浮运平台法施工双壁钢围堰

　　摘 要：结合施工经验，针对浮运平台法施工双壁钢围堰进行总结，为类似施工提供了借鉴。

　　关键词：双壁钢围堰;浮平台

　　Abstract: This paper combined with the construction experience, the floating platform construction of double wall steel cofferdam was summarized, to provide reference for similar construction.

　　Key words: double wall steel cofferdam; floating platform

　　中图分类号：U445 文献标识码：A 文章编号：

　　1前言 ：工程概述

　　桥梁水中基础通常采用筑岛围堰施工及钢围堰施工以保证工期及质量，其中钢围堰施工技术以其操作可控，封水效果好，是为水中基础辅助施工的首选。

　　杨家湾黄河特大桥是新建兰渝铁路兰州枢纽北环线上的重难点工程，全长1.442公里。桥梁上部结构为3-32m简支梁+(40+2×64+40)预应力混凝土连续梁+32-32m简支梁+3-24m简支梁，共42跨，其中为连续梁主跨5#墩位于黄河主河道中。大桥与黄河斜交25度，桥位处黄河通航规划为五级航道，水流较为平缓，水深5米左右。根据调查及钻探揭示，河床为加里东期侵入花岗岩，覆盖物较少，无法进行固定平台钢管桩施工，因此我项目采用浮运平台法。

　　2 双壁钢围堰设计

　　为使钢围堰达到能自浮及注水平稳下沉的目的，钢围堰采取双壁结构，采用圆形围堰，内径为19m，外径为21.8m，并用隔仓板分隔10个部分，每个隔仓是独立的，相互间不贯通。双壁钢壳结构均由内、外壁板，竖向肋骨、竖向加劲肋、水平桁架、竖向桁架组成。钢围堰高11.4米，分四节总重265吨。

　　3 施工方法简介

　　3.1钢围堰制作

　　制作工艺流程：按设计图下料→压制平刃脚防水板和水平桁架角钢→按划分单元分榀制作水平桁架→按单元组拼骨架(隔舱板组焊于其上)→按节组拼骨架→检查、校正骨架→围焊内、外壁板→水密试验、检查焊缝质量并补焊→焊制吊耳、锚环、划高度标尺→成品检查验收→吊运接高

　　3.2浮运平台搭设

　　在加工钢围堰同时，用20T水上浮吊作起重设备，把15节标准舟节、6台电动锚机、4组分别长36m的军用梁、2I20a型钢等设备与材料按照钢围堰尺寸加工、组装钢围堰底节拼组浮龙门，并用Φ30mmQ235圆钢把军用梁固定在标准舟节上，形成组装浮体。(见附图)

　　3.3套箱底节焊拼

　　根据套箱尺寸，在龙门浮体上进行放样，然后将已预制完毕的钢套箱块件从加工厂用平板车运输到临时码头，用浮吊把单片钢套箱依次按照编号吊至龙门浮体上进行组装，组装完毕，根据设计要求，把第一节10片套箱焊接连接成一整体。

　　3.4沉放系统设计及安装

　　沉放系统主要采用4台200t千斤顶下放(行程为20cm)。

　　①首先布置起吊系统龙门架，龙门架用8根Φ529mm×10mm×4m钢管桩作立柱，用[14a槽钢焊接剪刀撑，把钢管桩连接成整体，并在立柱顶用2I40b工字钢作横梁(横梁长15m)，横梁与立柱用16mm加强板焊接固定。然后在横梁顶端两管桩中心用3组军用梁拼组架设、加固后形成起升系统龙门吊。

　　②在龙门吊上设计四个起吊支点作千斤顶承重梁，承重梁采用2I40b工字钢，长度为2.5m，在千斤顶安放处及吊筋位置上下翼缘板用16mm钢板加强，腹板用1cm钢板加强。

　　③千斤顶上布置起吊扁担梁，为2I40b工字钢，长度2m。千斤顶顶推处及吊筋位置上下翼缘板用16mm钢板加强，腹板用1cm钢板加强。

　　④吊筋采用φ32精轧螺纹钢，布置在套箱的两侧，每根长度为9m(由套箱下沉高度确定)，承重梁及起吊梁上布置锚固螺母，吊筋下方固定在焊接于套箱两侧的2I40b起重倒牛腿上形成起吊下放系统。(布置图见附图)

　　3.5套箱下沉步骤

　　第一节套箱下沉时，须用白灰及柴油进行密封实验，保证套箱的密封性后才能下沉套箱。第一节套箱下沉至平台平面位置后拼装第二节，待第二节拼装完成后，通过地锚及锚机牵引运至墩位处下沉。在桥位上游300m处南岸设置2个30t地笼，北岸设置2个25t地锚，并在上游抛设2个10墩抛锚，用φ28钢丝绳把套箱、龙门吊、浮吊进行锚固保证施工安全，并在下游设置2个10t抛锚用于调节移动方向。通过实地勘测目前河床平均标高在1494.7，最大高差为1.6m。由于未进行施工地质勘探基底卵石层厚度及致密情况是否与设计相符目前暂不清楚，因此在钢套箱浮运沉到位后需由潜水员进行水下勘探，已确定基底情况，并根据情况对套箱封底混凝土厚度及方式进行适当调整。

　　钢围堰按如下步骤进行下沉：

　　在龙门浮体上拼组第一节围堰→安装起吊梁及千斤顶→千斤顶起吊围堰，吊离浮体承重梁，拆除浮体上承重梁→利用φ32精轧螺纹钢吊装及千斤顶循环操作下沉围堰入水→围堰自浮，拆除起吊梁→在临时码头拼装第二层围堰→移动、测量定位第一、二节围堰到施工墩位→注水、吸沙(或用抓斗)下沉第一、二节围堰→拼装第三层围堰→下沉第三节围堰→拼装第四层围堰→下沉第四节围堰→围堰下沉到位→安装钢护筒→钢围堰封底 →完成围堰施工→搭设固定平台→钻孔桩施工。

