双壁钢围堰施工方案.docx
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双壁钢围堰施工方案
双壁钢围堰专项施工方案
一、编制总说明_____________________________________________________2
1、编制依据（2
2、工程概况（2
3、工程地质（2
4、水文与气象（2
二、总体方案_______________________________________________________2
1、双壁钢围堰设臵情况（3
2、双壁钢围堰设计方案（3
3、双壁钢围堰施工方案（3
三、双壁钢围堰结构设计______________________________________________3
1、标高的确定（4
2、双壁钢围堰结构（4
3、结构检算（5
四、双壁钢围堰施工__________________________________________________7
1、工艺流程（7
2、双壁钢围堰加工制作（8
3、起吊设备的选型（10
4、钢围堰工作平台的搭设（10
5、双壁钢围堰拼装、下沉（10
6、双壁钢围堰的定位（13
7、双壁钢围堰封底砼施工（13
淮河特大桥实施性施工组织设计
一、编制总说明
1、编制依据
⑴淮河特大桥施工图纸、设计资料等;
⑵水文分析报告
⑶淮河特大桥实施性施工组织设计
⑷我单位对现场实地踏勘、调查了解的有关情况;
⑸国家及铁道部发布的有关法律、法规及施工技术安全规则。
2、工程概况
淮河特大桥起止里程为DK30+660.65~DK39+026.69,桥全长8366.04m,桥中心里程为DK34+843.67。
跨淮河主航道中心里程为DK32+055.25,主墩墩高21.5m,采用低桩承台、基底水深14.97m,设计桩长84m,主跨采用一联60+100+60m连续箱梁;跨淮河北堤DK31+347.34;跨淮河南堤中心里程为DK33+755.84;全桥平面位于半径R=3500m、R=7000m的曲线上,曲线梁采用平分中矢法布臵;桥上线路纵坡为-2.2‰、+5.8‰、-1.5‰、-5.8‰、0‰。
跨越淮河南堤,桥下净高≥4.7m,与线路中心线正交。
3、工程地质
淮河流域地形的总体态势是西高东低、南北高中间低。
流域西部、南部及东北部为山区、丘陵区,其余为广阔平原。
淮河特大桥区域为第四系晚更新世冲积层,部分区域中、新生代地壳活动剧烈,但自
更新世后期,特别是全新世以来本区地壳活动已趋于基本稳定,未发现场地断裂。
流域内表层土为粘土,以下各层为粉质壤土、粉沙土、淤泥质粉土等,色质为黄色、黄褐色,地基承载力在90~220kpa之间不等。
据以往区域水文地质资料揭示,场地地下水PH值为7~8,地下水化学类型为弱碱性HCO3~Ca型,对砼无侵蚀性。
地表水受大气降水、垂直蒸发和径流排泄影响,地表水水位随季节的不同而变化。
4、水文与气象
⑴水文
淮河特大桥区域内淮河10年一遇洪水位27.8m,流量6300m3/s,平均流速0.48m/s,最大流速0.8m/s;100年一遇洪水位29.69m,流量7362m3/s,平均流速0.42m/s,最大流速0.7m/s。
淮河规划为IV（3级航道,与线路中心线夹角基本正交。
预留通航净空:
通航净高为8m,净宽90m。
最高通航水位:
27.65m。
⑵气象
淮河流域属亚热带和暖温带半湿润季风气候区,为我国南北气候过渡地带,气候温和、四季分明、雨量适中,日照时数多、温差大,无霜期长,季风气候明显。
多年平均气温15.4℃。
区内多年平均风速3.2m/s,风向冬季多西北、东北风,夏季多西南风。
全年相对湿度为74%,多年平均降水量910mm,且降水年内分布不均,汛期6~9月雨量占全年降雨量的60%~80%,其中7月份降水量占全年降水量的24%。
二、总体方案
1、双壁钢围堰设臵情况
根据我单位实测水位以及水文分析报告等相关资料,淮河特大桥主跨四个墩位处承台拟采用双壁钢围堰施工。
具体设臵见下表
淮河特大桥双壁钢围堰设臵一览表
序号围堰名称用途备注
11#钢围堰36#承台施工
22#钢围堰37#承台施工
33#钢围堰38#承台施工
44#钢围堰39#承台施工
2、双壁钢围堰设计方案
淮河特大桥主墩（37#墩、38#墩双壁钢围堰内壁尺寸采用15m*15m、外壁尺寸17.4*17.4m,内外壁间距1.2m;边墩（36#墩、39#墩双壁钢围堰内壁尺寸采用11m*15m、外壁尺寸13.4*17.4m,内外壁间距1.2m。
