钢护筒浮平台深水中拼装大型双壁钢围堰施工技术

1、钢护筒浮平台深水中拼装大型双壁钢围堰施工技术 【摘要】“先堰后桩”法施工深水中的钻孔桩承台基础，利用后序钻孔桩需用的钢护筒做浮式平台，实现钢围堰拼装、浮运、入水作业，安全高效，施工方便。浮平台用完拆除修整后，主要材料均能二次利用，大幅度的降低了材料消耗量，能取得较好的经济效益。 【关键词】深水；钻孔桩；钢护筒浮平台；钢围堰 1 概况 钻孔桩承台基础深水施工采用“先堰后桩”方法时，钢围堰下水及定位是重难点。钢围堰拼装下水常采用码头拼装、拖拉下水和驳船组装平台拼装、起吊下水两种方法，第一种方法码头租用（或新建）、围堰下水及封航浮运成本较高，影响工期的不确定因素较多；如采用驳船作为浮平台拼装围堰，然

2、后用龙门吊起吊下水，需租用多条驳船，费用高、风险大。针对施工难题，中铁十局集团有限公司研究了利用后序钻孔桩钢护筒做浮式平台在深水中拼装大型双壁钢围堰，施工简单、安全可靠，对施工环境要求不高；钢围堰拼装可在浅水区域进行，避开了主航道，减少了对水上交通运输的影响；主要材料后续施工可以重复利用，大幅度的降低了施工成本。 2 工艺原理 后序钻孔桩钢护筒两端封堵后形成密闭钢浮筒，采用多个密闭钢浮筒作为浮体，拼成矩形平台的4个组块（矩形4条边），其中一组两块分别位于两侧直线段围堰壁板下（矩形长边，以下称a组），一组两块分别位于两端的圆弧壁板下（矩形短边，以下称b组），用贝雷梁将4个浮筒组块拼联成大型浮平台

3、，并用锚碇系统进行固定。在浮平台上铺设拼装垫梁，使拼装垫梁顶面在同一平面上。 拼装钢围堰底节时，按照先直线段后圆弧的顺序进行，合拢块设在两端圆弧段的中部，拼装过程采用注排水进行平衡或局部配重的方式保持浮平台整体平稳。底节钢围堰下水时，先对a组钢浮筒平台分两批对称注水下沉，在钢浮筒顶没入水中前抽离，然后再对b组钢浮筒平台分批注水下沉，底节围堰自浮后，b组钢浮筒平台沉至水底。注水下沉系统由进水管、出气管、水泵、阀门、控制柜组成。注水采用小型水泵，保持平台缓慢下沉。钢浮筒注水过程通过中加强观测，通过对围堰顶面4个角点标高的测量，不水平时，及时用阀门及水泵开关进行注水量控制和调整，使底节钢围堰下水过程

4、基本保持平稳。底节钢围堰移至墩位处即可进行打捞作业。钢浮筒打捞系统由充气管、排水管、空压机、阀门、气压表、控制柜组成。打捞时用空压机向b组钢浮筒充气排水，当排水量大于b组钢浮筒平台自重时，使其浮出水面，然后拖至岸边拆解上岸。底节钢围堰下水自浮后，用拖轮将其浮运至墩位处，由锚碇系统初步就位后，逐节拼装上层围堰并注水下沉。围堰拼装总高度超过水深1.0m以上时，及时进行下沉着床作业。下沉至围堰底距河底0.5m左右，进行精确定位后下沉着床。围堰拼装完成后，在围堰上安装钻孔桩施工平台，下放钢护筒，然后进行封底混凝土施工。 3 施工工艺流程及主要技术 3.1施工工艺流程 3.2主要施工技术 3.2.1钢浮

5、筒平台制做拼装 钢浮筒分成a、b组共四块进行拼装。组块拼装时，在浮筒两端封端板中上部设置一道水平连接杆，将浮筒按设计间距连接成整体，两根浮筒之间设置水平交叉拉杆，使组块a形成水平稳定结构。组块b将两根浮筒按设计间距连成一体，在两根浮筒之间设置三处水平交叉拉杆。拼装好的组块用钢丝绳临时系于栈桥的钢管桩上及岸上锚桩上，全部完成后将四个组块连接成整体，并利用锚碇系统进行固定。在拼好的钢浮筒上放出钢围堰的轮廓尺寸线，据此确定贝雷梁的安装位置。两组贝雷梁对称布置于直线壁板的内外侧，每组贝雷梁由两片组成，两片之间设横向垂直支撑架，上弦设置水平支撑架。贝雷梁下弦用槽钢与钢浮筒扣连。在壁板两侧与贝雷梁之间铺设