　　钢围堰在覆盖层中采用向隔仓注水、围堰内清渣的方法使之下沉，围堰下沉到设计标高(钢围堰顶面标高+11.4.0m;刃角标高+1.2m)。抓斗布置在围堰的中心附近开始捞渣，并逐步向刃脚部分扩展，围堰通过自重下沉。围堰下沉过程中随时用全站仪监控围堰顶面的观测点，发现偏位，立即纠正，纠正主要采取以下三种方法：

　　①调整隔仓水：用抽水机往钢围堰高的一侧隔仓内加水，把低的一侧隔仓内的水抽出，利用两侧重力不同，使钢围堰水平，但此法需要保证隔仓与隔仓之间、隔仓与隔仓外的水头差在允许范围内。

　　②用抓斗钢围堰的刃脚处捞渣，利用钢围堰高低两侧下沉时所受阻力不同，实现围堰纠正。

　　③采用隔仓中的隔仓砼进行调平。

　　3.6 下下沉注意事项：

　　①围堰下沉就位工作应尽量安排在水位较低，流速较小的时间进行;

　　②围堰下沉前要再一次对墩位处的河床进行一次全面的测量，根据测定情况，再一次清理河床面处的杂物;

　　③围堰着落河床高差较大时，应视情况抛小片石或潜水员支垫小钢墩将河床找平，使围堰刃脚尽可能平衡着床。并在围堰外侧插设钢板，内侧堆码沙袋进行堵漏。

　　④围堰精确定位后，应快速注水并进行跟踪测量，使围堰精确快速的落入河床，围堰稳定后将双壁间注满水，8个20T倒链协助定位纠偏。

　　3.7浮力计算

　　①第一节围堰下沉时，根据计算，下沉到水面下1.71m时，可自浮。浮力计算为：F浮=ρgV排，

　　由CAD中量的围堰平面面积为58.64m2 ，

　　第一节围堰自重108.59t，二节为60.68t，第三、四节为97.9t

　　仞脚处高为1.03m，此处体积V仞脚=V圆柱- V圆台=π×10.92×1.03m-π×1.03×(10.92+10.9×9.5+9.52)/3=47.26m3

　　由此，列式求下沉高度：

　　108.59=47.26+π(10.92-9.52)×h

　　h=0.68cm

　　则总入水深度为1.71m;

　　②第二节围堰加重后，总入水深度为：1.71+60.68/89.72=2.39m，此时围堰水面上高度为6-2.39=3.61m，高出浮平台顶3.61-1.15=2.46m，由于在平台上直接拼装第三节围堰高度过高，不易操作及固定围堰，定位后需要向围堰内增加配重，将围堰下沉到浮平台高度，即再需下沉2.46米，总入水深度为4.85m，预计此时围堰已经着河床。 向围堰隔仓内增加重量时必须保证等量同步，防止围堰倾斜。

　　3.8水下封底

　　套箱下沉到位后，进行封底施工，封底采用环封，及承台部位不进行封底。在套箱平台面上设水下封底混凝土施工平台，利用平台下放环封内壁，内壁采用钢板加工，内外侧均焊接角钢，并用型钢将环封内壁与钢套箱固定，防止砼浇注过程中移位或变形。安放准备就绪后进行封底混凝土作业，封底砼分仓浇注，混凝土灌注采用φ300mm垂直导管水下灌注，混凝土供应由拌合站供应，泵送入模。输送泵安装在6#墩筑岛岛体上，输送管道利用浮箱接入浇注点。封底砼的强度达到70%后，可将钢套箱套箱里的水先抽出部分(0.5m)，观察套箱内水面情况，用以判断封底效果。

　　封底混凝土浇筑面积大，且水位较深，为保证质量，采用多管两点同时灌注砼。封底混凝土高度为3.5m，为防止砼浇注过程中封混凝土顶面标高超高或不足，提前在套箱内壁上焊出浇注线，浇注过程中通过潜水员探摸及测绳量测控制浇注高度。混凝土的坍落度控制在20～22cm，掺加粉煤灰和高效缓凝剂，以提高混凝土的流动性，延长混凝土的初凝时间。采用水泵抽水的方式排出套箱内封底混凝土置换出的水量。

　　4 项目要达到的主要技术、经济指标

　　从杨家湾黄河特大桥5#墩采用浮运平台施工双壁钢围堰的实际施工过程和效果看出，较固定平台施工钢围堰有其自身很大的优势：

　　①利用浮体搭设施工平台，能够有效缩平台施工周期及拆除难度，有利于节省投资及工期;

　　②利用卷扬机机及地锚牵引就为，工序单一，工法简易，无需增加设备投入。

　　③采用环形混凝土封底施工确保了承台高度，有利于通航安全。

　　5 结束语

　　杨家湾黄河特大桥5#墩采用浮运平台法施工双壁钢围堰，为基础施工节省了时间，加快了施工，节约了成本。该施工方法可行，质量可靠，为坚硬地质地段深水基础施工方法开阔了思路，为同类工程施工提供了借鉴。

　　参考文献

　　⑴ 刘自明 《桥梁深水基础》 人民交通出版社 2003

　　⑵桂业昆 邱式中 《桥梁施工专项技术手册》 人民交通出版社 2004

　　⑶交通部第一公路工程总公司 《桥涵》 人民交通出版社 2000

　　⑷周水兴 何兆益 《路桥施工计算手册》 人民交通出版社 2001

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 浮运平台法施工双壁钢围堰

文章地址： http://www.qikanvip.com/luqiaojianshe/4068.html