围堰下沉作业指导书.docx
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围堰下沉作业指导书
围堰下沉实施细则
1、工程概况
1.1设计概况
荆岳长江大桥钢围堰采用分离式双壁自浮钢围堰，平面为两个独立的圆形，总长度为75.8米，圆形外径为33米，内径为30米，两个圆形钢围堰外壁间距为9.8米。
每个圆形钢围堰平面分为八个环块，各环块类型均相同。
钢围堰总高度为33米，根据各施工阶段的受力情况圆形钢围堰立面分成1个刃脚段、1个标准断、2个加强段、1个堰顶段四种类型共五个节段，刃脚段高度为7.5米，标准段高度为7.8米，加强段高度为6.4米，堰顶段高度为4.9米。
正常施工按四个类型进行加工，堰顶段为考虑渡洪需加高围堰时使用。
1.2水文条件
近五年三月份的平均高水位计21.192，近5年的平均低水位为19.438m。
近五年的平均水位表
月份
1
2
3
4
5
6
水位（m）
19．154
20．006
21．192
22．688
26．596
27．692
月份
7
8
9
10
11
12
水位（m）
28．49
27.456
27.064
24.034
22.134
20.406
河床2007年2月12日，水深实测围堰上游处约为：
5.34-6.07m，下游实测围堰为0～4.83m。
1.3围堰地质情况
塔基钢壁围堰附近覆盖层厚度10m左右，为松散状细砂及含卵石、砾石粗砂，透水性强，对围堰止水及封底不利。
从北塔范围内已完成的钻孔所揭示的基岩面高程看，围堰堰脚部位基岩面高程多集中于0.3～-0.5m范围，起伏差小于1m，北塔部位基岩顶面形态如下页所示（设计地质状况）。
北塔施工围堰部位基岩面高程－般为0.1～-0.77m，最高处为0.3m，最低处为-0.85m。
上游围堰靠桥轴线、靠岸侧围堰基岩比远离桥轴线侧、靠岸侧高0.60m,比靠河心侧、靠桥轴线侧高1.03m；下游靠桥轴线侧、靠岸侧比河心侧、远离桥轴线侧高1.4m。
另外，在上游围堰靠岸侧的SZK88孔在高程6.0m左右见一直径13cm平卧树干，木质硬而绵，可能影响堰体下沉就位，在上游围堰靠横桥轴线上游方向SZK89孔钻进时有φ168mm套管掉脱落在高程3.68～-1.32m处。
围堰下沉的基岩面可参见插打钢管桩和钢护筒时的推测图《围堰基岩标高推测图》
2、主要施工方法及流程
2.1主要施工方法
在围堰安装前，先完成围堰的导向架型钢的焊接、定位工作，并按施工设计图要求焊好吊架，准备好钢围堰起吊千斤绳和卸扣。
运输钢围堰的1650t的甲板驳运至28＃主墩平台抛锚定位后，由动臂吊机起吊或者浮吊起吊后，在拼装平台上转换吊点，将动臂吊机或者浮吊上的吊点转换至手动葫芦上。
各环块之间组焊成围堰环后，再利用手动葫芦整体下放至围堰自浮。
在围堰自浮状态浇筑刃脚砼，砼达到设计强度后在围堰内注水下沉，调整好围堰姿态后进行围堰着床，再利用浮吊或者动臂吊机吊装第二节段的围堰环块，调整好围堰位置后，进行围堰水平、竖直焊缝的焊接，并按浇注夹壁砼。
完成浇注后，注水下沉，辅助以吸泥。
在完成下沉后，利用浮吊或者动臂吊机完成第三节段的围堰拼装，完成第三节段的拼装后浇筑水下砼至设计标高，待砼达到一定强度后，安装第四节段钢围堰，最后进行封底砼浇筑工作。
2.2主要施工流程
为减小围堰下沉后，形成紊流对下沉围堰的影响，先施沉下游围堰，再施沉
上游围堰。
3、主要施工步骤
3.1测量准备工作
钢围堰下水前，应在钢围堰外壁上标注桥轴线方向和横桥向方向，在围堰顶环板四个方向上做好四个三维坐标测量控制点；并在围堰四个方向两侧自下而上标注水位标尺，在围堰外侧壁作好高程刻度标记，10cm一格。
3.2测量检查项目
（1）原河床断面的测量
在下放围堰前5天和下放围堰期间，每天派专人测量围堰处的河床断面，清楚掌握围堰下沉中的冲刷情况。
（2）围堰下沉的观测
钢围堰下沉时观察钢围堰吃水检查其是否偏位、倾斜。
