢板通过大量的连续贴角焊连接，焊接后必然产生焊接变形，可通过焊接顺序和控制焊接电流的方式来控制焊接变形，焊后仍然产生的焊接变形再采用火焰调整。②、用拼装胎模控制好骨肋的位置尺寸，以及各段的骨肋在同一条直线上，同时各骨肋两端预留约300mm左右不焊，以便骨肋对接时调整。③、各段制造必须严格控制外形尺寸以确保后续的拼装质量，不允许随意在表面打火焊附件，吊装、翻身时要采取保护措施。2.1.4．节段内围壁拼装焊接将外围壁钢板平铺在胎模上横向对接（先焊单面）。钢板必须与胎模密贴，可以在胎模反面设反拉装置。安装桁架，桁架的间距应控制准确以便节段对接，可在胎模上设桁架定位板。同时桁架横肋骨与面板两端留出200毫米不焊（只针对底节），以便对接焊时调整。安装纵向肋，纵向肋上的角钢槽口要在拼装前开好，纵向骨肋间距也应控制准确以便节间对接，可在胎模上设纵骨定位装置。将内围壁壁板吊到桁架上利用周边法兰销定位，在内围壁上设若干可调拉杆调整面板与骨肋密贴，无误后施焊。焊接横纵骨肋，先焊纵肋，再焊横肋。焊接时应特别注意焊接顺序，防止扭曲变形。可从中间向两边对称焊，绝对不允许对角焊。焊脱模吊点及翻身吊点。脱模、翻身，焊面板对接焊缝，焊接时注意焊接顺序，应多人同向焊接，绝对不允许对角焊。焊后检验、调形。节段各骨肋焊完后必然产生焊接变形，可将焊完后的节段再吊到胎模上检验，详细检查节段与胎形的密贴状况以及由于变形而造成的联结法兰栓孔与定位销孔的错位，根据检测的结果定调形方案。2.1.5．运输及装卸钢围堰各节段属大型结构，在吊装时应特别注意吊点的合理布置及强度。装车卸车时吊点位置须垫胶皮，运输时各件之间用10mm木板隔开，以防止吊装及运输时碰伤。2.1.6、拼装①、焊接变形的控制，骨肋与钢板通过大量的连续贴角焊连接，焊接后必然产生焊接变形，可通过焊接顺序和控制焊接电流的方式来控制焊接变形，焊后仍然产生的焊接变形再采用火焰调整。②、用拼装胎模控制好骨肋的位置尺寸，以及各段的骨肋在同一条直线上，同时各骨肋两端预留约300mm左右不焊，以便骨肋对接时调整。③、各段制造必须严格控制外形尺寸以确保后续的拼装质量，不允许随意在表面打火焊附件，吊装、翻身时要采取保护措施。2.1.7、焊接内围壁及外围壁在胎模上组拼无误后开始施焊，首件要求在胎模上焊接，目的是为了发现焊接变形的规律，以便调整胎模的尺寸。胎模一旦调整定型，后面单元件的焊接可不在胎模上进行。由于现场场地有限，可将各单元件运至江边焊接。2.1.8、预拼双壁钢围堰底节为顶节接高的基准，底节尺寸的拼装质量直接影响到中间节的拼装质量，因此要求各节必须进行整体预拼。预拼在江边靠近大拼的地方进行，预拼前搭建临时支撑点平台，用水平仪抄平后作为大拼基础，在支撑平台上设置若干内围壁限位板作为定位用，拼装时50吨履带吊配合。将底节各单元件分别吊到支撑平台上预拼，调整对接焊缝的间隙及位置，预拼检查合格后编号。预拼支撑平台示意图2.2、机械、设备布置机械设备和器具序号名称型号数量(台)备注1半自动切割机CG1-304下料用2普通交流电焊机BX3-3500283门吊10T24汽车吊20T1预拼5交通船100T16钻床Z5017倒链10T5大拼用8倒链5T10大拼用9螺旋顶5T6大拼用10螺旋顶3T10大拼用11拖轮270马力112船吊35Ｔ、30Ｔ各113平板驳400Ｔ614导管ф30、5套15卷扬机5Ｔ1416抓泥船2m3117高压水泵3W-6B4318离心式清水泵6#319抓泥斗2m3120多用途浮箱40中6021压风机20m3222水上拌合楼1000L123输送泵HB-6022.3、围堰施工步骤水上钢围堰施工工艺框图水中导向船拼装接拼上节围堰墩位钢围堰底节拼装围堰下沉到位围堰浮运到位吸泥清基搭设工作平台河床清理混凝土锚定位安放钢护筒水下封底2.3.1、混凝土锚定位在3#墩上游正方向200m抛锚，下游正方向100m抛锚，上游抛20T混凝土锚，下游抛10T混凝土锚，每个锚用30mφ32钢丝绳吊索，20mφ16钢丝绳拴住油桶作浮标。2.3.2、清理河床在3#墩上下游正前方20m作浮标，用抓泥船或砂船清理墩位周围的河床。在下围堰前，由潜水员检查基坑的平整度，如不平整的地方适当的爆破处理后再清理，直至平整。如清不到位的，在双壁钢围堰落到位以后，再用吸泥机，清基到位。2.3.3、水中拼装平台在4#～5#墩上游平整出一块场地作为拼装双壁钢围堰的拼装平台，用地垄锚紧紧靠岸边。在下围堰墩位处用2艘120吨铁驳拼装一个导向船。