跨海大桥建设项目滩涂区承台单壁双套箱钢围堰施工方案

PAGEPAGE12杭州湾跨海大桥桥桥建设项项目(滩涂区承台)))单壁双套箱钢围围围堰施工工浙江省交通工程程程建设集集团有有限公司司杭州湾跨海大桥桥桥I合同项目目经经理部二○○五年十二二月三三十日单壁双套箱钢围围围堰施工工本工程为杭州湾湾湾跨海大大桥北北引桥A27#～A56＃共30个墩60个承台，其其其中Ф9.8米36个，Ф10.88米20个；Ф14米4个，位于于滩滩涂上。海海上上滩涂桥桥梁基基础的修修建，主主要困难难在于于防水、防防潮潮、防土土，还还要防止止冲刷刷、滑坡坡、涌涌砂等，用用围围堰配合合施工工的目的的，就就是在堰堰内施施工和修修筑基基础时，使使堰堰外的水水和土土不至于于大量量涌进堰堰内，而而待基础础、墩墩台修筑筑出水水面后即即可将将其拆除除。根根据本项项目的的地质、水水文文特征，滩滩涂涂承台基基础施施工采用用单壁壁双套箱箱钢围围堰，具有有施施工简便便、工工序单一一，套套箱周转转快，成成本低等等优点点。一、基础结构方方方案的比比较，A27~A5666号墩位于于堤堤外，将将受潮潮汐和水水流影影响;本区段地地势势平缓，地地面面高程约2.8MM~~-3..2MM；表层土土为为淤泥质质亚粘粘土（或或亚砂砂土）。承承台台砼封底底底标标高在－2m~--33.2m，除个别别深深水区承承台外外，绝大大部分分承台封封底砼砼在表层层土内内。杭州湾北岸随随随乍浦内河河港港池围堤堤完工工，对我我标段段A27--AA45墩水文变变化化影响较较大，基基本无强强潮潮潮大流急急现象象，经观观测海海床面有有淤积积现象，基基本本无冲刷刷现象象。潮位位处潮潮汐属规规则半半日潮，平平均均潮差4.655M，最大潮潮差7.577M，实测最最高高潮位5.544MM,实测最低低潮潮位-4.0011M，此时滩滩涂涂区地面面均为为露出水水面。从上述水文、地地质和工程特特点可以看出出：海床面基基本无冲刷，潮潮流不急，退退潮时海床面面露出时间较较长，特别是是近岸处海床床面露出每天天至少在一半半时间以上。因因此我标段采采用单壁双套套箱钢围堰，是是充分考虑现现有施工特点点：具有施工工简便，可以以利用退潮后后套箱整体吊吊装快速下沉沉，落底至承承台底以下50－80CM；套箱周转转快，从套箱箱下沉至第一一节墩身完成成仅需20天周转一次次；成本低，一一般直径11.8米承台每套套单壁双套箱箱总重量约需需30T钢材。而钢板桩围堰堰方案更适用用于深水作业业，投入成本本大（至少二二倍以上），施施工工序复杂杂，周转慢。三、单壁双套箱箱箱钢围堰堰结构构和设计计钢套箱主要由外外外套箱、内内支支撑、导导向架架、内套套箱组组成，外套套箱箱作承台台施工工的挡水水、挡挡土围护护及水水下封底底砼模模板的作作用，也也可作施施工平平台使用用，内内支撑保证证钢钢套箱在在起吊吊和下沉沉过程程中具有有足够够的刚度度，以以及提高高套箱箱抗风浪浪和水水压力的的刚度度；竖向导导向向架主要要引导导外套箱箱就位位、同时时也可可作支撑撑作用用防止套套箱下下沉落底底时倾倾斜；此此内套套箱作承承台模模板使用用。