具体主要指标有：
顶中心偏移量、顶中心高程、顺横桥向围堰顶高差、横向顶底偏移差、刃脚高程、扭角、倾斜度，具体计算见后述。
在刃脚段围堰拼装时，在平台上每段围堰环块的待安装位置，先焊上两个定位型钢，定位型钢外端距围堰的理论圆心距离为15m。
由于围堰刃脚处密封环板比围堰内壁板大10cm，而定位架外缘距围堰理论圆心距离为14.95m，因此刃脚处密封环板需在定位架型钢范围内进行氧割切除，切除深度为5cm左右。
3.3测量检查方法
钢围堰首节拼装完成后，通过布设在施工平台上的控制点调节围堰，使其与设计位置相符，并临时固定。
在围堰顶面沿桥轴（荆岳向）与墩轴（上下游）方向敷设四个控制点（A、B、C、D）测定其三维坐标值，以此作为围堰下沉的初始值。
在围堰下沉过程中，通过对控制点的测量、分析，了解围堰下沉情况。
若有偏位或倾斜根据其具体情况采取相应措施纠偏，以保证围堰准确就位。
如图（a）、（b）、（c）所示，根据测得四个节段基准点A、B、C、D的三维坐标（Xi、Yi、Hi），四个节段基准点与节段顶面的差值（基顶差）Δi，围堰中心设计值（X，Y），围堰高度H和内径R，可得：
（1）顶中心偏移量：
（2）顶中心高程：
（3）顺桥向高差：
（4）纵向顶底偏移差：
由于ΔH顺桥向很小，可取
，所以
=
（5）横桥向高差：
（6）横桥向顶底偏移差：
同样，
取
，所以，
（7）刃脚高程：
（8）扭角的计算
扭角测定是为了了解围堰A、B、C、D十字线与设计桥轴线相比扭转的情况，图（a）中所示的a角，可直接由任意一个节段基准点求得：
或
其中，
、
分别为顶中心坐标。
（9）围堰倾斜的计算
测定围堰的倾斜是通过测定围堰顶面节段基准点的相对高差而进行推算，荆岳岸倾斜率为
/D，上下游倾斜率为
/D，即为围堰在十字线方向的斜率。
3.3钢围堰刃脚段施沉
钢围堰刃脚段拼装、焊接检验合格后，进行钢围堰刃脚段施沉工作。
①在吊架立柱上做每个围堰环块顶面的高程记号，以便下降围堰时，控制松吊同步。
②同步徐徐放松16台葫芦手链，逐渐下沉钢围堰到自浮状态，此时钢围堰入水深度3.05m。
③浇灌刃脚0.8m高C15砼（手动葫芦吊点不拆除，避免钢围堰因刃脚砼浇筑不均而发生倾斜）。
浇筑时按《刃脚砼浇筑顺序图》进行对称浇筑。
④放松手动葫芦吊点，直至围堰处于自浮状态，此时围堰入水深度3.57m，所剩干舷3.93m。
下游河床由于堆积物较高，刃脚段会着床，由于下游钢围堰很可能在土压力作用下，发生向上游的倾斜，围堰的倾斜度不超过h/1000=7.5mm（荆岳长江大桥技术规范P160）。
⑤为使刃脚段干舷在第二节围堰吊装后的干弦高度为1.5m，需注水高度为：
1.36m（注水面高度从刃脚砼顶面起算）,注水后刃脚段的干弦高度为：
2.68m。
3.4钢围堰标准段（第二节）施沉
①拆除手动葫芦吊点，割掉浮吊或动臂吊机的吊点吊耳。
②采用同上方法吊装第二节围堰，为避免第二节围堰加载到第一节围堰后不均匀沉降，浮吊或者动臂吊机应适当提起第二节围堰，做到第二节与第一节围堰既能焊拼，又使第二节加载到第一节围堰上的力度很小。
就位后进行施焊，并对焊缝作煤油渗透试验。
③放松手动葫芦使第一节、第二节围堰完全处于自浮状态。
此时第一节围堰和第二节围堰的交界处距离水面为1.5m;
④从第一、二节围堰内注水8.22m（距离第一次加水高度）助沉,为保证有大于1.25的下沉系数，浇筑水下砼3.98m，然后吸泥下沉，保证第二节围堰所剩干舷2.92m。
3.5钢围堰标准段（第三节）施沉
①割掉第二节围堰上的吊耳，在第二节段顶环板上焊接限位钢板，以便安装第三节段围堰。
②进行第三节围堰的吊装施工，第三节围堰就位焊接。
③此时将围堰夹壁浇筑砼高约10.02m左右，吸泥下沉，将刃脚着基岩。
3.6钢围堰标准段（第四节）施沉
①从原设计的覆盖层面看，第三节围堰在三月份的低水位时，围堰刃脚会直接接触到基岩面。
第四节钢围堰可直接在第三节钢围堰上拼装焊接，此时第三节钢围堰干舷高度为约1.5m。