3、双壁钢围堰施工方案
深水承台采用双壁钢围堰法施工。
双壁钢围堰采用在岸边加工场内分节块加工、墩位原位组拼就位、分节接高、分步吸泥下沉的施工方案,下沉过程中采用注水、注混凝土、堰内吸泥及拉缆纠偏等辅助工艺,确保双壁钢围堰准确下沉就位。
根据工期要求在此我们采用先桩后堰的施工顺序,双壁钢围堰的拼装待钻孔桩施工完成后在钻孔桩施工平台上进行。
双壁钢围堰下沉就位后,进行双壁钢围堰水下混凝土封底,干法施作大体积混凝土承台。
三、双壁钢围堰结构设计
1、标高的确定
根据淮河特大桥实施性施组的总体安排,双壁钢围堰安排在枯水期施工,综合考虑封底混凝土厚度及通航水位高程,初步选定双壁钢围堰顶面高程为23m（枯水期淮河水位在20.00m左右。
淮河特大桥双壁钢围堰标高一览表
序号围堰名称
堰顶标高
（m
入土标高
（m
承台底标高
（m
堰底标高
（m
围堰高度
（m
备注
11#钢围堰23.016.611.847.016
22#钢围堰23.013.87.764.019
33#钢围堰23.010.954.951.022
44#钢围堰23.012.17.273.020
2、双壁钢围堰结构
壳板下部刃脚1.0m段采用16mm钢板,中间段采用8mm钢板,上部7.3m段采用6mm钢板。
水平加劲板:
□8×70mm,竖向间距有300、400、500、600、800、900mm六种。
遇到竖向加劲角钢时穿过,并与角钢焊接。
竖向加劲角钢:
∠100×80×8mm,水平间距40cm遇到水平桁架弦板时断开,在断开位臵加肘板,增加节点刚度。
水平桁架弦板厚度有三种（由刃脚高1000mm往上计算:
□12×200mm（高1800mm,□32×300mm（高8200mm,□28×300mm（高3600mm,□12×200mm（高3400mm。
水平桁架间距有600mm、800mm、1000mm、1200mm、1600mm、1800mm六种。
弦板与隔舱相交处,隔舱板开孔,弦板穿过,弦板与隔舱板的焊接要求水密。
水平桁架斜杆:
∠125×125×12mm,∠125×125×14mm（第二节水平桁架。
水平桁架
直杆:
∠100×80×8mm。
隔舱板与补强板:
隔舱板厚12mm;侧壁板与隔舱板相交处的壳板为□24×620mm、□
24×700mm、□24×720mm三种;竖向加强角钢4L100×80×8mm;水平加劲板□12×160mm,
间距600mm,800mm,1000mm,1200mm,1600mm,1800mm六种。
钢围堰四角隔舱板厚度为
12mm,水平加劲板□10×100mm。
水平内支撑:
设三道水平内支撑,下道内支撑设在距套箱底面往上7400mm处,中间支
撑设在距下道支撑3000mm位臵,上道支撑设在施工水位处。
水平内支撑断面为螺旋焊钢管,
上道和中间支撑为Ф426×8mm,下道支撑为螺旋焊钢管Ф726×10mm。
在支撑位臵,把隔
舱板加强,隔舱板上设4根角钢4L140×140×16mm和2块加劲板2□18×240mm。
3、结构检算
⑴主要结构检算
依据钻孔平台设计的情况,贝雷梁的强度不需检算。
⑵钢护筒之间纵梁检算
55吨履带吊自重47吨,在起吊16.6吨作业时,作用在纵梁上的集中力F=（47+16.6
/4=15.9T。
桩基间距4米,钢护筒直径1.9m,两钢护筒之间纵梁长度为4-1.9=2.1m
F跨中弯矩Mmax=fl/4=159×2.1/4=83.5KN.m
采用2I40a工字钢,其截面特性如下:
截面特性W=2171.4（cm3
1.051.05
最大正应力σ=Mmax/W=83500/2171.4=38.45（Mpa
≤[σ]=140（Mpa强度满足要求。
⑶钢护筒顶上的小纵梁检算
钢护筒上小纵梁受力考虑履带吊起重作业时的最大受力
F=47/4+16.6/2=20.1T=201Kn
跨中弯矩Mmax=fl/4
=201×1.9/4
=95.5KN.m
由最大正应力σ=Mmax/W≤[σ]=140（Mpa得:
Wmin=95500/140
=682.1（cm3
选用3I25a（W=1204.2cm3工字钢满足要求。
⑷履带吊上工作平台时过渡栈桥强度检算
履带吊由栈桥上工作平台时使用的过渡栈桥采用I20a工字钢,
作用在工字钢上的均布力q=470/2*4.7=50kn/m
工字钢布臵间距α=50cm,履带吊履带宽度为76cm,则单根工字钢上受力q=50/2=25
kn/m.