（一）单壁双套套套箱钢围围堰结结构及施施工流流程以A34墩为例例例，承台直直径径为Ф9.8米，承台台底底标高－1.5米，顶标标高高为1.5米，地面面标标高为0.5米，其结结构构布置如如图：：外套箱结构根据按十年一遇遇遇高潮位4.955m加0.6m浪高，外套套箱箱顶标高高按5.5M进行控制制，底底脚标高高为承承台底以以下0.5米。每个个外外套箱一一般由由一节底底节和和二节调调整节节组成，面面板板厚度5MM，沿周围围分分布竖向10＃槽钢的的竖竖向加劲劲肋，肋肋间距为40CM，水平劲劲板板采用□110＊10钢板加劲劲，间间距为50CM，并每隔1M设置一道14＃槽钢水水平平包箍，外外钢钢套箱加加工平平面尺寸寸（直直径）比比承台台大10000mmm，为方便便拆拆模，底底节套套箱6条竖向拼拼缝缝中必须须有一一条作成成斜缝缝，偏角10~15cm。底节模模板板竖向拼拼缝固固定采用用偏心心抽拉式式卡夹夹板，便便于分分节抽拔拔。2、导向架制作作作尽管外套箱平面面面位置精精度要要求不高高，但但是为了了保证证套箱准准确就就位，防防止套套箱下沉沉倾斜斜，需要要在护护筒外设设置导导向架来来控制制，根据据承台台周边放放样点点挂线制制作导导向架，导导向向架与钢钢护筒筒联成整整体。导向向架由水平平撑和竖向向导向杆组组成，水平平撑焊接在在外围护筒筒上，外设设滑槽，可可安装竖向向导向杆，导导向杆上端端弯折向承承台中心倾倾斜约15°，以便套套箱快速就就位。导向向架安架时时，由挂线线锤控制其其竖直度，随着套箱下沉，导向杆在滑槽内可以上下滑动，直至承台底部。3、内支撑制作作作安装为保证钢套箱在在在起吊和和下沉沉过程中中具有有足够的的刚度度，以及及提高高套箱抗抗风浪浪和水压压力的的刚度，需需在在每节钢钢套箱箱顶部（三三分分之一位位置）安安装井字字形内内支撑。内内支支撑骨架架采用用18#工字钢制制作作，由于于不同同直径的的承台台其桩位位布置置也不同同，因因此内支支撑的的形式应应根据据桩位布布置来来确定。4、钢套箱拼装装装底节钢套箱拼装装装需要临临时搭搭设平台台。拼拼装底节节时，首首先用螺螺杆进进行临时时固定定，然后后将抽抽心式卡卡夹板板卡紧，进进行行最后固固定，并并卸下临临时连连接螺杆杆。底底节钢套套箱采采用整体体吊装装，就位位后，在在底节上上分块块拼装或或整体体吊装上上节钢钢套箱。5、钢套箱下沉沉沉套箱下沉要避开开开潮水，选选择择在低潮潮位时时进行，保保证证施工人人员安安全。A、底节套箱拼拼拼装好并安安装装完内支支撑后后，通过50吨履带吊吊在在护筒外外导向向架限位位下把把钢套箱箱滑行行下沉至至河床床面，当当第一一节套箱箱入土土就位稳稳定后后即可依依次下下沉第二二、第第三节套套箱（可可整体吊吊装或或分块拼拼装就就位）；；然后后采用射射水吸吸泥法将将套箱箱内泥砂砂吸出出套箱外外，使使套箱逐逐渐下下沉至设设计标标高。B、最后一节套套套箱就位好好以以后，用6根钢索将将整整个钢套套箱反反吊在钢钢护筒筒上，并并通过过控制钢钢索的的长度来来保证证钢套箱箱的入入土标高高。高潮位时箱内一一一般不进进行施施工，并并打开开平衡窗窗将套套箱内注注满水水，防止止涌砂砂。对于于箱内内泥浆泵泵等施施工工具具应放放在浮箱箱上，防防止被水水淹没没。