如因水位较高或基岩面较低，第三节围堰刃脚还未接触基岩，则可将围堰的第四节在第三节围堰上拼装后，进行注水吸泥下沉，确保刃脚接触基岩。
②在钢围堰内均匀吸泥下沉，吸泥时，围堰内泥面标高不得低于钢围堰单壁刃脚位置。
最后使钢围堰至设计底标高-1m。
③根据抗洪需要，在洪期时进行第五节钢围堰组装拼接，组拼好后，应保证隔舱内的水位不低于隔舱外的水位7.5m，也不得高于舱外水位2m。
3.7钢围堰在覆盖层中的吸泥下沉
围堰在下沉前，先由潜水工对河床底的杂物进行清理，确保围堰刃脚下无铁件等障碍物。
吸泥前现将原钻孔平台用钢板割除掉。
刃脚段围堰下沉，主要采用在围堰内壁板附近的钢板先拆除。
围堰下沉处的覆盖层均为细砂，采用空气吸泥机吸泥。
4台299×8mm的吸泥管在围堰内壁一定距离内对称辅助吸泥，通过标示在围堰外壁的标尺，确定围堰各个方向的下沉速度。
与此同时，在围堰的吸泥过程中，应注意在向其内不断补水，第二节段采用抽水进行补给，第三节段围堰使用距离三节段围堰底64cm的两个φ299×10mm连通管进行补给，使围堰内水位不低于江水水位，以防止由于内外水头差过大而引起的围堰内翻砂。
围堰下游侧先着床，扶正后再落河床。
3.8浇筑夹壁砼
浇筑夹壁砼，采用75m3水上拌和站和50m3水上拌和站各1座，两台HBT-60C输送泵，两套水下导管进行浇筑，浇筑时严格按照砼浇筑顺序进行对称浇筑。
浇筑高度按照每次不大于4m进行。
输送管道采用φ125的直管和弯管沿围堰顺围堰顶进行布置。
3.9围堰清基
围堰清基采用2台直径299×8mm吸泥机和一台弯头吸泥机按方格网座标划分的区域逐块进行吸泥，直至将基岩面以上的泥砂清理干净，然后由潜水员下水逐块逐片检查基岩面以上泥砂情况及围堰刃脚斜面外露的高度是否达到清基标准，最后在方格网座标点测出基岩面各点标高，绘出等高线图。
清基后要达到以下标准：
a.清基后露出岩面的范围不小于围堰内壁直径。
围堰刃脚斜面露出长度不小于1.4m。
b.岩面淤砂厚度小于5cm，且成片面积小于2平方米，各片之间不能连通。
c.围堰清基时必须保持堰内水位比堰外高2m以上，杜绝涌砂等现象的发生。
3.10施工过程中易出现的问题及应对措施
（1）围堰下沉涌砂的预防
由于在下沉初期连通管尚未到水面，因此，要用4台水泵向围堰内补水，以保证围堰内水位不低于围堰外。
在围堰吸泥下沉过程中，应特别注意向围堰内不断补水，使围堰内水位不低于江水水位，防止由于内外水头相差过大而引起翻砂。
另外在吸泥时也要注意防止在刃脚附近吸泥过深（超过刃尖），因为吸泥过深容易造成翻砂，而翻砂往往会导致围堰产生较大的倾斜或位移。
钢围堰在吸泥过程中下沉，为不使钢围堰内翻砂，要求内外水头差应不大于lm;靠近钢围堰内壁处泥面标高不低于刃脚0.5m;钢围堰周边泥面高差不得>lm;吸泥按围堰周边刃脚河床先低后高的次序进行施工，但二者高差不宜超2m的顺序进行。
当钢围堰倾斜时，采取偏除土和调正各堰体水头差的办法纠正。
钢围堰下沉沉降系数均>1.25，以确保平稳下沉。
（2）围堰下沉冲刷的预防
着床前围堰刃脚下河床面如因受流水冲刷呈高低不平时，可从围堰内偏上游一定范围抛填一定数量大小均匀的卵石（或砂袋），以减少局部冲刷，使河床较为平整，以利围堰顺利着床。
然后继续从中间往刃脚处对称分层吸泥，促使围堰平，稳，正，直地下沉。
（3）围堰下沉过程中出现扭转
下游围堰河床的覆改层由于冲刷堆积作用，比上游侧围堰覆盖层高5m左右，因此围堰下水后，此处先着床，会造成围堰倾斜、扭转。
因此在下游侧围堰刃脚内侧用吸泥弯管进行吸砂下沉，同时在围堰外侧也采用吸泥管进行吸砂下沉，确保围堰不会在砂土压力下发生倾斜。
4、质量标准
（1）双璧钢围堰的制作拼装实测项目
项次
检 查 项 目
规定值或允许偏差
检查方法和频率
权值
1
顶面中心偏位（mm）
顺桥向
20
全站仪
1
横桥向
20
2
围堰平面尺寸（mm）
