钢围堰浮运沉放施工方案1.docx

1、钢围堰浮运沉放施工方案1一、概述（一）工程简介大桥全长1340.86m，全桥桥跨布置为：1725m645m120m400m120m。其中主桥长度640m，为120m400m120m斜拉飞燕式钢管混凝土拱桥，西岸引桥为先简支后连续的25m小箱梁和45mT梁，东岸不设引桥。常水位情况下，该桥共有6个水中墩，即2025墩。24、25墩为主桥主墩，每个墩有24根280cm钻孔灌注桩，初步设计桩长为23.529.5m。主墩承台呈哑铃形，平面尺寸为19.4m53.6m，厚5.0m，顶面标高为26.0m。（二）水文情况桥位处河床常水位水面宽约770m，枯水位水面宽约550m，堤到堤宽约950m。河床由西向东

2、逐渐加深，主河槽靠东侧，河床高程介于2127m。湘江是湖南省的主要水运干线，桥位处湘江河段为级航道。根据湘江湘潭水文站提供的水文资料表明，桥位处常水位为30m左右；洪水多发季节一般在57月，最高水位可达38.6m；枯水季节一般在11月2月，最低水位低于25.0m。洪水季节湘江水位变化频繁，水位落差大，月水位变化最大可达11m。（三）地质情况桥位处河床表面覆盖主要为卵石土，以下为强、微风化泥质砂层。覆盖层厚度由西向东逐渐变薄。根据我部自行钻探的情况，24号主墩处平均河床标高为21.6m，平均岩面标高为19.54m，覆盖层为卵石土，平均厚度2.06m，稍密中密，卵石粒径26cm，含量约70%，亚圆

3、形，以下为强风化砂岩；25号主墩处平均河床标高为22.36m，平均岩面标高为21.96m，覆盖层很薄，主要为0.2m左右的流动砂层，其下为强风化砂岩。具体情况详见24、25墩钻探报告。（四）钢围堰施工总体方案主墩基础及承台采用双壁钢围堰施工方案。双壁钢围堰设计既为承台施工的临时挡水结构，又兼钻孔桩施工平台的承重结构，围堰内壁还作为承台混凝土施工的模板。考虑钢围堰就位施工偏差，围堰内壁净空尺寸比承台尺寸整体放大10cm。围堰高度为13m。经过方案比选，钢围堰采用首节现场制作、入水浮运，第二、三节分块加工、水上拼接的方案施工。首节钢围堰高度5.4m，第二、三节高度分别为3.2m和4.4m。首节钢围

4、堰制作场地设在西岸桥位处上游河滩上，制作场地标高为30.5m，围堰加工基座顶标高为30.75m。第二、三节在西岸现场的的空地上制作，每节分为16块。首节钢围堰利用洪水期间湘江水位上涨使其自浮的方法入水，采用连接定位船和岸上地锚的钢丝绳牵引的方法进行浮运。钢围堰的定位下沉则通过锚碇系统来完成。二、锚碇系统设置锚碇系统的设置是使钢围堰浮运和下沉定位的关键，其数量及规格由钢围堰的形状和大小、船舶的种类和数量、水流流速和风力及钢围堰在悬浮状态下各种最不利因素组合的外力而定。（一）锚碇系统的构成锚碇系统由以下几个部分组成：（1）定位船：为调整、控制锚碇系统状态的一个主要工作平台，上下游各设一个定位船，上

5、游主定位船采用1艘400吨钢质甲板驳船，下游尾定位船采用200t钢质甲板驳。见图1。（2）主锚：锚碇系统抵抗水流冲击力的主体构造，是保证钢围堰安全的关键，抛设在定位船的上游河床覆盖层中。（3）定位船侧锚：用以保证船体的侧向稳定，抛设在船侧面河床覆盖层中。由于25号墩距离岸边较近，故其定位船东侧侧锚采用岸上设置的地锚。（4）定位船拉钢围堰拉缆：在定位船上与主锚锚绳通过型钢连接，将钢围堰体系所受水流冲击力传递至主锚上。定位船拉钢围堰拉缆分上拉缆和下拉缆，下拉缆拉在围堰下部，主要作用是克服钢围堰在水流冲击力下产生倾转。（5）导向船侧锚：用以保证钢围堰的侧向稳定，抛设在钢围堰侧面河床覆盖层中。由于25

