超大型双壁钢围堰下水控制课件

超大型双壁钢围堰下河控制一、工程概况南京大胜关长江大桥是京沪高速铁路的重点控制性工程，也是沪汉蓉铁路及南京枢纽的重要组成部分，同时搭载南京市双线地铁。大桥全长9.273公里，主桥及合建段引桥按六线（即京沪高速双线、沪汉蓉双线、南京地铁双线）标准设计。主跨为（108＋192＋336＋336＋192＋108）m六跨连续钢桁拱。南京大胜关长江大桥主桥效果图8#主墩位于主河槽深水区的主航道上。其基础施工采用双壁钢吊箱围堰作为水上施工平台和承台施工挡水结构。钢吊箱平面为圆端形，尺寸80ｍ×38ｍ，吊箱高度26.5m，壁厚2ｍ，重约6000吨。钢吊箱分底、中、顶三节制造安装，其中底节高14.5ｍ，重约2900t。钢吊箱由龙骨底板、侧板、主隔舱、吊杆、内支撑桁架及上、下导环组成。底板龙骨为格构式结构，顶面布置肋板，为满足吊箱下水过程底板刚度要求，在底板上沿长度方向设置两组加强桁架，增加底板纵向刚度

。图1：主墩围堰布置示意图二、QC小组简介及活动计划小组名称中铁大桥局南京大胜关长江大桥主墩钢围堰下河QC小组课题名称超大型双壁钢围堰下河控制课题类型创新型活动时间2006.2.1～2006.3.30成立时间2006.2.1序号姓名年龄文化程度职务（职称）组内职务142大学局指总工组长239大学局指副总副组长339大学局指副总副组长436大学局指工程部长组员536大学

局指质量部长组员633大学高工组员733大学高工组员841大学工程师组员930大学工程师组员1026大学助工组员三、选题理由1、下河难度大南京大胜关长江大桥主墩围堰底节长80ｍ，宽38ｍ，高度14.5m，平面面积约2800m2，总重量为2900t。如此超大重量、超大体积的围堰下水能否成功，关系到大胜关长江大桥基础施工的成败。2、选择范围小由于围堰体积、重量大，不可能进行长距离的水上浮运，只能选择在桥址附近的小型船厂进行制造加工（大型船厂均在南京长江大桥下游），常规的气囊下水法对下水滑道的长度、坡度及河床的深度要求高，而小型船厂的下水滑道和河床深度如何满足如此大的围堰下水需要，是本桥围堰下河控制的关键。3、工期要求紧

大胜关长江大桥主墩必须在2006年洪水期（6月25日）前完成8根以上渡洪钻孔桩施工才能确保围堰渡洪安全。选定课题：超大型双壁钢围堰下河控制四、设定目标

质量目标：确保围堰在下河过程中不漏水、不搁浅。工期目标：确保3月底前将围堰顺利下水。五、提出方案和选择最佳方案方案一：先建立钻孔平台进行钻孔桩施工，钻孔完成后拆除钻孔平台，钢围堰水上分块拼装。方案二：在南京附近寻找有滑移下水的码头，将钢围堰单元块运到码头拼装成整体，然后滑移下河。方案三：底节钢吊箱在加工厂加工制作，在工厂附近江边滩地上整理出一个坡道，利用围堰自身重力和拖轮牵引力的共同作用下在坡道上下滑，快速冲入深水中，实现自浮。图2：方案二示意图图3：方案三示意图方案方案简介可行性研究经济比较方案一先施工钻孔平台钻孔，钻孔完成后拆除钻孔平台，钢围堰水上分块拼装。技术可行，有成熟经验。但平台的建立和拆除及围堰分块拼装时间长，工序多，费用高。

