大桥双壁钢围堰施工技术论文

1、大桥双壁钢围堰施工技术论文1 桥墩总体施工方案湘桂铁路扩能改造工程永州湘江 1 号特大桥共 5 个水中墩： 2 号6 号墩，其中 3 号墩因处于通航孔深水区，采用双壁钢围堰施工外，其余墩位因处于浅水区，采用筑岛沉井法施工。 3 号墩双壁钢围堰按圆形设计，钢围堰外径 22 8m，内径 20 8m，壁厚 1 0m，高 14m， 分 4 节（第 1 节钢围堰重 4806t、第 2 节重 4645t、第 3 节重 3998t、第 4 节重 33 86t），第 1 节高度为 3 2m，后 3 节高度均为 3 6m，每节之间焊接。 钢围堰中间通过环向纵向骨肋及角钢连接支撑， 每节沿圆周方向又分为 8 块，

2、 各块大拼时焊联。 按极限承载力进行钢围堰设计， 根据计算受力大小确定构件截面及疏密布置， 严格控制围堰钢材用量，实际主体总重为 156t 。鉴于 5 号、 6 号墩采用筑岛沉井法施 工，在紧临 5 号6 号墩下游，利用 5 号、 6 号墩筑岛坡脚为基础， 通过进一步筑岛加高， 设置钢围堰底节拼装平台， 在拼装平台上拼装底节围堰； 拼装完成利用下游水电站蓄水功能提高水面标高， 围堰自浮，用拖船配合运至 3 号墩位处；因 3 号墩靠近衡阳岸，在岸侧上下 游设置 2 处锚点，辅以混凝土锚碇、拖船初步定位围堰；围堰底节浮 于水面， 依次接高其余各节， 接高过程中采用在围堰刃脚灌注混凝土、 在围堰空腔

3、内灌水等方式辅助围堰下沉， 以保证围堰拼接操作高度在 水面 2m以上，在围堰刃脚落入河床之前通过预先设置的锚索调整围第 1 页 共 8 页堰位置使之满足施工要求， 下沉到位后清基， 然后安装钢护筒进行封底。2 双壁钢围堰施工技术2 1 钢围堰制造2 1 1 钢围堰配料下料钢围堰每节分 8 个段，每段内围壁展开长开 长 8875mm。 内 、 外 围 壁 分 别 用8089 6mm，外围壁展 8090mmx1500mmx5m、m8900mmx1500mmx5板沿高度方向对接，长、宽及对角线偏差控 制在1mm。采用电弧焊进行对接，渗透试验进行检验，合格 后方可下料。下料应保证切割线准确和预留的切割

4、量和收缩量。2 1 2 钢围堰骨肋拼装焊接骨肋与钢板通过大量的连续贴角焊连接， 通过对称施焊和控制焊 接电流的方式来控制焊接变形，焊后产生的焊接变形采用火焰调整。采用拼装胎模控制骨肋的位置尺寸， 以及各节段的骨肋在同一条直线 上，同时各骨肋两端预留约 300mm不焊，以便骨肋对接时调整。各节 段制造严格控制外形尺寸， 以确保后续的拼装质量， 不允许随意在表 面打火焊附件，吊装、翻身时要采取保护措施。2 1 3 钢围壁节段内焊接钢围壁节段内焊接时， 首先将外围壁钢板平铺在胎模上横向对接 （先焊单面） ，在胎模反面设反拉装置，确保钢板与胎模密贴。其次安装桁架， 为确保桁架的间距准确以便节段对接，

5、在胎模上设桁架定位板。桁架横肋骨与面板两端留出 200mm不焊（只针对底节） ，以便第 2 页 共 8 页对接焊时调整。 然后安装纵向肋， 纵向肋上的角钢槽口要在拼装前开 好， 在胎模上设纵骨定位装置， 确保纵向骨肋间距准确以便节间对接。 最后将内围壁壁板吊到桁架上利用周边法兰销定位， 在内围壁上设若 干可调拉杆调整面板与骨肋密贴， 无误后施焊。 焊接时注意焊接顺序， 多人同向焊接，不允许对角焊。焊后检验、调形。节段各骨肋焊完后 必然产生焊接变形， 可将焊完后的节段再吊到胎模上检验， 检查节段 与胎形的密贴状况， 以及由于变形而造成的联结法兰栓孔与定位销孔 的错位，根据检测的结果定调形方案。拼

