双壁钢围堰施工方案

双壁钢围堰施工技术方案中国交通建设第三公路工程局有限公司19#过渡墩及20#主墩1．工程概况本标段全部为桥梁工程，由南、北岸引桥和主桥组成，主桥采用246m+125m的独塔双索面斜拉桥，塔墩固结体系，主跨为分离式钢箱梁，副跨为分离式混凝土箱梁，基础采用圆形承台+群桩基础；引桥分别为两联(32.5+60+32.5)m跨北岸大堤及规划大堤变截面连续箱梁及36m～43mPC现浇箱梁。下部采用RC实体花瓶墩。北引桥桥墩基础采用4根直径1.5米的钻孔灌注桩；南引桥桥墩基础采用2根直径2.0米的钻孔灌注桩。主桥19#过渡墩承台位于淮河主河道中，水下承台、墩柱采用方形双壁钢围堰施工方案。承台平面尺寸为（30.225m×9.1m）哑铃型，承台高4.0m，围堰尺寸采用（32.125×12.6）m长方形。河床顶面标高+5.426m，承台底标高为+1.040m。设计水位为16.5m，水深11.1米。钢围堰顶标高控制为17.540m。主桥20#主墩承台也位于淮河主河道中，水下承台、墩柱采用圆形双壁钢围堰施工方案。承台平面尺寸为直径26.0m圆形，承台高6.0m，围堰尺寸采用直径30.0m圆形。河床顶面标高为+10.518m，承台底标高+3.443m。设计水位为16.5m，水深6米。钢板桩顶标高控制为17.0m。2．水位，地质状况介绍2.1、水文条件淮河6-8月份为丰水期，11月至翌年2月为枯水期。汛期淮河水位升幅较大，常淹没两岸的低洼地区。淮河设计防洪水位为+16.50m，警戒水位为+19.0m，保证水位为+19.60m；最高通航水位+19.16m，最低通航水位+10.82m，枯水期水位在+12.5m左右，方案设计时，施工水位按+16.5m考虑。2.2、地质条件五河定淮淮河大桥横跨淮河。桥位区附近地貌单元分别为淮河冲积平原的河漫滩、一级阶地及江淮波状平原的二级阶地，地势平坦，河水平静，水面开阔，河宽约344m，主河槽最大水深13m，流速4.0m/s。承台处涉及地层主要为：软土、粉砂、粉土、细砂、粘质黄土、砂质黄土、砾石土、卵石土、全风化岩泥岩、强风化泥岩、弱风化泥岩等。根据设计单位提供的淮河特大桥工程地质报告显示，钢围堰埋深范围内地质情况为：①层软土，深灰色，流塑，主要由淤泥质粉质粘土和粉土组成。高程为6.7m~4.0m。②层细沙，灰色，饱和，松散，稍密，局部夹粉质粘土和粉土薄层。高程为4.0m~-7.9m。3．双壁钢围堰结构设计五河淮河水流平稳，风浪较小，钢围堰围堰是为承台施工而设计的临时阻水结构，通过围堰侧板和封底混凝土封水，为承台施工提供无水干躁的施工环境，同时侧板作为浇筑封底混凝土和承台混凝土的侧模。3.1、主桥双壁钢围堰结构说明3.1.1）19#过渡墩围堰3.1、主桥双壁钢围堰结构说明3.1.2）20#主墩围堰20#主墩承台围堰采用圆形双壁钢围堰的结构形式，围堰设计顶标高+17.048m，设计底标高1.548m，围堰总高度15.5m，入土深度7.0m（河床标高10.548m，考虑2m的冲刷）。主桥承台尺寸为直径26.0×6m，围堰壁板内轮廓较承台外边缘各边外扩50cm，内径为27.0m，围堰壁厚1.5m，外径为30.0m，在高度方向分为2节，分节高度为7.7m+7.8m=15.5m，围堰每节段分8个块体，块间用5mm厚钢板设置隔仓板，单块钢围堰吊装重量最大22.5t。块与块之间、节与节之间相连均采用焊接。钢围堰分为内外面板,水平桁架,内外面板背楞等几部分组成。围堰壁板内一定范围内灌注混凝土加强其整体刚度。壁板底端高2.0m的刃脚范围内局部加强，在钢围堰壁板上设置4个直径为60cm的连通管。封底混凝土厚2.0m，采用C20水下混凝土。围堰内外壁钢板厚8mm，面板竖向主龙骨纵肋采用∠75×50×6角钢，间距35cm；横向主龙骨壁板桁架采用∠75×8角钢，横向主龙骨间的水平环板采用8mm钢板加强；桁架焊接在水平环板上，桁架层距0.5m∽1.2m，壁间斜撑采用∠63×6角钢。