沙县府前悬索桥主墩双壁钢围堰施工技术

1、沙县府前悬索桥主墩双壁钢围堰施工技术1.工程概况沙县新建府前悬索桥工程为独塔双跨继续地锚式悬索桥，跨径组合为2x112m，桥梁全长264.18m，桥面全宽13m，主缆采用预制平行钢丝索股，加劲梁为空间钢桁架结构。江中主墩索塔总高度为37.09m，为由塔柱、横梁组成的格构式钢筋砼桥塔；索塔承台采用12.438.53m整体式矩形承台，承台顶面设置分别式塔座；索塔基础采用4根2.0m钻孔嵌岩桩。2.水文地质新建府前悬索桥工程位于沙县城区旧索桥下游，跨越沙溪河道，沙溪为闽江三大支流之一，受每年湍急洪水冲刷作用，沙溪河床多为无掩盖层的裸岩河床。桥位处沙溪河水自SW向NE径流，河面宽度约218米，水深1.

2、5-5m，水流日常流速约0.1m/s，流量约60-100m/s，河面常水位高程约为103.1m；受桥位上游水电站发电影响，桥位处水位落差约为1.0-1.5m；沙溪河道汛期一般为每年的57月份，在此期间沙溪水流速度及水位变化均较大。桥区地处丘陵区山间河谷地带，地形起伏较大，场地内岩土层结构较容易、岩性较单一，桥区范围无断裂破裂带通过。受水流冲刷影响，江中主墩处河床无掩盖层，为裸岩河床，主墩处河床地质岩层自上而下依次为：碎块状强风化粉砂岩、中风化粉砂岩。3.双壁钢围堰施工技术江中深水主墩采用双壁钢围堰施工技术举行索塔桩基和承台的施工。双壁钢围堰是封底混凝土、承台施工的围水结构，同时也是主墩基础钻孔

3、桩施工的工作平台。3.1双壁钢围堰构造设计3.1.1设计原则双壁钢围堰的设计本着受力条件好、稳定性强、便利施工、节省材料的原则举行设计。3.1.2结构形式3.1.2.1整体结构按照江中主墩承台的样子和平面尺寸，决定主墩钢围堰采用长15.74m、宽12m的矩形双壁钢围堰结构。双壁钢围堰内外壁间距为0.75m，内壁与承台外侧面设1m宽工作面。主墩双壁钢围堰结构主要由刃脚段、双壁加强段、堰内支撑及衔接法兰等几部分组成。双壁钢围堰设计总高6.5m，共分为2个节段，第1节刃脚段高3m，第2节双壁加强段高为3.5 m ，堰顶高出施工常水位2m。刃脚底面宽0.2米，刃脚角度为58.6。主墩双壁钢围堰单节共分

4、为10个块段，内部共设置8个分舱。考虑吊装设备起重能力，块段设计分量控制在4t以内。双壁钢围堰各节段、块段间均采用法兰衔接，衔接螺栓采用10.9级M20高强螺栓。3.1.2.2细部构造双壁钢围堰为空间桁架结构。水平主桁架由10槽钢、758角钢及636角钢等型钢焊制而成，其竖向分布间距为0.45-0.9m；竖向桁架由10槽钢及636等边角钢焊制而成，横向分布间距为1.5m；内外壁面板加劲肋采用8槽钢，环向分布间距为0.375m。双壁钢围堰块段面板及隔舱板均采用5mm厚钢板。为增加封底混凝土与钢围堰壁板的粘结力，在刃脚部分内壁钢板外侧加焊剪力筋，剪力筋采用16钢筋制作，单根长度为0.2米，沿纵、横

5、向分布间距均为0.3米。双壁钢围堰节段、块段衔接法兰均采用10010mm角钢，法兰角钢与壁板满焊，法兰衔接螺栓螺距为0.2m。法兰按编号统一下料加工，衔接法兰冲孔时，应保证两对应螺栓孔位全都。法兰与壁板焊接时，实行牢靠的防焊接变形措施，确保法兰平整度满意衔接强度及钢围堰密闭性的需要。为使双壁钢围堰整体稳定性在抽水工况下满意施工要求并保证堰内施工平安，在承台顶面以上1m处采用32510mm钢管设置一道堰内支撑结构，支撑钢管与围堰内壁板间设置工字钢枕梁，以凝聚壁板上局部压应力。图1 主墩双壁钢围堰布置暗示图3.2双壁钢围堰加工因工程位于沙县城区中心地带，施工场地极其有限，无法在场地内设置钢结构加工