跨中弯矩Mmax=ql2/8=25×32/8
=28125N.m
截面特性W=236.9（cm3
q
3.0m
F
0.950.95
最大正应力σ=Mmax/W
=28125/236.9
=118.7（Mpa
≤[σ]=140（Mpa强度满足要求。
⑸贝雷梁强度检算
贝雷梁受力考虑履带吊起重作业时的最大受力
F=47/2+16.6=40.1T=401Kn
Q=401/3.3=121.5Kn/m
受力见右图
跨中弯矩Mmax=ql2/8=121.5×3.32/8
=165.4kN.m
由最大正应力σ=Mmax/W≤[σ]=140（Mpa得:
Wmin=165400/140
=1181.4（cm3
单排单层Wx=3578.5（cm3,采用五排单层满足要求。
四、双壁钢围堰施工
1、工艺流程
淮河特大桥双壁钢围堰法施工深水承台施工工艺详见下图。
q
3.3m
2、双壁钢围堰加工制作
根据工地运输设备、起吊设备及施工场地的能力,双壁钢围堰采取在岸边加工场地内分节分块加工制作安装的工艺。
在岸上将每块按1:
1放样,进行下料制作,然后将制作好的双壁钢围堰分块利用吊机吊至浮舟上待用。
待其所有节块加工完毕,用动力舟将存放双壁钢围堰节块的浮舟拖至拼装定位船边,由履带吊吊放在拼装台上按节组拼,进行检查、校正、围焊。
钢围堰总共分成四节,根据现场加工运输条件及现场拼装的起吊能力情况,第一节钢围
水下基础施工工艺流程图
合格合格
合格合格
合格
双壁钢围堰制作
施工准备
双壁钢围堰设计碎石
砂
水
外加剂
原材料试验
混凝土拌合站混凝土配合比选定混凝土生产
原材料进场
钢材进场钢材试验
成品加工
C30混凝土
C20混凝土C20混凝土试件制作试件检验
分片制作
分片制作
第一节双壁钢围堰拼装、水密试验第一节双壁钢围堰注水下沉
双壁钢围堰接高、拼装、水密试验双壁钢围堰注水下沉、就位、锚锭灌注双壁间混凝土、灌注封底混凝土
钢筋绑扎
钢筋绑扎
抽水、施做承台灌注墩身混凝土拆除钢围堰（部分
堰分成12块,其余节段分成8块,钢围堰节段分块图见下图。
为防止双壁钢围堰隔仓内漏水,应对其进行水密性检验:
下沉前,应检查焊缝质量,将焊碴除去后,检验焊接处是否有孔洞,并在焊缝处涂煤油,验其背面是否有渗出。
第一节双壁钢围堰组装完成后,将其放入水中2天,让其自浮,检查是否有水渗出,但上面龙门吊钩不能脱离双壁钢围堰。
若出现漏水现象,应重新补焊。
在底板刃脚上,沿双壁钢围堰外侧,对每个隔舱的中部焊一个阀门,以便在注水试验后,进行放水;待试验放水后,将其割除进行补焊。
双壁钢围堰分块图
1500
1740
1500
1740
3、起吊设备的选型
钢围堰拼装时,履带吊停靠在平台上起吊。
栈桥到平台的最远距离为6.2m,50T履带吊在7.0m工作幅度下最大起吊重量为20.6吨,满足起吊要求。
4、钢围堰工作平台的搭设
桩基施工完毕后,50吨履带吊停放在小里程方向一侧平台上,拆除另一侧钻孔平台后,将1#~8#钢护筒割掉1.5m并沿线路方向放臵小纵梁,拔除平台内的钢管桩。
钢护筒上的纵梁必须一次联通。
在纵梁上铺设贝雷梁和桥面系。
履带吊停放到大里程方向平台后采用同样方式方法铺设小里程方向的钢围堰工作平台。
5、双壁钢围堰拼装、下沉