3.1、主桥双壁钢围堰结构说明20#主墩双壁钢围堰布置图3.1.2）20#主墩围堰3.2、双壁钢围堰结构布置双壁钢围堰为全焊水密结构，其主要结构如下：(1)井壁与内桁架围堰周围由内外两层钢壁组成，内外壁钢板厚度均为8mm。钢围堰沿周围布置2道共512根竖向∠75×50×6角钢作为竖向主龙骨，主龙骨的间距为35cm。四座钢围堰横向主龙骨均采用∠75×8角钢，高度方向每隔50cm一道，中间采用8mm扁钢作环向肋加固。壁内斜撑采用∠63×6角钢，主龙骨与斜撑组成水平环行桁架，使内外壁形成整体。(2)隔仓为保证围堰在水中悬浮阶段于井壁内灌水下沉时的稳定，以及沉落至河床时能分仓灌水或灌混凝土，以适应河床面的高差和调整围堰的倾斜度，在单个围堰环向分为8块，两端头设置隔仓板，在平面上分成8个互不相通的仓。隔仓板壁厚5mm。(3)刃脚围堰底部200cm设置刃脚，底部用∠160x100x12角钢包角。(4)其他配置①吊点：在每块围堰上部设置加强吊点，用它整体起吊入水，底节钢围堰整体起吊时共设置4个主吊点。②兜缆锚耳：在钢围堰外壁上焊接锚耳，用它拢住前后兜缆，防止兜缆松弛时被刃脚压住或互相缠绕，锚耳高度以水面上2m为宜。③内外连通管：为保持围堰在接高、下沉、定位施工作业时内外水位的平衡，在最低水位附近围堰下游方向，穿透内外井壁设置两个φ250mm的钢管，钢管与井壁间密焊。钢管伸入围堰端设有法兰并配有钢板堵头，可根据需要由潜水员开闭堵头板。(5)填壁混凝土为保证双壁钢围堰有足够的钢度和下沉重量，并考虑施工完毕后的拆除方便。双壁钢围堰内壁填充C15混凝土，并在河床以上部分每3m设一道砂夹层。1）过渡墩承台双壁钢围堰总体布置图2）主塔承台双壁钢围堰总体布置图4．施工计划本合同段主桥19#、20#水下承台双壁钢围堰施工，总体计划1个半月完工，开工日期计划为2011年4月25日，6月10日左右结束。4.2、机械设备安排4.1、施工工期4.3、人员安排5．施工计划5.1、总体施工顺序（1）按照设计图纸要求在岸边加工场地上加工各分块钢围堰；（2）拆除钻孔平台，并接高承台外圈钢护筒；（3）利用70t履带吊搭设围堰拼装平台；（4）将已加工完成的底节钢围堰用平板车拖运到临时拼装位置，并锚固；（5）利用70t履带吊组拼双壁钢围堰第一节，组拼过程中必须注意焊缝质量；（6）第一节钢围堰组拼完成后，安装围堰悬吊系统及第一层导向系统；（7）将第二节未拼装的双壁钢围堰拖运到墩位，定位、锚固、组拼第二节钢围堰；（8）利用70t履带吊接高第二节钢围堰；（9）在墩位四周抛设定位锚，打设定位桩；（10）提升钢围堰30cm，拆除钢围堰拼装平台；（11）下沉钢围堰至自浮状态；（12）采用长臂挖机开挖钢围堰水下基坑；（13）在围堰壁内注水，利用自重使钢围堰下沉着床，并实时安装第二层导向系统；（14）水下灌注钢围堰壁内混凝土，并通过在钢围堰壁板内灌砂土以及利用空气吸泥机吸泥的下沉措施，使钢围堰下沉到设计位置，精确定位，锚固；（15）采用吸泥机清理围堰内基底残积淤泥和砂；（16）抛填块石，浇筑水下封底混凝土（C20）；5.2、钢围堰加工制作工艺5.2.1胎模制作为满足工厂化施工要求，提高钢围堰加工精度，形成规模化流水线生产在钢结构加工场地内布置四个胎膜。胎模底座设计成水平，在场地硬化时预埋地脚螺栓，顶部以钢围堰外直径加工成弧度，纵横向间用∠75×8角钢焊接成整体。5.2.2钢围堰单元模块加工钢围堰加工精度、焊接强度应满足要求。整体拼装前应对钢围堰块件进行验收，按设计图纸要求对结构焊缝进行检查，内、外壁板对焊接缝通过煤油渗透试验，否则渗漏处必须补焊。施焊成型并经逐层检查焊接质量并做水密性试验后方可下水。5.3钢围堰的拼装5.3.1拼装标准各模块在设计时就应该有足够的强度、刚度、在组装成整体后要确保其稳定性。结构表面外露的模板，挠度为模板构件跨度的1/400，结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的1/250，钢模板的面板变形最大不超过1.5mm，钢模板的风棱、柱箍变形允许为3.0mm。