6、场，所以抉择当地专业钢结构厂举行双壁钢围堰各块段的加工。双壁钢围堰按互换件和对号入座的主意制成块件，并在厂内举行节段预拼，经检验合格后汽运至施工现场，运送途中实行须要的装载、加固措施，避开各块段在运送过程中消失变形。3.2.1材料抉择钢板选用优质Q235钢，角钢及槽钢采用A3钢。3.2.2焊缝要求壁板与主桁架之间及壁板与加劲肋间采用双面间断焊，焊缝最大间隔30cm。外壁板焊缝总长不小于缝隙总长的三分之一，内壁板焊缝总长不小于缝隙总长的二分之一。主桁架的主要受力杆件接长焊缝要对齐饱满,腹杆与主桁架间采用双面焊，全部腹杆两端采用两侧角焊缝，焊脚尺寸不得小于焊件厚度，焊接杆件均举行结构校正。壁板拼接

7、采用坡口焊接方式，并举行渗油检验，合格后再举行半成品组装。3.2.3块段吊点为满意双壁钢围堰块段吊装与拼装需要，各块段上均设置两个吊点。吊点设置在各块段顶层水平桁架的腹杆上，相应腹杆采用双拼10槽钢举行加强，并与水平桁架的弦杆焊接可靠。3.3双壁钢围堰施工3.3.1拼装挨次双壁钢围堰拼装挨次为：先刃脚段后加强段；各节段钢围堰块段拼装时，应先拼南、北侧（长边方向）块段，再拼上、下游（短边方向）块段。块段拼装时，应做到两侧对称、均衡拼装，严格控制悬挂支架两侧不平衡荷载，确保节段拼装阶段的施工平安。3.3.2 块段、节段衔接双壁钢围堰各块段间采用竖向法兰衔接，各节段间采用水平法兰衔接，衔接螺栓采用1

8、0.9级M20高强螺栓,法兰间铺设PN-300型止水条，止水条规格为6100mm。为保证法兰衔接的平安牢靠性及防止双壁钢围堰下沉后法兰处渗水，法兰衔接螺栓均采用加力扳手施拧至设计紧固力，同时要求止水条在相邻块段上的搭接长度不小于0.3m。3.3.3刃脚段拼装下沉双壁钢围堰刃脚段拼装采用支架悬挂拼装法：即先在墩位处采用钢管桩与工字钢梁搭设大型承重支架，再利用倒链将双壁钢围堰各块段悬挂在设计位置，然后采用高强螺栓举行块段衔接，在刃脚段各块段拼装成整体后，通过倒链下放至水中至首节段为自浮状态。3.3.3.1悬拼支架设计与施工a.构造设计为满意双壁钢围堰拼装下沉的需要，在江中主墩处搭设双壁钢围堰悬挂拼

9、装支架。悬拼支架主要由钢管立柱、横桥向承重梁、顺桥向承重梁、悬挂横梁及提升倒链等几个部分组成。悬拼支架钢管立柱采用40610mm钢管，钢管立柱间采用14剪刀撑拉结，以保证钢管立柱的整体稳定性；顺桥向承重梁采用I32a工字钢梁，横桥向承重梁采用I25a工字钢梁，悬挂横梁采用I25a工字钢梁。图2 双壁钢围堰刃脚段悬拼支架构造图b、搭设悬拼支架各构件均采用停放在钢便桥上的50t履带吊举行搭设。支架钢管桩采用60t液压振动锤在设计桩位施打下沉就位，钢管桩底部进入河床强风化粉砂岩贯入度按1m举行控制；钢管桩顶部与纵向承重梁及各承重梁衔接部分均应焊接可靠，剪刀撑与钢管立柱间所有采用双面焊缝衔接，以使悬拼