1000万元以上方案二在南京附近寻找有滑移下水的码头，将钢围堰底节单元块运到码头拼装成整体，然后滑移下河。下河方案可行，但长时间占用码头，费用高，而且水上长距离浮运安全风险很大。码头占用、下河费：100万元＋拼装措施增加费：30万元＋长距离浮运增加费用：20万元=150万方案三底节在加工厂加工制作，在附近滩地上整理坡道，利用围堰自身重力和拖轮牵引力的共同作用下下滑，快速冲入深水中，实现自浮。技术上可行，我单位从未实施过如此大型的围堰，时间省，费用少，但有一定风险。场地平整、加固5万＋下水费用40万＋其它配合费用25万=70万方案工期比较质量比较综合分析方案一搭设钻孔平台：45天钻孔桩施工：185天围堰水上拼装：50天共计：280天工艺成熟，质量控制相对容易工艺成熟，工序多，费用高，工期长方案二围堰岸上拼装：40天滑移下河：10天共计：50天受滑道坡度和滑道长度的影响较大质量控制较难同类型小构造物下水工艺成熟，但是浮运风险大，费用高。方案三围堰岸上拼装：40天气囊法下河：1天入水口地基处理：10天围堰拼装和地基处理可同时进行。共计：40天受入水口地基和岸边水深的影响，但是容易达到下水要求未有先例，但因地制宜，容易实施，费用少、工期短。3、选择最佳方案根据对提出方案的进一步研究，考虑各个方面的因素，最后决定采用第三种方案，底节在桥位处工厂整体制作，就地气囊法下水，再整体浮运至墩位定位的施工方案。虽然首次采用此种方案，无成熟经验和工艺，但施工技术力量雄厚，专业施工队伍有类似小型结构物下水经验，通过技术攻关，完善各项技术措施，完全可以达到预定目标，同时可以简化施工工序，节约施工时间，带来巨大经济效益，满足全桥工期要求。七、制定对策小组针对分析出的要因以及要达到的目标，对可能出现的问题采取了相应的措施，对责任人、计划完成的日期等进行了细致的安排，真正做到目标明确、措施得力、责任到人。具体的对策表如下：序号问题对策方案目标地点责任人实施时间1围堰下水后水深不足而搁浅围堰吃水深度计算及下河处地形及河床断面、水深、水位测量，如水深不满足自浮条件，应进行清基。确保围堰全部入水后，水深超过吃水要求。现场邓加华潘

军于祥君下河前一周2下水滑道长度、坡度及地基承载力不满足要求对下水场地进行清淤，换填并碾压夯实，表面进行硬化处理或铺设钢板；在55m长度范围内调整吊箱入水坡度，分为3个调节段，前两段长度均为25m，最后一段长度为5米，每段调坡3.0%最后一段调坡为1.6%，最后入水坡度调整为1：10。原地面进行修正后坡度修整为1：10保证地基承载力达100Kpa，以便于围堰下水。江边拼装场地董广文许新民吴杰良刘崇喜围堰拼装前序号问题对策方案目标地点责任人实施时间3

重量太大，气囊布置和受力不满足

通过下水模拟计算，明确各工况下气囊受力大小和设置数量。

经计算后确保下水时气囊不被破坏，围堰安全下水。项目部连泽平张耀军方案确定后4

围堰下水、浮运不确定因素多

选择晴好天气施工，成立现场指挥领导小组统一指挥，制定应急预案。

充分考虑围堰下水可能出现的不利情况，完善的各项准备工作，加强统一指挥和协调，确保围堰安全顺利下水施工现场宋伟俊张耀军下河前一周七、对策实施实施一：围堰吃水深度计算根据8#墩围堰设计图及制造工艺要求，钢围堰底节段14.5m整体下水后箱体重量（包括附属设施、底托板等）为2900t，钢围堰底节可提供浮力的面积（包括侧板和主隔舱）为666m2，箱体底节段下水后的吃水约为4.35m。

