但考虑到围堰实际着床时,水位达到17.0m的几率不大,计算中流速取值也偏于安全,计算假定粗略且偏于安全,故仍采用了该计算结果。
实际施工时,如果出现异常情况,必须采取增加锚、缆等应急措施。
3)锚碇系统的总体布置,如图4-28,定位船、导向船调系缆方案分别如图4-29、图4-30。
4)锚碇系统施工工艺流程见图4-31。
(1)混凝土锚在局九江预制场预制,用400t方驳运输到现场。
(2)用“航工起一”250t浮吊或“航工起四”60t浮吊抛锚。
(3)主锚对拉。
在全部主锚与导向船尾锚间进行对拉,对拉荷载为设计锚着力221.2kN,可选2-3个锚对拉至锚开始滑动为止,以求得实际的锚着力系数值。
测力方式:
弹簧测力计直接测力。
5.双壁钢围堰施工
1)概述
双壁钢围堰主要是作为施工手段而存在,设计上并未计及其承受使用荷载。
按照设计求,对标高+2.0m(黄海高程,下同)以上部分,在施工完毕之后要水下切割拆除。
2~5号主墩双壁钢围堰外径均为Φ2800cm,内径Φ2500cm,其结构如图4-32。
围堰在高度方向分成9节,每节2990~9420cm,重力790~1551.7kN,每一节分为8块(单元)。
围堰设计顶标高均为+22.00m,刃高标高-14.65~-22.20m,其中2号墩围堰为高低异形刃脚,岩面高差4780mm,刃脚高差4350mm。
2~5号墩围堰施工方法为:
分片(单元)制作,浮式平台上组拼成节,整节吊运接高下沉。
2)围堰分片(单元)制造
(1)围堰单元在船机修安公司车间制作。
围堰单元的制作工艺按造船工艺办理,其工艺流程见图4-33。
在放样台上放样,制作样板及胎架。
以后的单元放样、画线及制作均依样板及胎架进行。
壁板用半自动切割机下料,环板用手工气割下料,角钢用锯床下料。
内外壁板在小滚床上按规定直径滚圆。
组装及焊接按工艺细则进行。
应采取措施,防止产生不能允许的焊接变形。
(2)质量检验项目
①几何尺寸。
②对重要部位焊缝进行超声波探伤。
③对内外壁板接缝等部位进行煤油渗透试验,以保证围堰的水密性。
④焊缝外观检查。
(3)围堰单元试拼
在制造厂内设试拼平台,在其上以围堰单元试拼成围堰分节,以便及时发现和修正制造中存在的问题,改进单元制造工艺。
试拼后的单元编号,在现场拼装时“对号入座”,缩短拼装时间。
3)围堰单元运输
围堰单元最大重力为189kN,在制造厂内用36t、50t轮胎吊装卸,平板拖车运输。
在专用码头装上300~400t方驳,并临时固定,用300kW以上拖轮拖带运输。
4)围堰分节组拼
(1)浮式拼装平台
用万能杆件联结梁和型钢制成平台,置于2艘400t方驳制成,如图4-34。
平台内圈设置脚手架、工作平台和围堰单元定位靠模。
浮式拼装平台的锚碇系统为:
艏锚为15kN、l0kN海军锚各4只,光-右交2200mΦ34锚链12节。
(2)组拼
①用60t四连杆式全回转起重船,将围堰单元自运输方驳上吊运至拼装平台上,按事先在平台上放出的内外壁板圆弧线、隔舱板定位线准确定位,并临时稳固在靠模上。
②边拼装,边点焊。
拼装完成后进行总体尺寸检查,并进行必要的调整。
③焊接。
(3)质量检验项目
①几何尺寸:
直径、椭圆度、垂直度。
②焊缝超声波探伤(吊点等重要部位),壁板竖向拼接缝煤油渗透试验,焊缝外观检查。
③各墩第1节围堰的水压试验。
5)围堰分节吊运