直径/500及30，互相垂直的直径差<20
尺量：
每节检查4处
2
3
高 度（mm）
±10
尺量：
每节检查2处
1
4
节间错台（mm）
2
尺量：
每节检查4处
1
5
焊缝质量
符合设计要求
超声：
抽检水平、垂直焊缝各50%
3
6
水密试验
不允许渗水
加水检查：
每节
2
（2）围堰安装的质量符合下列规定：
混凝土的强度应符合设计要求。
刃脚底面标高应符合设计要求。
按设计要求钢围堰着床后整体偏移不大于20cm。
5、安全措施
施工中，严格执行Q/YXNKCT1001-90《施工安全操作规程》，施工现场设专职技安员3人，随时检查安全防护设施和监督安全施工操作。
①施工现场在夜间必须有足够的照明设施。
②施工人员必须配戴救生衣和安全帽，必要时拴安全绳。
③尽量减少施工现场的平台上下同步作业，工序无法错开时应设专人指挥。
④施工现场适当位置挂安全网。
⑤吊装指挥人员必须信号明确、准确、及时。
⑥对起吊葫芦、千斤绳、卸扣随时检查、防护和维修。
6、主要机械设备
序号
机械设备名称
规格、型号
单位
数量
备注
1
浮吊
60t
艘
1
钢围堰起吊
2
浮吊
50t
艘
1
钢围堰起吊
3
动臂吊机
1200t.m
台
1
钢围堰起吊
4
拖轮
367kW
艘
1
5
履带吊
50t
台
1
6
汽车车驳
16车位
艘
1
7
汽车吊
25t
台
1
8
手动葫芦
5t×6m
台
20
钢吊装
9
手动葫芦
20t×6m
台
18
钢围堰吊装
10
手动葫芦
11
吸泥筒
φ299
套
4
围堰下沉吸泥
12
卸扣
20t
个
32
钢围堰吊装
13
水上拌和站
75m3
座
1
14
水上拌和站
50m3
座
1
15
输送泵
HBT-60C
台
2
16
Φ125输送管
根
150
包括弯管接头
17
潜水泵
3kw
台
9
18
水泵
流量320/扬程20
台
2
7、人员安排
序号
岗位
姓名
人数
备注
1
现场总指挥
徐国挺
1
2
现场副总指挥
范家奎
1
3
现场技术负责人
裴宾嘉、杨定军
2
4
现场技术员
罗洋，陈学锋，顾建波，邓应波
5
5
现场总工长
唐明刚
1
6
起重工长
陈济平，唐万良
2
7
起重班
池富良，宋永，李世渊，段平昌，沈志川，曾庆华，邓尚功等
16
8
焊工班
易敏慧等
25
9
测量组
邓刚，何忠等
4
10
合计人数
57
8、工期安排
一、下游
时间
工作内容
备注
2007.3.10～3.12
刃脚段焊接
3天
2007.3.13
刃脚段下沉并浇筑砼
1天
2007.3.14～3.16
第二节段钢围堰吊装
3天
2007.3.17～3.19
第二节段钢围堰焊接
3天
2007.3.20～3.25
第二节段钢围堰下沉并浇筑砼
6天
2007.3.26～3.28
第三节段钢围堰吊装
3天
2007.3.29～3.31
第三节段钢围堰焊接
3天
2007.4.1～4.8
第三节段钢围堰下沉并浇筑砼
8天
2007.4.9～4.11
第四节段钢围堰吊装
3天
2007.4.12～4.15
第四节段钢围堰焊接
3天
二、上游
时间
工作内容
备注
2007.3.13～3.17
刃脚段钢围堰焊接
4天
2007.3.18
刃脚段下沉并浇筑砼
1天
2007.3.19～3.21
第二节段钢围堰吊装
3天
2007.3.22～3.24
第二节段钢围堰焊接
3天
2007.3.25～3.30
第二节段钢围堰下沉并浇筑砼
6天
2007.3.31～4.2
第三节段钢围堰吊装
3天
2007.4.3～4.5
第三节段钢围堰焊接
3天
2007.4.6～4.13
第三节段钢围堰下沉并浇筑砼
8天
2007.4.14～4.16
第四节段钢围堰吊装
3天
2007.4.17～4.19
第四节段钢围堰焊接
3天
说明:
钢围堰吊装前一天钢围堰运输到位。
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