10、支架的整体性满意吊装作业受力要求，从而保证双壁钢围堰刃脚段拼装施工平安。 3.3.3.2刃脚段下沉入水刃脚段共计采用24个倒链悬挂拼装下沉，每个块段布置2个5t加长倒链；双壁钢围堰块段拼成整体节段后，在钢围堰四个角部加设4个10t加长倒链作为平安保险；吊装倒链两头分离采用21.6mm钢丝绳与支架悬挂横梁及双壁钢围堰块段衔接。在倒链悬挂机构平安检查合格后，采用倒链同步、匀速下放整节钢围堰，直至刃脚段下沉入水至自浮状态。刃脚段钢围堰整体下放时，安顿专人统一指挥，应保证各个倒链与支架承重梁受力匀称，确保吊装平安。3.3.3.3密闭性检查首节钢围堰下沉入水至自浮状态后，采用分舱加抽水的方法举行钢围堰各

11、分舱密闭性实验。分舱加水前，应适当松动倒链，然后注水举行密闭性检查；分舱注水时应做到对称、均衡加水。若舱内消失较为严峻的渗、漏水现象，应抽干各分舱内的水，采用倒链将首节钢围堰提升至水面以上，查明缘由后举行相应防渗漏处理，待决定各分舱焊缝及法兰衔接处均无漏水现象后，再举行次节钢围堰的水中接高。3.3.4次节钢围堰水中接高首节刃脚段钢围堰下沉至自浮状态后，拆除悬拼支架顶部悬挂横梁及倒链，通过对钢围堰内隔仓加、抽水来调节首节钢围堰的平衡至次节待拼状态，然后采用50t履带吊按序对称拼装次节双壁加强段各块段，各块段采用竖向法兰举行衔接，并与刃脚段通过水平法兰举行衔接结实。3.3.5限位下沉双壁钢围堰下镇

12、静床前，精确测定其在水中的实际平面位置，通过倒链水平牵引调节其平面位置直至符合要求，然后在悬拼支架钢管立柱与钢围堰内壁间设置工字钢导轨限位装置，确保双壁钢套箱按设计位置下沉就位。3.3.6着床堰内下沉限位装置安装完成后，采用8台4寸水泵向钢围堰的各分舱同时灌水，当围堰刃脚底面距离河床0.5m左右时暂停注水下沉,在钢围堰位置复测合格后，启动水泵向围堰的各个分舱迅速注水,使双壁钢围堰迅速着床。双壁钢围堰着床后，认真观看各分舱渗水状况，若次节双壁加强段衔接法兰处消失较为严峻的渗漏，应抽干各分舱内注水，使其上浮至施工水位线以上以举行举行相应防渗漏处理。待决定次节双壁钢围堰各分舱密闭性符合要求后，再重新

13、注水使双壁钢围堰下镇静床。3.3.7刃脚刚性支垫与注水压重双壁钢围堰着床后，调节其倾斜度至满意后续施工要求后，采用短工字钢制成的钢凳子在刃脚底面与河床岩面的空隙中设置刚性支垫。为防止封底混凝土灌注成型前，双壁钢围堰位置消失变动或上浮，在双壁钢围堰各分舱堰间注水压重，注水标高按超出施工常水位不小于1米控制。3.3.8刃脚封堵为保证封底混凝土的牢靠性，采用砂袋在双壁钢围堰刃脚外侧举行封堵。砂袋在指定位置抛投下水后，安顿潜水员下水举行堆码，砂袋沿刃脚段外壁堆码高度应超出封底混凝土顶面0.5m以上，以防止堰内封底混凝土灌注时堰内外形成的压力差挤倒封堵砂袋。双壁钢围堰刃脚部分封堵完成后，安顿潜水员下水逐

14、段探摸检查，发觉问题准时处理，应确保刃脚封堵的牢靠性。3.3.9堰内清基在堰内裸岩河床低洼处，一般仍会存在薄砂层，务必有效清除河床上的薄砂层。采用10m3空压机及152mm无缝钢管制成高压风管，对围堰内河床按方格网坐标分区域逐块吸除河床岩面上存留的薄砂层。安顿潜水员下潜至堰内岩面逐块、逐片检查围堰内清基质量状况，检查重点部位是围堰韧脚底部及桩基钢护筒四周，应确保该部位河床细砂层及杂物清理整洁彻底，以防止桩基钻孔中护筒底脚消失漏浆及保证封底混凝土与河床岩面粘结的牢靠性。堰内清基工作尤为重要，直接关系到钢围堰混凝土封底施工的质量。3.3.10水下混凝土封底施工对裸岩河床而言，在双壁钢围堰刃脚底部举

