论述深水裸岩双壁钢围堰制作与施工论文.docx

参 评 论 文标题：论述双壁钢围堰深水裸岩施工技术 姓名：周永宏单位：中铁上海局五公司二一七年五月论述双壁钢围堰深水裸岩施工技术周永宏(中铁上海工程局集团五公司 广西 柳州 545007)摘 要：双壁钢围堰为大中型跨水域桥梁施工提供作业面，本文已柳州市白沙大桥设计与施工技术为例，详细介绍双壁钢围堰在深水裸岩区施工方法与控制要点。关键词：裸岩；深水；双壁钢围堰；爆破引言双壁钢围堰具有制作方便、抗水压、施工迅速、适应面广等优点，给深水桥梁下部施工带来无水施工环境。设计施工人员对工程现场环境条件进行充分了解，并在此基础上制定科学而富有针对性的施工方案，确保钢围堰施工安全顺利地进行。工程概况白沙大桥位于柳州市河东大桥和壶东大桥之间，西起柳北区跃进路东至河东片区高新三路与海关路交叉口，全长1920m。白沙大桥主要分为主桥与引桥两大部分，主桥为2200m单塔双索面斜拉桥。其中主塔采用8根300cm分离式桩基础，承台为矩形承台，横桥向宽12m，纵桥向长27.5m，高8m。承台施工采用钢围堰施工工艺，钢围堰设计为双壁形式，壁厚1m，尺寸为27.6m12.1m(箱内尺寸)，根据柳江水位情况设定围堰顶标高为79.5m，高于常水位2m，封底混凝土顶标高为64.0m，围堰总长度为18.5m，共分为三节，首节长度为6.5m，二、三两节长度为6m。内支撑采用6308mm钢管，连接处采用10mm厚钢垫板，围檩采用I56双拼工字钢。钢管内支撑共设置五排，其中上面三排钢管内支撑在承台标高以上，下面两层内支撑在承台施工过程中进行逐步拆除。桥位处河床面为裸岩地质，卵石覆盖层仅为0.3m0.7m高，根据封底混凝土标高，围堰需要嵌入岩层3m左右，需要采用爆破施工后清渣方可下放围堰，特定环境给围堰施工增加了极大的难度。钢围堰施工工艺流程为基坑爆破搭设钻孔平台采用冲击钻凿平围堰刃角清渣钻孔平台转换拼装平台拼装钢围堰采用群顶门架法下放围堰长臂挖机配合抽渣管清除围堰顶部卵石及垃圾钢围堰精确定位后浇筑封底混凝土图1 双壁钢围堰平面布置图图2 双壁钢围堰立面布置图一、双壁钢围堰设计荷载双壁钢围堰受到静水压力、动水压力及自重荷载的共同作用，静水压力作用于围堰的四周，动水压力作用于围堰迎水面。静水压力计算公式：，式中，为水的重度，取为 10 kN/m。双壁钢围堰水位高度为16.5，故围堰的最大静水压力：静水压力作用在围堰外壁上，最高水面压力为0，从最高水位到围堰底的静水压力呈三角形分布。作用于钢围堰上的流水压力可按下式计算（公路桥涵设计通用规范）：式中：流水压力（kN）；钢围堰阻水面积（m2），通常计算至一般冲刷线处；水的容重，一般取10kN/m2；标准自由落体加速度（m/s2）；计算时采用的流速（m/s）；围堰形状系数，其值取1.33K=1.33，g=10，=2.6 m/s 则： 图3 双壁钢围堰有限元模型应力分析二、钢围堰施工(1)围堰焊接组装双壁钢围堰的加工流程：下料钢板对接、骨肋对接单片桁架内组拼内外壁组合制造（在胎模上焊骨肋）调整焊接变形脱模。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。 单元件宽度、高度下料时要考虑焊接收缩量，一般控制在L/1000mm。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0.52mm，对深度不大于2mm的崩坑和缺口用砂轮沿纵向修磨匀顺。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。骨肋按分段下料，其中水平肋下料后考虑搭接长度，除去搭接长度L/8，焊后变形应在工作平台上调形，所有对接焊缝均为三级熔透焊缝，节与节间角焊缝为双面连续填角焊，焊脚高度6mm。 