6、号墩距离岸边较近，故其东侧侧锚采用岸上设置的地锚。（6）尾锚：用以调整钢围堰受力状态，抛设在尾定位船下游河床覆盖层中。（7）锚缆：由锚绳和锚链组成。锚链的作用是因其处于锚缆末端且自重大，所以是平躺在河床面上，从而使锚体只受水平力，这样保证锚体有较好的锚着效果。（二）锚体形式本工程桥位处河床靠西岸覆盖层为砂卵石层，靠东岸河床基本无覆盖层，强风化砂岩祼露。根据本工程河床地质特点和本地区铁锚数量不多的实际情况，决定主锚采用45t混凝土锚块，尾锚及导向船侧锚采用20t混凝土锚块，定位船侧采用1t霍尔式铁锚。25墩导向船和定位船东侧侧锚采用岸上地锚。混凝土锚块设计图见图2。（三）锚碇系统布置锚碇系统布置

7、应满足如下要求：a. 有足够的能力抵抗水流、风力等因素对钢围堰和定位船的最不利作用，保证钢围堰在水中的稳定；b. 不影响通航；c. 不影响施工作业；d. 布置合理、简捷、费用节省、操作方便。本工程锚碇系统布置如图.3、图4、图5所示。（四）锚碇系统计算1、 基本资料施工水深：15m（洪水水位36.5m）水流流速：1.8m/s（最大值）墩位处河床标高：24号墩21.0m，25号墩19.0m（爆破后）抛锚处河床地质情况：24号墩主锚区为砂卵石覆盖层，厚约2m；25墩无覆盖层，河床面为强风化砂岩。钢围堰总高13.0m，首节高5.4m，外形为哑铃形，平面尺寸为56.222.0m。定位船尺寸：4010.

8、82m（初步拟定）船吃水深度：1.6m基本风压：36kg/m22、主锚受力计算将钢围堰下沉就位的最高施工水位定为30.0m，则钢围堰受流冲力最不利情况是25号墩钢围堰着床时，此时，钢围堰水下部分高11m，水上部分高2m。（1）钢围堰水阻力R1R1KV2A/（2g）式中：V计算流速（m/s）；K水流力系数，将钢围堰近似视为矩形柱结构，取K1.30；水的比重9.8kN/m3；g重力加速度9.8m/s2；A钢围堰水下部分在与水流流向垂直平面上的投影面积（m2）。A2211242m2。R11.39.81.82242/（29.8）509.7kN（2）钢围堰风阻力R2R2K1K2K3K4W0A式中：K1设

9、计风速频率换算系数，取1.0；K2建筑物风载体形系数，取1.0；K3风压高度变化系数，取0.64；K4地形、地理条件系数，取1.0；W0基本风压，取W00.36kN/m2；A挡风面积。A22244m2。R21.01.00.641.00.364410.1kN（3）定位船及导向船水阻力R3R3（fSV2AV2）10-2式中：f铁驳摩阻系数，取f0.17；S船舶浸水面积；SL（2T0.85B）40（21.60.8510.8）495.2m2；V计算流速（m/s）；A船只入水部分在垂直于水流方向上平面的投影面积（m2），A10.81.617.3m2；阻力系数，取10。R3（0.17495.21.8210