15、行有效封堵，封底混凝土板底将不会产生向上的水压力，因此无需按有掩盖层河床通过验算钢套箱在堰内抽水工况的混凝土抗折强度及抗浮力来决定封底混凝土的强度与厚度。3.3.10.1水下不凝聚混凝土依据我单位在闽江流域多个水下工程的施工实践阅历，双壁钢围堰良好的水下封底混凝土工作性能应满意以下要求：混凝土强度应满意7天达到围堰抽水的要求；水下混凝土的抗凝聚性能要求高；混凝土应具有自流平性能；混凝土缓凝时光应满意灌注完成所需的时光。本工程主墩双壁钢围堰封底混凝土采用C25水下不凝聚混凝土，在混凝土中掺加TW-NA复合型水下不凝聚剂，有效提高了封底混凝土的工作性能，保证了混凝土封底施工的牢靠性。封底混凝土灌注

16、厚度取1m，高出刃脚0.2m。3.3.10.2封底混凝土灌注施工桩基钢护筒安装就位后，即可举行堰内封底混凝土灌注施工。总体灌注挨次为：依地形考虑，由低处向高处；依平面位置考虑，由外向内、从一端向另一端推动的灌注方法。封底混凝土采用单导管多点灌注法施工。首个灌注点位置按照钢围堰的平面尺寸、钻孔桩钢护筒阻止状况及混凝土水下流淌半径（一般取R=4m）等因素来布置。后续灌注点应按照灌注过程中把握的混凝土在水下实际分布数据来布置，确保水下砼能流淌到堰内每一个角落，从而保证封底效果。水下封底混凝土灌注方法同平凡水下混凝土的灌注工艺，采用内径325mm导管及2m3容量的储料斗，混凝土料采用机械泵泵送至储料斗

17、内，料斗及导管采用50t履带吊举行提升，导管吊放时应保持轴线顺直，导管口至距岩面悬空高度控制在20cm。混凝土灌注终结时，尽量调平混凝土表面平整度，混凝土面的终于灌注高度，应比设计标高高出不小于15cm，待混凝土强度达到设计要求强度后，再抽水凿除表面松弱层达到设计标高。3.3.10.3施工质量控制要点为确保封底施工质量，施工过程中应留意一下几点：灌注点不宜靠围堰内壁过近，以防止首盘封底混凝土料产生的冲击力挤垮刃脚外侧堆码的砂袋。每次更换灌注点后，务必重新举行导管封底施工。导管首批混凝土量按下式计算决定：Vd2h/4 (Hc/3)D2/4式中：V首批混凝土所需数量，m3；HW导管底到水面高度，为

18、(H00.4)m ；d 导管内径，取0.3m；D 首批封底混凝土形成圆锥直径，通常取56m；W水容重，取10KN/m3；c混凝土容重,按照实验室实验取得，一般取24KN/m3；H0水面到围堰底高度，m；Hc灌注首批混凝土所形成混凝土圆锥高度，一般为0.81.0m；h导管内混凝土顶面至作堆混凝土顶的高度，即hHWW/c ，m。灌注过程中，采用测锤每隔一段时光测量下混凝土表面标高，将测量数据准时通报现场值班技术员，用以指导导管提升及灌注点的更换，也避开因导管埋置过浅而影响到混凝土的顺当灌注。钢围堰刃脚底部有效封堵后，随着混凝土的灌注，堰内水位会同步升高，应准时抽水，保持围堰内外压力平衡，防止因压力差过大致使封堵砂袋失稳。混凝土灌注应继续举行，确保能够一次灌注完成，以保证混凝土结合良好。在混凝土同条件养护试块强度达到设计强度后，再举行桩基施工，以防上方桩基施工产生的动荷载致使封底混凝土消失破碎，影响钢围堰的整体封底效果。3.3.11封底效果在双壁钢围堰堰内抽水至封底混凝土顶面过程中，堰壁衔接部及围堰封