2.3.4、底节大拼用一台履带吊在拼装平台对称拼装双壁钢围堰底节，底节为全焊接，拼装方案如下：（1）、吊拼第一分块，将两端线对准分块线，刃脚外壁对准所作边缘线标记，在围堰外壁吊垂线，将分块调正后打支撑固定；（2）、吊装第二个分块与第一分块相接，调整对准边缘线并竖直，调整各环形水平桁架和内外壁板，焊接固定，测量上口半径或内壁尺寸偏差；（3）、按编号依次逐块吊拼焊接围堰成型，此时应检查围堰平面尺寸、竖直度等，偏差值应在允许范围内；（4）、对块间拼接处的焊缝用煤油作渗漏检查，对组拼好的围堰进行水密试验检验，确保围堰密不透水；（5）、用拖轮把双壁钢围堰拼装平台拖至并喂进导向船内，拴好锚绳，安装联结桁梁，吊起底节双壁围堰、拖出拼装平台，落下双壁围堰，灌注刃脚混凝土，吊钩轻轻带劲。按下图顺序拼装焊接。2.3.5、围堰下沉经测量准确定位，锚绳拉好，往钢围堰壁内对称灌水加重下沉，使刃脚进入河床覆盖层内。继续向围堰隔舱内加水加重，用吸泥机吸泥配合围堰下沉，使围堰继续下沉直至刃脚整个支承在河床设计标高处。徐徐落下双壁钢围堰，钢围堰下沉过程中要平衡灌水，直至双壁钢围堰落稳在河床底，然后把双壁钢围堰内蓄满水，锚绳拴在该墩位的正前方混凝土锚上。吸泥清基，检查刃脚处情况；插打钢护筒，在钢护筒投进2-3m高的粘土，以防止封底砼时护筒移位。用抓泥船进行清基，用水泵向双壁钢围堰内灌水，并同时徐徐落下双壁钢围堰，直至双壁钢围堰底下到距水面6m左右处，拆除吊船前联结桁梁，用地垄锚锚住双壁钢围堰，退出龙门吊，用地锚把双壁钢围堰准确就位，灌水落稳在该墩位。吸泥机吸泥到位。下步施工与其它墩相同。2.3.6、顶节拼装方案底节拼装完成后，接着拼装上节围堰（上节围堰分为八大块，用焊连接）直至拼完。要保证拼装接缝胶皮的密接性及拼装平台的平稳性。顶节的大拼方法与底节的拼装方法相同，这里不再赘述。2.3.7、围堰封底在钢围堰上安装施工平台，平台上放置储料斗、料槽，空隙部分用竹夹板铺满。在钢围堰内均匀布设设计所需的导管及测点，以便控制灌注混凝土量。为保证混凝土不间断供应，要确保机械设备数量及完好率。封底前，在双壁钢围堰外四周填砂袋和砂，然后进行围堰封底。由于封底混凝土方量较大，混凝土采用岸上和水上拌合楼同时进行生产。封底采用垂直导管法灌注水下砼方法，斜层灌注法，即是从一端灌注到另外一端；导管法灌注水下砼：其施工方法与钻孔桩水下砼基本要求相同，采用五根导管灌注。（1）、导管平面布置：应使各导管的有效灌注半径互相搭接，一根导管的灌注的范围可参考下表：导管作用半径（m）当宽：长=1：1时当宽：长=1：2时当宽：长=1：3时宽和长（m）面积（m2）宽和长（m）面积（m2）宽和长（m）面积（m2）3.04.2*4.217.62.7*5.413.61.9*5.710.83.55.0*5.0253.1*6.219.22.2*6.514.34.05.6*5.631.42.5*7.124.82.5*7.518.74.56.3*6.339.84.0*8322.8*8.423.5（2）、在井顶搭设灌注支架，悬挂储料斗、漏斗、导管，在灌注砼全部过程中，导管埋入砼的深度至少应保持1.0—1.8m以上（导管作用半径大，埋深亦大）。（3）、主要设备：储料槽，串筒，漏斗，导管，震动器，导管提升设备，隔水球，检查锤，测深锤，抽水设备，射水设备，清孔设备，砼拌和、运输设备等。摘掉下游锚绳和两侧锚绳，解开下游联结桁架，提升导向船下游联结桁架，利用上游锚绳把龙门吊退出钢围堰，解开上游锚绳，移到下个墩位继续施工。三、工期保证措施3.1、工期安排详见“钢围堰施工进度网络图”。3.2、工期保证措施3.2.1组织保证措施成立由经理领导的，由具有类似施工经验丰富的人员担任调度员和作业队长，加强施工现场的协调和指挥，工期保证组织机构详见“工期保证组织机构框图”。工期保证组织机构框图由项目队主管生产的负责人为调度员，以各施工作业队为生产实施对象，形成一个自上而下的主管施工进度的组织体系。3.2.2、计划保证工期工程开工后，制定周密详细的月(周)施工进度计划，抓住重点难点工程及其关键工序进行施工。每周由经理或主管生产的副经理主持定期召开一次由各施工小组有关负责人参加的生产调度会，各施工组坚持每天一次的生产布置会，及时总结上一施工周期的施工进度情况，安排下一施工周期的施工生产计划；对施工机械设备、生产物资和劳动力做出总体计划安排；在整个工程的实施过程中，坚持“以日保周，以周保月”。（3）、