5.3.2拼装工艺桩基施工完成后，拆除钻孔平台及中间妨碍钢围堰安装及下沉的钢管桩及其之间的平联斜撑。测量放样好承台底面，围堰底面，承台顶面，围堰顶面等标高及中线。钢围堰在施工平台上采用人工配合履带吊进行拼装。将各基本单元体拼装，焊成一个圆形薄壁钢结构浮体。准确放出各单元体轮廓位置，然后沿周边逐件拼装，操作时要随拼装，随调整，待全部点焊成型后，方可全面焊接。拼装完毕后，用2台70T履带吊同时起吊，将钢围堰整体吊装下水，经测量定位后下锚固定。5.3钢围堰的拼装5.4钢围堰下沉5.4.1钢围堰下沉前的准备工作（1）围堰落河床工作应尽量安排在水位低，流速小时进行。围堰落河床前对墩位处河床进行一次全面的测量，若与预计不相符，不能满足围堰落河床后使围堰进入稳定深度及围堰露出水面的高度时，则应根据实际情况，调整围堰落河床时高度，以满足围堰落河床的各项要求。（2）清基，将钢围堰内基底残积淤泥和砂全部清理，保证钢围堰就位之处基本平整。（3）在河岸边，根据设置的桥墩护桩，安置全站仪观测站，作为钢围堰下沉过程中的全过程观测，随时调整钢围堰下沉的正确位置。（4）围堰落河床前，应对所有起吊设备，吊点结构以及各种导向设备进行一次全面检查和调整，确保各方面工作能顺利进行。（5）由于起吊设备能力的限制，将钢围堰合理分节，以适应吊重要求。为保证钢围堰制作质量，每节钢围堰分8块在工厂加工，然后转移至工地，陆地上焊接，然后进行煤油渗透试验。（6）围堰内侧安装钢护筒整体吊装的导向支架，在外侧用油漆作刻度标记及钢围堰对接时的控制标记。5.4.2钢围堰底节下沉控制用70t履带吊将钢围堰底节，缓慢吊起约30cm，通过调整吊点位置及千斤顶长度控制钢围堰大致水平吊至墩位处后，逐渐下落，定位安装导向系统，将钢围堰固定在导向系统上，同时，随时调整钢围堰位置，放松吊点，使钢围堰缓慢平稳地下水。每下降一定深度后，全面检查是否有漏水现象，若发现漏水，须吊起补焊，补焊时应铲除原有焊缝金属，烤干后重新电焊，采用堆焊的方式补焊，补焊后，继续下降，直至吊点全部放松，围堰自浮于水中，经全面检查合格后方可拆除吊点。钢围堰在下沉时，应注意带紧刃脚底部的临时拉缆，防止围堰被水冲斜，随着围堰的逐渐下沉，应慢慢调整底部及顶部拉缆，保证钢围堰正确下沉。处于悬浮状态的钢围堰，采取分舱对称灌注混凝土加重的方法，让钢围堰下沉。一般情况下，每次分舱对称灌注混凝土的总量能使钢围堰下沉到焊接面距水面约2m处，方便电焊的高度为宜。焊接节段钢围堰吊运至设计位置后，采用两台70T履带吊水平环向对称对钢围堰进行接高。用悬浮节钢围堰顶上的拉缆通过10t手拉葫芦，作适当转动，使焊接节钢围堰顺着导向设备缓慢下降，下降过程中，作业人员随时观察围堰外侧油漆对接标记及导向设备是否对拢，若发现不对拢，须重新吊起调整，同时作业人员应注意观测是否有卡壳现象，如果有，应及时告诉指挥人员，停机处理。两节钢围堰对拢后，焊接节钢围堰的全部重量几乎还是由履带吊承担，此时工作人员应检查上下两节围堰的接缝是否密贴，各隔舱分隔线是否对齐，岸上的仪器观测人员通过仪器检测上下两节是否在同一条直线上，检查无误后，电焊工开始焊接。电焊结束后，应用煤油对焊缝进行渗透试验，检查焊缝的水密性，如有渗漏应及时补焊。上述工作结束后，对钢围堰位置及吊装设备进行定位测量和全面检查，检查合格后，放松吊点，使钢围堰缓慢下降，每下降一定深度，亦要全面检查是否漏水，若发现漏水必须吊起补焊后方能继续下水，直到吊点全面放松，钢围堰自浮于水中，全面检查合格后，方可拆除吊点。当灌注隔舱混凝土数量达设计位置，单靠钢围堰自重无法下沉到位时，隔舱需对称加水使之下沉。钢围堰在下沉过程中，岸上仪器观测站应随时进行跟踪观测并通报观测结果，以便采取相应的措施。重复以上工作，直至焊接高度达设计施工要求。现场拼焊钢围堰质量控制方法如下：①直径尺寸和垂直度控制。在将底节围堰调平后，利用垂球将底节中心线上引，利用上引的中心线来控制围堰上口半径