(1)将已经组拼完成并检验合格的围堰节段,用“航工起一”250t起重船自水上拼装船组吊起,用600kW以上拖轮顶推,吊运至导向船组。
(2)“航工起一”吊运钢围堰节段,扒杆角度52°,船艏以外有效吊幅19.360m,水面以上起吊高度28.0m,吊重可达1895kN。
吊幅及吊高核算如图4-35。
(3)在每节围堰顶部直径为26.500m的圆周上,均匀设置16个吊点,吊索与水平面成45°角。
请计院据此进行围堰起吊的应力和变形核算,并对相应的吊点进行加固设计。
(4)吊具
吊具为专用吊具,具体要求是:
①拆卸起重船主钩后,上吊具与主钩动滑轮组直接连接。
②上吊具应在直径大于3000mm的圆周上均布16个吊耳,总吊力≤1600kN。
③选择吊索时,应计及K=1.2~1.4的受力不均衡系数。
④吊索两端的环扣应用铝合金压接形成,每根吊索的长度差应小于20mm。
(5)现有设计的2、3号围堰分节的高度和重量相差悬殊,为达到如下目的:
①各墩第1节围堰入水后能自浮,且在吊装第2节围堰后,第1节围堰的干舷不大于1.5m;
②充分利用起重船的起重能力,使分节间现场接高的环向焊缝尽量减少,以加快施工进度;
③各节之高度和重量接近。
拟按上述要求修改围堰分节划分,各墩第1节围堰高度一般不大于8.0m,其余各节不大于6.0m,每节围堰重力在1200~1500kN之间。
6)围堰接高下沉
(1)导向船粗定位
在第1节围堰吊运就位之前,必须调整好定位船,使导向船的各条锚缆、拉缆受力均匀,并使导向船中心位于墩位中心上游约10~15m处。
此时定位船主锚缆、导向船尾锚缆和定位船、导向船拉缆的初拉力,约为计算拉力的1/2。
(2)第1节围堰50cm高的刃尖加强混凝土的浇筑时间,视第1节围堰重量而定:
当浇注后第1节围堰总重力不超过1700kN时,在水上拼装平台处浇注,否则,在吊人导向船组后浇注。
(3)起重船从导向船组下游方向将围堰分节吊人导向船组,精确定位,放人导向结构内,入水自浮或与已有围堰对接。
第1节围堰人水前要系好下拉缆。
已经入水的围堰,以钢丝绳与导向船软连接,防止晃动和扭转。
(4)在导向船下游适当位置抛设2个10~15t钢筋混凝土锚,并以浮筒作标志,以便连接起重船尾八字缆。
(5)用潜水泵向围堰隔舱内注排水的方法,来调节围堰的干舷高度和平衡,使待焊接缝距水面高度约为2.0m。
注排水时,2、3号围堰相邻隔舱水头差≯6.0;4、5号围堰相邻隔舱水头差≯5.0m。
当2号墩高低刃脚围堰难以用上述方法调平时,则向隔舱内浇注适当数量的混凝土调节平衡。
(6)分节拼装所用的外脚手架为固定于导向船、联结梁上的双层固定脚手架,内脚手架为浮箱上的浮式脚手架。
(7)水平接缝的焊接
在上(或下)节围堰的内圈顶(底)面设定位导向装置,以方便上、下节围堰的对接。
围堰分节若有失圆,应事先确定最佳对接方向。
对接时应避免强力矫正,防止局部损坏。
(8)围堰接高下沉过程中,应随时以回声测声仪测量墩位及其周围水深,借以推知河床的冲淤变化。
当发现围堰接高位置的下游,即将来最后着床之处有淤积时,应适时下移导向船,使淤积区下移,避免淤积妨碍围堰着床。
(9)围堰接高下沉过程中,要注意调整下拉缆的长度,防止围堰倾斜和下拉缆受力过大。
7)围堰定位着床
围堰定位着床是保证围堰平面位置、倾斜和扭转符合设计要求的关键步骤之一。
(1)测量定位方法
①在xx岸和浠水岩分别设置基线,以三台经纬仪交会并以红外测距仪测距确定围堰平面位置(图4-36)。