图4 双壁钢围堰结构细部设计图 图5 双壁钢围堰加工(2)河床整平静态爆破后无法精确控制围堰下放位置河床平整度，钢围堰拼装前对围堰刃脚处河床进行凿平处理，利用HTZ-8型冲击钻，钻锤直径为1.5米，对围堰刃脚处逐点进行凿平后采用空压机抽渣保证围堰下放设计标高。图6 河床凿平布点图冲击钻凿平河床河床刃脚处抽卵石 图7 围堰刃角处基底整平(3)钢围堰拼装首节钢围堰采用对称安装，首先安装对角处节段，然后再依次对称安装相邻模板，模板安装采用浮吊 吊装至施工平台上，吊起首节钢围堰模板缓缓落置I25b工字钢横梁上，经测量校核围堰的定位点及垂直度无误后，用22a槽钢将围堰内侧与钢管桩之间焊接，使其临时固定及限位，松吊钩，这样第一片围堰作为定位基准块，依次吊装其余围堰，依次就位完毕，经测量校核其平面位置及垂直度均合乎要求后，利用8m长挂梯依次满焊合拢竖向拼缝。中间合拢段钢围堰采用在精确测量预留宽度后，现场对中间节段切割、下料，开好坡口后，再吊装到位，并对接缝进行满焊。首节钢围堰施焊完毕，焊缝处涂煤油作渗透性试验。 图8 钢围堰拼装平台立面布置图 图9 钢围堰拼装平台(4)钢围堰下沉首节钢围堰在拼装平台上拼装完成后，采用大重量整体提升分段自浮式安装围堰的方法下沉首节围堰。钻孔平台顶标高为82.5m，拼装平台标高为79.87m，门架横梁顶标高设置为89.77m。在吊点位置设置1个100t千斤顶提升系统进行吊装，提升系统采用精轧螺纹钢作为吊线，每幅门架设置1个吊点，共8个吊点，钢围堰处吊点采用型钢制作，满焊于钢围堰内壁。在大重量整体提升分段自浮式安装围堰系统安装完成后，检查系统各个部件安装质量，确保结构安全后，进行钢围堰下放作业。千斤顶开始顶升时，由指挥人员通过旁站观测人员返回数据，统一指挥8个同步器同时供油，并通过观测，及时纠偏。确保千斤顶回油后8个吊点能够同时均匀受力，直到围堰被顶起约50cm并确定无异常后拆除拼装平台，然后下沉钢围堰直至钢围堰产生自浮，拆除门架。在下沉过程中利用手拉葫芦将围堰与钢管桩连接实时调整围堰位置。第二、三节钢围堰拼装与首节钢围堰拼装顺序相同，拼装时确保钢围堰平衡。钢围堰拼缝焊接水平缝宜从四角向板中焊接，竖缝宜从底向上焊接。钢围堰对接合拢后，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，焊接采用气保焊进行焊接，每节焊接完毕利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。钢围堰应缓慢下沉，每下沉一定深度，要全面检查是否漏水。处于悬浮状态的钢围堰，采取分舱对称加水的方法使钢围堰下沉至设计标高。图10 钢围堰首节下放及二、三节拼装焊接（5）钢围堰范围内河床清理钢围堰下沉完毕后，采用长臂挖掘机、抓斗及空气吸泥机三项配合的施工工艺，把钢围堰范围内的覆盖层及垃圾全部清除。当吸泥至设计高程后，满足封底厚度要求后，潜水工下水对钢围堰刃脚内侧、钢护筒周边进行冲洗，确保钢围堰内侧、钢护筒周边与封底混凝土接触面有良好的握裹性图11 长臂挖机及抓斗清理河床 图12 空压机抽渣与潜水员清除垃圾（6）浇筑封底混凝土由于钻孔桩与钢围堰下沉施工时间较长，在钢护筒外壁及钢围堰内壁上会存有其他杂物，为保证混凝土与钢管（围堰内壁）的握裹力，在封底前需要潜水员用钢丝刷清除封底混凝土范围内围堰表面、钢护筒表面的氧化物和附着物。封底混凝土在钢围堰下沉到位后即可进行，混凝土采用商品混凝土集中搅拌供料，运料至现场。为防止封底时围堰内水位高于箱外水位，可在围堰下游略高于常水位处开孔，排出封底时置换的水量。围堰抽水时用钢板封堵。导管采用内径300mm的钢管共2套进行浇筑。浇筑采用一次