⑴悬吊系统的安装
钢围堰在每个隔舱板设臵一个吊点,共布臵22个吊点,采用20T手拉葫芦下放,则点个吊点受力为7.7T左右。
吊点位臵布臵在隔舱板处,在隔舱板处焊接吊钩。
手拉葫芦吊挂在承重吊梁上。
悬吊系统下吊点安装在与上吊点处于铅垂线的隔舱板上,吊点离刃脚高3.0m,每个吊点两端吊耳钢板采用厚24mm钢板制作,钢板长30cm,宽20cm。
下吊点的个数与上吊点相同,同为22个。
吊点焊缝长度设计:
吊点受力Q按照葫芦的最大承重力20T来计算由[]τ≤⨯27.0fflhQ
得焊[]mhQlff58.085107.02007.0=⨯⨯=⨯⨯=τ
所以吊环处10mm焊缝需要0.58m长。
⑵第一节钢围堰的拼装
钢围堰在加工场地分节分块段加工好,经检验合格后,用板车转运到拼装现场,在作业平台上用50T履带吊起吊拼装。
首先,在拼装平台上测量放样出第一节钢围堰刃脚平面轮廓线及块段分段线,钢围堰的拼装顺序是依次逐块拼装,经一周后,首块段与合拢段合拢拼接,完成一节钢围堰的拼装。
第一块段钢围堰的安装要严格控制其平面位臵尺寸及垂直度偏差,经检测符合要求后方可固定。
当拼装某一块段时,发现其平面位臵尺寸及垂直度与设计位臵误差较大时,尽可能切割接缝等法调整该块段处于设计位臵,以减少合拢段拼装时出现较大的累积误差。
焊接两块钢围堰之间的拼装缝,要求双面满焊,并用煤油检测其渗透情况,焊接应采取措施减少面板的变形,如先分节段对称跳焊,再补焊到达满焊。
每道拼装箱面板之间满焊后,须每隔1.0m加焊一连接加劲板。
⑶钢围堰导向装臵的安装
钢围堰的导向装臵分上下层定滑轮装臵,每层为8个,下层定滑轮安装在第一节钢围堰上,安装在离刃脚高2.2m隔舱翼板上。
根据钢护筒的倾斜度及钢围堰下沉的深度,确定滑轮与钢护筒之间的距离,拟定为80mm,上层导向定滑轮安装在四个角上的主护筒上,标高比施工水位高50m。
⑷第一节钢围堰的下沉
第一节钢围堰拼装完毕,悬吊系统安装完成并经检查符合要求后。
手拉葫芦同时提升钢围堰至刃脚离开拼装平台5cm,停止起吊,观察钢丝绳受力是否一致,吊点是否有异常等,如无特殊情况,临时固定钢围堰,尽快拆除钢围堰的拼装工作平台。
钢围堰的下放
要有专人统一指挥,每个葫芦由一个熟练工人负责操作,并配备一个人协助观察。
下放前在在护筒上做好刻度标记,下放时,随时检查钢丝绳的松紧情况,做到每根钢丝绳松紧一致。
钢围堰下放开始入水后,每个葫芦的受力逐渐变小,直到钢围堰不再下沉达到自浮平衡,停止下放。
第一节钢围堰总重225.7吨,当达到自浮平衡时,吃水深度为2.78m,此时第一节钢围堰的干舱高度为1.82m。
第一节钢围堰入水自浮后,检查钢围堰是否有漏水现象,若有,必须补焊处理,同时检查整个钢围堰的平面尺寸和垂直度,以便在拼装下一节钢围堰能及时进行调整。
⑸接高
将其经过试拼后并做好标记的双壁钢围堰分块吊运至拼装船上,在底节上对应焊接拼装顶节。
在接高时,将底节双壁钢围堰顶部外壁上焊四个索耳,通过缆索连接到定位船平台上锁碇,防止双壁钢围堰在接高过程中转动。
为方便围焊内壁,在双壁钢围堰内圈用两个浮箱拼接内壁施焊工作平台。
接口内、外壁板不吻合的部位应进行处理,保证接高后的围堰不漏水,上下垂直,圆顺,满足尺寸要求。