图中1号为红外线测距仪,三台经纬仪交会a点,控制口、凸两点在桥轴线上,同时测读距离L。
②围堰之倾斜可用经纬仪竖丝观察围堰外圆柱母线、水准仪测围堰顶相对高差等方法测量。
(2)定位着床操作要点
①在围堰接高下沉、墩位处冲刷稳定之后,调缆移位,使导向船挟持围堰到达设计或施工细则规定的位置。
②测量变化以后的围堰着床处河床面标高,如果覆盖层面高差过大,抛填5~8cm碎石,大致整平,以便尽量克服着床时的倾斜和下沉时的不平衡土压力。
③确认围堰高度足够以后,仔细调整导向船锚缆、围堰下拉缆和下游八字拉缆,使围堰平面位置、倾斜均符合要求;调整导向船上的围堰平面拉缆,纠正围堰的扭转,使围堰轴线与设计桥轴线相符或平行,与桥墩中轴线相符合。
④按事先的计划向围堰隔舱内迅速、对称均衡地注水,使其下沉着床。
注水时,要防止围堰倾斜。
一旦发现倾斜,应即停止注水下沉,并采取措施纠正。
⑤着床后随即测量围堰的偏差值,如果超限,应抽水起浮,重新定位下沉。
⑥向隔舱内注水或抽水时,相邻隔舱水头差控制值:
2、3号围堰不大于6.0m,4、5号围堰不大于5.0m。
8)吸泥下沉
(1)围堰着床后,应尽快接高并注水,吸泥下沉。
(2)吸泥下沉设备
每个墩位配置直径300mm吸泥机3台,其中1台备用。
吸泥机配有2MPa高压射水枪。
用4台20m3/min空压机供应压缩空气,高压水则用2台压力不小于2MPa、流量不小于80m3/h的水泵供给。
吸泥机的拼、拆及悬挂移位,利用导向船上的2台桅杆吊进行。
围堰顶设可拆式操作平台。
每墩配置2台直径250mm弯头吸泥机,用以吸出围堰刃脚下的土、石。
在围堰的适当部位开孔补水。
(3)围堰隔舱填充混凝土的浇注
①对于2、3号围堰,围堰着岩后,进行刃脚支垫,围堰外抛石。
先浇筑1/2高混凝土,待水下混凝土封底后再浇至规定标高。
对于4、5号围堰,在沉人覆盖层中3m左右时浇注,一次浇完。
②分舱对称浇注。
用刚性导管法,混凝土面不应超过围堰下沉终了的标高1.50m处。
(4)下沉过程中的偏位和倾斜纠正
①吸泥应由围堰中心逐渐向外扩展,对称均匀地进行,使围堰徐缓、均匀、竖直地下沉。
每一工班或每下沉1m至少应观测一次。
②纠正偏位和倾斜的主要手段是偏除土和偏心加载。
但是,在纠正倾斜时,一般会引起平面位置移动。
在一侧除土纠正偏位时,要注意围堰的倾斜变化。
制定纠偏纠斜措施和程序时,必须摸清情况,分析原因,综合考虑。
实施纠偏纠斜时,要随时观测围堰的变化。
③围堰接高前,应尽量将倾斜纠正完毕,以防止倾斜继续发展。
(5)围堰接高时,其干舷高度应不小于2.0m。
(6)吸泥下沉过程中必须保持导向船的正确位置。
一般不得使用导向装置作为纠正倾斜的手段。
(7)围堰下沉至设计标高以上2.0m左右时,适当放缓下沉速度,仔细纠正偏位和倾斜,使其能正确落岩。
(8)下沉过程中如遇障碍物,立即停止下沉,查明情况,排除障碍物后,方能继续下沉。
(9)5号围堰如果施工冲刷较小,可能发生下沉系数不足的情形。
此时可考虑采取下列措施之一:
事先挖泥、设置空气帷幕或在设计允许范围内接高围堰并注水压重。
待获得地质资料和模型试验后确定。
9)刃脚封堵及清基
按设计要求,经过刃脚支垫封堵以后,应有40%的刃脚均匀受力,且着力点应满足围堰稳定要求。
(1)围堰着岩稳定后,潜水探查刃脚着岩、嵌岩情况,并用水下不离析混凝土、袋装混凝土等填塞刃脚与岩面间的悬空部分。