6、焊质量控制标准为：上、下隔舱板对齐，各相邻水平环形板对齐，上、下竖向肋角必须和水平环形板焊牢。相邻块件外壁板对接应准确，错差不大于 1mm，接缝缝隙02mm，可采用对接焊、 搭接焊或贴板焊接， 但必须满焊并保证水密。 所有壁板和隔舱板的工地焊缝， 都应作煤油渗透试验， 不合格者应将 焊缝铲除重焊。2 1 4 钢围堰预拼双壁钢围堰底节为顶节接高的基准， 底节尺寸的拼装质量直接影 响到中间节的拼装质量， 因此要求各节必须进行整体预拼。 预拼前搭 建临时支撑点平台， 用水平仪抄平后作为大拼基础， 在支撑平台上设置若干内围壁限位板作为定位用， 拼装时 50t 履带吊配合。 底节各单元件分别吊到支撑平台

7、上预拼， 调整对接焊缝的间隙及位置， 预拼检 查合格后编号。预拼支撑平台见图 4。每节钢围堰拼装完成后，整体 尺寸应与设计要求相符，允许偏差应符合规定：平面直径偏差 D 800（D 为直径） ；顶平面相对高差，全围堰为 20mm，井第 3 页 共 8 页箱相邻点为 10mm；井箱厚度偏差 1 5mm。2 2 钢围堰浮运2 2 1 钢围堰锚点和定位锚设置在 3 号墩第 1 节钢围堰共设置 3cm厚钢板锚栓块 5 个（作为钢围 堰锚点） ，其中上游 3 个，下游 2 个。锚栓块设置于第 1 节钢围堰顶 部以下 80cm处钢围堰环向加劲板上，并将与锚栓块连接附近的钢围 堰面板进行加强， 以保证加强板

8、焊接质量。 锚栓块焊接完成后对焊缝 用煤油作渗漏检查。在 3 号墩上、下游河岸 200m处挖坑各埋置 1 个重约 10t 的混凝土锚，河中上游 150m抛置 2 个 10t 混凝土锚、下游 100m处抛置 1 个 5t 混凝土锚。每个锚用直径 28mm钢丝绳作吊索，用直径 16mm钢丝绳拴住油桶作浮标。2 2 2 水下炸礁和墩位清理因 3 号墩承台大部分埋置于基岩面以下， 其基坑需采取水下爆破技术。 根据承台尺寸标高和钢围堰设计确定炸礁尺寸： 炸礁后基坑底标高为承台底标高以下 2 5m，炸礁平面尺寸直径 26m。在即将浮运钢围堰至 3 号墩位前， 对 3 号墩进行墩位水下基坑清理： 在 3 号

9、墩上、下游正前方 30m设浮标， 用挖掘机清理 3 号墩位基坑里残存的碴和卵 石，如需要再用吸泥机进行补清。2 2 3 第 1 节钢围堰拼焊浮运利用桥址区丰富的卵石，在紧临 5 号6 号墩筑岛区下游浅水区通过筑岛设置拼装平台（拼装平台标高为 83m），拼装平台与墩位筑岛区顺接， 并做好平台临时设施及应急措施。 第 1 节钢围堰分块进行第 4 页 共 8 页拼焊， 对称把已编号的分块进行吊拼焊接， 并做渗漏检查和水密试验检验， 确保围堰密不透水。 钢围堰浮运前协调将下游浯溪水利水电枢 纽工程水位涨到 84 3m以上时，钢围堰能自然浮起，局部有阻力时 用长臂钩机掏挖卵石以降低筑岛岛面标高， 用拖船

10、把钢围堰拖出拼装平台至 3 号墩位处（其在 3 号墩吃水深度约为 1 25m），使用定位锚上缆绳将钢围堰进行初步固定。 第 1节钢围堰浮运就位后， 将 4 号墩5 号墩墩间筑岛挖除，作为临时通行航道。2 3 钢围堰接高钢围堰接高时进行对称拼装， 第 1 节钢围堰完全固定后， 第 2 节的第 1、第 2 块需同时对称拼装在第 1 节上面，然后其他各块同样对称地拼装在上面， 待第 2 节钢围堰全部拼装完毕后， 向钢围堰内刃脚位置处灌注 C25 混凝土，方量约 40m3。待混凝土达到设计强度后， 向各个舱内均匀加水， 保证钢围堰均匀下沉， 待钢围堰下沉至露出水面 2m时，停止往舱内注水，准备进行第