6、1.0m宽走道，以方便操作。 3.2.2拼装垫梁铺设 钢套箱围堰两侧直线壁板下各设置两组垫梁，每组垫梁由两根工字钢组成，用钢板进行连接。垫梁段在岸上分段加工，运至平台上进行接长，整体定位调平后，用铁件与钢护筒扣连。钢套箱围堰两端圆弧壁板下各设置n根工字钢垫梁，用铁件与钢护筒扣连。全部垫梁必须在同一平面上，保证底节围堰顺利拼装。 3.2.3底节围堰拼装 拼装钢围堰底节时，按照先直线后圆弧的顺序进行，直线段由中部向两端对称拼装，合拢块设在两端圆弧段的中部。直线段块件拼装时，在壁板重力和浮力的共同作用下，平台中部向下弯曲，两端上翘；一侧壁板拼装后浮筒下沉，另一侧浮筒因此而上浮，因此在拼装壁板时，按照

7、计算通过向未加载的浮筒注水或压重的方式，减少弯曲并基本达到整体平衡。壁板吊上平台后，用倒链进行精确定位及垂直度校正，用千斤顶支顶加支垫的方式进行标高调整。中间两块壁板吊上平台后，通过向两端浮筒注水使三个承力浮筒基本平衡，精确调整并将两块壁板焊连后，即排除平衡水，再进行下一块吊装。圆弧段拼装时，根据合拢块的实际尺寸进行放线，拢口尺寸比合拢块略大510mm，严格控制拢口两侧的块件拼装的垂直度，保证拢口上下尺寸一致。 3.2.4底节围堰下水 为保证底节围堰下水后，钢浮筒平台打捞及底节围堰自浮后接高拼装同时进行，下水地点应离开墩位，一般下水地点选择在墩位下游附近。水前需对围堰下水范围内河床进行详细探查

8、，避免局部存在突出岩石影响围堰下水。下水地点水深需满足下列条件： hd+h2+h3 式中：d钢护筒直径； h2拼装垫梁高度； h3围堰自浮吃水深度。 底节钢围堰下水时，先对a组块钢浮筒分两批对称注水下沉，当钢浮筒下沉量大于平台整体下沉量时，即可将钢浮筒抽离。然后再对b组块平台钢浮筒注水下沉，底节围堰自浮后，将b组块平台注水沉至水底。 3.2.5拼装平台充气排水浮升 底节钢围堰浮运离开下水地点后即可进行充气排水浮升作业。充气排水浮升系统由进气管、出水管、空压机、分气缸、阀门、气压表、控制柜组成。打捞时用空压机向b组块两端的4个浮筒充气排水，使其平台整体上浮。 3.2.6围堰拼接下沉 围堰底节在墩

9、位处进行初步定位后，用浮吊进行上层拼接。拼接时仍按照先直线后圆弧的顺序进行，直线段由中部向两端对称拼装，合拢块设在两端圆弧段的中部。拼接时先将隔内按照上节壁板的重量向隔内注水，第一块吊装的上层板处不注水，吊装第一块壁板加载后，再将其相临隔仓按上层壁板重量将水排除，然后进行吊装。第二节拼装完成并经密闭性检查合格后，注水下沉至围堰顶面高于水面不小于1.0m。下沉后收紧锚绳进行重新定位，再按上述方法拼装第三节。吊装过程通过对隔仓内注水或排水保持下节围堰的平衡。 当围堰拼接高度超过水深1.0m时，进行下沉着床。下沉至底部距河床0.20.5m时，利用锚碇系统及浮吊的主锚卷扬机进行精确定位后，进行缓慢注水

10、下沉着床，着床过程中随时测定其位置，并进行必要调整，保证着床后其精度满足设计要求。为避免着床完成后水位上升引起围堰上浮，在围堰的外壁相同高于近期常水位线约1.0m，每个壁仓开一个100mm圆孔，继续注水至开孔标高，当水位超过开孔标高时，双壁钢围堰各仓的水位与河水位同时上涨，保证围堰的稳定。 3.2.7钻孔平台及钢护筒施工 钻孔桩施工平台由钢护筒、贝雷梁组及平台面组成，贝雷梁两端支承在围堰钢箱柱上，中部支承在插打完成的钢护筒加焊的牛腿上。考虑运输方便钻孔平台面标高与栈桥面标高一致。钢护筒插打导向架由下部井字架与上部平台井字架组成。下部井字架由横向工字钢及纵向槽钢组成，上部采用工字钢构成。 3.2

11、.8双壁钢围堰封底 钢围堰封底采用水下灌注混凝土，且缓凝时间不少于10小时，要求具有良好的合易性和扩展度，达到或接近达到“自流平”。为保证在钻孔施工振动力反复作用及洪水反复冲击作用下，围堰与封底砼间不产生裂隙，底节围堰拼装时，在封底砼高度范围内的钢围堰内壁上，利用围堰制做的下角料加焊两层型钢锚固筋，使封底砼与围堰壁间的粘结力得到了加强，避免了渗漏现象的发生。 4 结论 钢筒组装浮平台拼装双壁钢围堰施工技术适用“先堰后桩”法深水钻孔桩承台施工作业，尤其适用于河道狭窄、作业水面小，水位随季节变化大、流水湍急、漂浮物较多，大型水上运输设备通行不便等复杂环境下的水中钻孔桩承台。利用后序钻孔桩需用的钢护筒做浮式平台，实现底节钢围堰拼装、浮运、入水作业，安全高效，施工方便；浮平台用完拆除修整后，主要材料均能二次利用，大幅度的