(2)带高压水枪的吸泥机进行基底清理。
当水压不能满足时,可将2台水泵串联,但水泵及管路应能承受相应压力。
10)无覆盖层高低异形刃脚围堰的施工措施
2号墩岩面高差达4.78m,覆盖层厚度仅0.49~5.20m,3号墩岩面高差亦达到1.17m,覆盖层厚7.55~11.04m。
经施工冲刷估计两墩覆盖层均所剩无几(可能剩下少许卵石层),而倾斜岩面几乎暴露,这给围堰施工带来了新的困难。
现以2号墩为例,拟定相应的施工措施。
(1)第1节围堰吊装之前,先将导向船定位于墩位处,以带射水头的Dgl00钢管,沿围堰刃脚周边射水插入覆盖层,直至岩面,量测复核岩面标高,在征得设计、监理代表同意后,按此探测结果修正第1节围堰单壁刃脚。
(2)以在隔舱内干浇混凝土的方法将第1节围堰重量配置平衡,配平之后的总重力不得超过1700kN。
(3)第1节围堰吊人导向船导向结构,入水后必须及时注、排水调节其平衡,到能垂直自浮为止。
(4)围堰接高下沉至接近河床时,应进行准确定位、调平,并利用导向船上的纠扭装置纠正扭转,符合要求后才能着床落岩,使刃脚与岩面能尽量贴合。
(5)围堰着床(落岩)时,可能仅一点接触而发生倾斜、扭转,此时应停止下沉,纠正复位后,再度下沉。
(6)着床(落岩)并检查平面位置、倾斜、扭转,均符合要求后,迅速向围堰外抛块石或钢筋网石笼,以便稳定围堰刃脚位置,并且阻挡水流,形成潜水员能在围堰内下水作业的条件。
抛石的厚度,自岩面最低处起算,不小于7m。
(7)潜水员用混凝土小方块、型钢等支垫刃脚,至少4点。
然后继续以水下不离析混凝土、袋装混凝土等支垫和封堵刃脚,直至达到40%刃脚受力,且封底混凝土不致流失的要求。
11)质量标准
待定。
正式施工时,以监理工程师制定的标准为准。
12)安全技术措施
围堰施工中,突出的安全问题有:
重件吊装锚碇系统受力最大,以及大量深潜水作业。
除一般安全措施外,必须强调如下各点:
(1)严格执行起重吊装安全操作规程。
遇4级以上风时停止围堰吊装接高。
(2)除一艘600kW以上拖轮拖运250t起重船外,必须另有一艘300kW以上拖轮备用。
(3)对锚碇系统应加强检查,随时调整使其缆绳受力均匀。
导向船连缆的预拉力应调整到设计锚力(225kN)的50%~60%。
(4)严格遵守潜水作业时间限制和减压规定,设置减压舱。
6.钢围堰水下混凝土封底
1)概述
钢围堰水下混凝土封底是决定主墩施工成败的关键之一。
刃脚部分,最大仓面积447m2,刃脚以上部分,仓面积为352m2。
本工程采用刚性竖直导管法浇注水下混凝土封底。
2)护筒制造及安装
(1)护筒内径为3300mm,拟用厚度为6~8mm的钢板制成,以L75×8mm角钢加固。
委托xx船厂加工护筒。
(2)护筒顶标高:
以超出封底混凝土设计顶面1.0m左右为原则。
顶面设置连接法兰,以备钻孔需要及接高桩柱施工时接长。
底标高根据围堰内清基后岩面标高确定。
(3)护筒定位架以万能杆件和型钢拼成,高度约为2.0m。
定位架的留孔必须考虑到围堰的实际偏位值。
(4)护筒安装见图4-37。
①在钢围堰内壁的设计标高处,焊接定位架的永久支承牛腿,围堰下沉完毕后各牛腿由潜水工找平。
②在围堰内壁水面以上2~3m处焊接定位架临时支承牛腿,在其上拼装定位架。
③将护筒插入定位架,并固定在定位架下平面。
④割除临时牛腿,用起