为便于围堰下水，减小下水过程中围堰的吃水深度，在下水过程中，将围堰底部导环圆孔采用接高钢筒的方法封闭，钢围堰底节段可提供浮力的面积为2260m2，则箱体每米提供的浮力为2260t，故箱体底节段下水后的吃水约为1.3m，加上底板龙骨的高度，箱体入水深度约2.9m。实施二：下水滑道坡度调节及基础处理根据目前吊箱总拼场及下水场地情况，吊箱总拼场场地及底托板的坡度均为1:40；吊箱总拼场边H1距江面水边的水平距离约40m，坡度大致约为1:12。由于总拼装场地坡度较小，以此坡度吊箱入水十分困难，须在围堰前端至水边40m长度范围尽量调整吊箱入水坡度，根据气囊受力性能及实际受力情况，此处要保证部分受力最大气囊工作高度不小于0.3m，因此坡度调节必须分段缓慢进行，拟分为3个调节段，前两段长度均为25m，每段调坡3.0%，最后一段调坡为1.6%，最后入水坡度调整为1:10地基处理措施为：近水面处滑道基础清淤，抛填片石，上铺10cm厚6%水泥稳定层，并碾压夯实，从近水面处至上岸方向将土推成所需坡度后整平压实，必要时表层浇筑混凝土硬化地面，在下水处坡道铺设两道宽15m、长20m的钢板作为滑道路基垫板。保证地基承载力达到100Kpa。实施三：气囊用量的计算及布置A、φ1.2m气囊的单个承载技术参数H（m）0.20.30.40.50.60.7φ1.2m×15m气囊承载力（t）16815113411810084注：表中H（m）值为气囊的工作高度，亦为箱体托板离地面的高度，表中承载力已考虑2倍安全系数。B、关于气囊用量的计算气囊的工作高度H取为0.5m，下水的整体重量G＝2900t，取气囊个数n=40，则：气囊的安全系数K为：K＝118n／G＝118×40／2900＝1.63＞K0＝1.2~1.4（常规情况）考虑到箱体底部结构气囊受力不均匀，在计算时将单支气囊受力控制在150t以内。由以上计算可知，选用40个气囊是安全可靠的。气囊按间距3.0m布置，圆弧端各10m气囊受力计算不考虑。由以上计算可知，选用上述个数气囊是安全可靠的。实施四：气囊作业人员设备组织

作业时现场设总指挥1人，副指挥2人，操作人员20~30人；设备主要有高压气囊60~80条，充气设备与之配套；15t卷扬机2台，100t滑轮组2对，20t单门滑车3~5台，其它钢丝绳、卸扣配套。下放当日早晨7点开始在围堰托板下穿放气囊，6m3/min空压机充气时间一般7~8min/只，清理围堰下支承点约3~4小时，自开始下滑至准备冲滑2小时，冲滑顺利5秒完成下河动作。钢管包边气囊布置图6：气囊布置图实施五：吊箱起滑、下水、自浮由于底节钢围堰尺寸和重量都属较大规格，下河需要较大的冲力才能达到吊箱在水中自浮，整个过程控制较难，因此决定采用拖轮牵引、导向，地牛控制下滑时间的方法，在钢围堰的尾部必须有钢索牵引，利用地牛调节钢吊箱位置，排放好气囊，脱钩器脱钩，钢吊箱在自身重力和拖轮牵引力的共同作用下在坡道上下滑，冲向水中并自浮。牵引钢索气囊布置围堰下河围堰浮运八、效果检查

经过QC小组和围堰制造、安装、下水等单位的通力配合，8#墩底节钢围堰分别于3月23日成功下水，当天整体安全、顺利浮运至墩位。实现了质量和工期目标，各项效益显著。

经济效益社会效益技术效益其他效益运用QC方法使南京大胜关长江大桥6#、8#、墩钢围堰下水最大限度地节省了时间，比较平台法节约资金300万元以上（减去平台回收费用），比较滑移下河节约80万元。铁道部各级领导社会各界媒体密切关注钢围堰下河。围堰的顺利下河、浮运、定位为公司树立了良好的企业形象和信誉。再一次体现了大桥局的建桥水平和综合实力。达到了安全、及时、可靠的的要求，钢围堰的顺利下水、接高、浮运、定位为广大工程技术人员提供了宝贵的实践经验，为以后类似工程施工提供了经验。提高了小组成员的创新意识、开阔了眼界，丰富了桥梁施工新技术；也为各成员技术的发展奠定了更坚实的基础综合效益分析表九、标准化及巩固措施标准化：

1.首先是下河前进行滑道地基处理，确保滑道能承受围堰的重力。2.其次是气囊的数量要经过计算，气囊的承载力能够满足围堰的重力。3.再次是如果围堰入水区域水深不能满足围堰自浮条件，要清淤至满足围堰自浮为止。4.如果围堰入水区域为通航区域，则要对围堰的滑移速度进行控制，确保下水安全。5.如果接高处水域河床淤积较大，则要采取吸泥的方法对河床进行清淤，保证钢吊箱自浮，以便整体浮运、定位。巩固措施：

利用钢吊箱自身重力和牵引力的共同作用使钢吊箱快速滑入水中自浮和在自浮状态下接高中节钢吊箱的施工方法的大胆运用，为钢吊箱在普通地基下河和水中接高提供了坚实的基础。通过8#主墩围堰的下水，检验了这种下水方法的可行性。十、总结与今后打算1.拓展了新技术。通过开展此次QC小组活动，