十、钢套箱拆除除除由于本工程部分分分墩身位位于浪浪溅区，其其在在养护期期内不不得与海海水接接触，钢钢套箱箱拆除必必须在在底节墩墩身完完成后才才可进进行，首首先将将上部两两层调调整节钢钢套箱箱分层整整体拆拆分节拆拆除，底底节模板板依次次抽出连接接竖竖向拼缝缝的偏偏心抽拉拉式卡卡夹板。全全部部卡夹板板抽出出后，自自倒梯梯形块开开始依依次将钢钢套箱箱分块拔拔出，如如阻力较较大可可考虑采采用振振动锤夹夹持起起拔或清清除套套箱外围围泥浆浆。（二）承台钢钢钢套箱设设计和和验算一、钢套箱构造造造钢套箱典型尺寸寸寸内直径Φ=11..88m，内侧钢钢板板厚5mm,,钢板外侧侧设设横断面面尺寸寸1×100ccm的水平加加强强肋，上上下间间距50cmm;水平肋之之间间设10号槽钢竖竖肋肋，每4度设置一一根根，共设90根；内侧侧钢钢板与竖竖肋和和水平肋肋焊接接连成整整体;根据施工工起起重能力,钢套箱沿沿圆圆周方向向分割割为6块,上下方向向节节高分为2.5和3m两种，各各板板块边缘缘设置置翼缘，在在翼翼缘上钻钻孔后后用螺栓栓连接接拼装成成整体体。为建建模和和计算方方便计计，按上上述构构造建立立理想想计算模模型如如下图：：二、最不利工况况况:经分析56号墩墩墩水深最最大为为最不利利工况况,套箱施工工简简图如下下图:A56号墩外套套套箱示意意图根据杭州湾水文文文有关资资料，10年一遇高高潮潮位为4.955mm,承台底标标高-1.55mm,封底抽水水后后套箱承承受最最大水压压，为为最不利利工况况，水位位差6.45米，计算算时时按未封封底水水位差H=7..225m计算。三、钢套箱承受受受荷载:1、静水压力：：：静水压力沿圆周周周朝向圆圆心方方向，水水平面面p=0,最大水深H=7..225m处p=7..225t//m22，按三角角形形分布；；2、动水压力：：：按最大流速V===3.77m//s考虑，根根据据《公路路桥涵涵设计通通用规规范》JTJ00221-889中公式（2.3..110）计算动动水水压力，得得p=P/A=KKKγυ2/2/gg==0.88*11*3..722/2/99..81==0..56tt/mm2动水压力沿垂直直直于套箱箱直径径方向施施加于于一半套套箱上上。3、自重：根据构造材料自自自动计入入自重重。荷载示意图如下下下：1）、静水压力力力分布图2）、动水压力力力分布图四、验算：验算利用大型结结结构计算算软件件MIDAAS进行。五、验算结果：：：变形：钢套箱最大变形形形如下图图所示示：最大变形δ=222.022mmm<L//6000应力：1）、内侧钢板板板应力如下下图图所示：：最大应力σ=11110MMpaa<[σ]=14455Mppa2）、竖肋应力力力如下图：：最大应力σ=9998.55Mppa<[σ]=14455Mppa3）、水平肋应应应力如下图图：：最大应力σ=4447.88Mppa<[σ]=14455Mppa验算结论：从计算结果看，应应力和变形均均小于有关规规范设计允许许值，满足要要求。六、其他：从计算结果看应应应力及变变形均均较小，但但考考虑到钢钢套箱箱整体尺尺寸较较大，整整体刚刚度也较较弱，因因此在钢钢套箱箱整体拼拼装高高度较高高时要要求在套套箱内内部设井井字架架水平支支撑，以以加大套套箱的的整体刚刚度。在动水压力下下下虽然套箱箱应应力和变变形也也符合要要求，对对于深水水区考考