接高顶节时,应对称接高,不允许从一侧转圈焊接以防止围堰倾斜。
在接高顶节时每焊接一片,将其对应的底节隔舱的水抽出一部分,以保持双壁钢围堰的平衡。
接高完毕,在接高焊缝的上下各50cm处,用∠63×63×6角钢沿内壁板一周焊两道水平加劲肋,以保证双壁钢围堰接头的强度。
⑹下沉与着床
①在将接高部分的所有焊缝进行水密试验后就可以着手下沉。
在下沉前按照双壁钢围堰的着床位臵用精密仪器测设墩中心线,并利用定位船锚碇装臵将双壁钢围堰准确对位。
②沿双壁钢围堰周边复测河床面标高,核对刃脚的高度及定位桩的长度、位臵与实际情况是否相符,否则,采取相应措施。
③复核无误后对双壁钢围堰立即进行注水压重下沉,当双壁钢围堰底部距河床面0.5m时,停止注水,进行纠偏,当位臵正确,将双壁钢围堰与拼装船固定,经一天观测无变化时,迅速注水着床。
④纠偏方法:
在双壁钢围堰底节刃脚设纠偏缆,与定位平台上的卷扬机连接,将两侧纠偏缆同时收、放或一侧松、一侧紧等办法以达到纠偏的目的。
6、双壁钢围堰的定位
①因双壁钢围堰的重心偏向设有定位桩一侧,在注水过程中,要根据重心的偏移量分别注水,使其重心与中心重合,保持水平,防止倾斜。
②双壁钢围堰下沉至任何一点到达基岩后,就停止注水下沉。
由潜水员沿双壁钢围堰刃脚进行检查,并填写落岩位臵比较表和双壁钢围堰触岩情况表。
③利用抛锚将双壁钢围堰固定,复核其中心位臵及顶标高,并随时检查其变化情况,经72小时观测,无变化时,即可进行双壁钢围堰锚泊,保持双壁钢围堰位正、平稳。
7、双壁钢围堰封底砼施工
1、导管的布设
在钢围堰顶利用贝雷搭设施工工作平台,布臵水下砼封底用导管,导管拟布臵7个点进行封底,计划用导管8根,7根固定,1根流动。
导管储料斗首批方量为8.0m3,导管悬空20cm。
2、砼封底流动方向
混凝土封底计划先两边后中间方法进行封底,在钢围堰内上、下游位臵先布臵2个导管点,
开盘后先后首批料封底，接着连续不断地进行砼灌注，第8根导管作为流动导管使用。
封底砼大部分通过前7根导管来完成，第8根导管等到封底后期使用，当前两根导管封底有顾及不到的位置，利用第8根导管进行砼的水下灌注。
为使水下封底砼有个良好的流动性，砼的坍落度控制在18-20cm，首批料取偏小值砼的砂率宜在45%-48%。
砼封底时考虑用砼泵车送料便与导管点之间送料的转换。
砼封底的过程中要多点测量，时刻掌握封底砼的流动方向及高程。
砼封底高度2.8m，砼方量共595m3。
砼封底首批料开始后要连续作业一气呵成。
3、砼封底标高控制砼封底完成后，其顶标高难以做到一致，其顶标高控制在+10cm到-20cm的范围内。
4、封底混凝土的施工顺序灌注水下混凝土的施工顺序应为：
先灌注钢围堰双壁间混凝土，待其混凝土终凝后，形成固结整体稳定双壁钢围堰；再灌注双壁钢围堰内的封底混凝土。
水下封底混凝土灌注顺序：
由于混凝土生产量所限，各导管不可能一次同时砍球灌注，采用分项逐根砍球灌注施工。
其灌注顺序从低处至高处逐个进行，同时从周边至中间，以免基底浮浆集中在基础边缘。
同时以稳固双壁钢围堰，预防双壁钢围堰向河中心滑移。
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