11、3 节钢围堰的拼装。第 3 节的第 1、第 2 块同时对称拼装在第 2 节上面，然后其他各块同样对称地拼装在上面， 待第 3 节钢围堰全部拼装完毕后， 向钢围堰内均匀加水，使之均匀下沉。如此进行第 4 节拼装。2 4 钢围堰就位钢围堰接高并注水下沉过程中， 在刃脚落入基坑前， 动态调整钢 围堰位置确保钢围堰定位偏差基本满足要求， 直到使刃脚即将进入基 坑后， 继续向钢围堰隔舱内加水加重， 用吸泥机吸泥配合钢围堰下沉， 通过不对称加水、 吸泥进一步对钢围堰位置进行纠偏， 使钢围堰继续第 5 页 共 8 页下沉直至刃脚整个支承在基坑底部设计标高处。 双壁钢围堰落底的允 许偏差应符合下列规定： 围堰

12、底面平均高程符合设计规定， 围堰最大倾斜度不大于围堰高度的 1 50， 围堰顶、 底面中心位移不大于 25cm再加围堰高度的 1 50，平面扭转角不大于 2 度。下沉到位后采用吸 泥机吸净钢围堰内残留淤泥、石碴及卵石等，并检查刃脚处情况，为 钢围堰封底做好准备工作。2 5 钢围堰封底2 51钢围堰封底厚度设计 3 号墩钢围堰封底混凝土厚度 25m， 理论封底混凝土方量 900m3。因整个钢围堰支承在炸礁后基坑底部， 底部为完整基岩面（清理干净） ，理论上封底混凝土与基岩面密贴且 形成整体，围堰抽水后不存在封底混凝土竖向浮力和弯曲应力问题。按最不利情况， 封底混凝土在钢围堰及钢护筒形成的桩的反力

13、下， 承受钢围堰抽水后产生的上浮力，围堰内共 10 根直径 2 1m钢护筒，最大水头差按 9m计（实际施工水位 82m，承台底标高 74 6m）。围堰 竖向抗力合力包括钢围堰刃脚混凝土和满水自重、 封底混凝土与钢护 筒摩擦力、封底混凝土自重 3 部分，其竖向抗力大于 1 2 倍竖向浮 力，围堰稳定性满足要求。封底混凝土弯曲应力取 1m宽单元、按偏 安全简支近似计算，跨度取 7 0m （桩与桩或围堰最大间距） ，验算弯曲应力为 0 88MPa， 小于 0 96MPa， 满足要求。2 5 2 钢围堰封底混凝土灌注钢围堰封底混凝土采用垂直导管法灌注， 其与钻孔桩灌注基本相 同，所不同的是钢围堰底面积

14、较大，采用多根导管依次灌注。根据钢第 6 页 共 8 页围堰封底面积 373m2和每根导管的作用半径 3m，在钢围堰内均匀布设 12 根导管，以便控制灌注混凝土量。导管间距为 5m左右，混凝土流动坡度不陡于 1 5，每根钢护筒布 1 根导管且置于钢护筒之间。 由于混凝土生产量所限， 各导管不可能一次同时灌注时， 采取逐根从 周边至中间的顺序灌注。 钢围堰封底混凝土灌注前， 在沉井内垂直放 入内径 320mm的钢制导管，导管底部距基底面 200250mm，导管顶 部与漏斗相接，漏斗与具有一定容量的混凝土储仓相接。灌注前，把 漏斗、储仓装满混凝土。在一切准备工作就绪后，打开导管阀门，此 时导管内的

15、空气和水在混凝土的重压下由导管底口排出， 瞬间混凝土 通过导管压向基底， 在导管周围堆成一个平坦的混凝土圆锥体， 将导 管底口埋住使水不能从底口进入导管。 继而使混凝土通过导管源源不 断地灌入锥体内。随着导管的提升，混凝土在水下摊开和升高，直至达到设计标高。 封底完成后可摘掉锚绳， 待封底混凝土达到一定强度 后，抽出钢围堰内水，对承台范围内封底混凝土进行整平，并上钻机进行冲孔作业。2 6 钢围堰施工保证措施钢围堰施工过程中， 需建立完善的安全保障体系和施工过程各环 节的安全应急预案， 并从资金上保证各项安全措施的有效实施。 钢围 堰吊装、安装过程中，需统一指挥、信号明确，严禁多人指挥。钢围堰组拼或定位时，设置缆风绳并下锚固定，在锚碇路线上设浮标；保证拼装平台的刃脚支垫和分块的支撑牢靠， 吊拼的分块拉缆风绳， 防 止摆动时碰撞已就位的分块；拼装就位打好支撑，拉好缆风绳后，吊第 7 页 共 8 页机方可松钩；吊起围堰用的起重设备须经事前检验合格后方准使用；起吊下沉过程应分步进行， 力求围堰下放均匀平稳； 围堰的下沉宜选 在水流平稳、天气晴朗、风力不大的时间进行；在围堰起吊下