10、17.31.82）10-28.3kN（4）定位船和导向船风阻力R4R4K1K2K3K4W0A式中：K1设计风速频率换算系数，取1.0；K2建筑物风载体形系数，取1.3；K3风压高度变化系数，取0.64；K4地形、地理条件系数，取1.0；W0基本风压，取W00.36kN/m2；A挡风面积。A10.80.44.3m2。R41.01.30.641.00.364.31.3kN主锚所承受的总拉力R主R主R1R24R34R4509.710.18.341.34558.2kN3、主锚的选择与计算根据主锚抛锚区的水深及河床覆盖层情况：（1）主锚计算：混凝土锚块的锚着力是靠锚块与河床之间的摩擦力来产生的，则锚重量

11、计算公式为：（GGw/c）fR主式中：G主锚总重量；c混凝土容重，取c24kN/m3； w水的容重，取w9.8kN/m3； f锚块与河床之间的摩擦力系数，取f0.55。G558.20.55（19.8/24）1715kN主锚采用45t混凝土锚块，则主锚数量为N1715/（459.8）3.9。主锚数量定为4个。（2）主锚链计算：主锚锚链采用普通有横挡锚链，安全系统取4.0。锚链直径：dRK/0.02式中：K安全系数，取4；R每个主锚受力，RR主/N52.9/413.2t。则d13.24/0.02 51mm采用d53mm锚链。锚链拖地长度：L12.5h（h为锚缆出马口处与锚位河床的高差，m）。L12

12、.5h2.51537.5m取主锚锚链长度40m。（3）主锚钢丝绳的计算：初拟采用637规格36.5mm钢丝绳（抗拉强度1700Mpa）。核校安全系数：KFg/R。R为每个主锚受力，F558.2/5111.6kN，取0.82，Fg为钢丝绳的破断允许拉力，Fg856.0kN。则：K0.82856.0/111.66.36（安全）。钢丝绳长度：L2h2Rh/g式中：h锚位处水深，取h15m；（相对于水位37.0m）折减系数，为0.40.6；R每个主锚所受水平力，F11160kg；g钢丝绳单位重量，g4.734kg/m（按80%计）。L21520.51116015/（4.7340.8）149.4m取主锚

13、钢丝绳长度160m，则主锚锚缆总长：LL1L216040200m。4、钢围堰拉缆的计算与选择定位船拉钢围堰的上拉缆和下拉缆共4根，假设4根拉缆受力均匀，则每根拉缆受力为：P拉（509.710.18.331.33）/4137.2kN。拟选用36.5钢丝绳（规格637）。校核其安全系数：KFg/P拉0.82856/137.25.14。（安全）5、侧锚的选择根据经验，定位船侧锚和导向船侧锚分别按定位船和钢围堰顺水向受力的30%考虑。定位船侧锚采用1t霍尔式铁锚，导向船侧锚采用20t混凝土锚块。定位船侧锚锚缆采用19.5mm钢丝绳，钢围堰侧锚锚缆采用28mm钢丝绳。钢丝绳长度：Lmh2Rh/g1520

14、.50.41324015/（5.3080.8）98m取锚缆总长（包括锚链）为135m。考虑尽量减小侧锚锚缆对航道的影响，取侧锚锚链长度60m，钢丝绳长度75m。6、尾锚的选择尾锚受力按主锚受力的30%计算。尾锚采用20t混凝土锚块。尾锚锚缆总长度为150m。锚缆采用28钢丝绳，长110m，采用d37mm锚链，长度40m。（五）锚碇系统主要机具设备（见下表）锚碇系统主要机具设备表序号设备名称单位数量规格、型号说明1主定位船艘1400t，40m10.8m甲板铁驳2尾定位船艘1200t甲板铁驳3临时定位船艘1200t铁驳拼接24号墩钢围堰二、三节时临时定位4导向船（起重船）艘2400t，40m10.

15、8m甲板铁驳5主锚个845t混凝土锚块6尾锚个220t混凝土锚块7定位船侧锚个81t霍尔式铁锚8定位船侧锚个220t砼锚块9导向船侧锚个420t混凝土锚块10地锚个410t设在东岸岸边11地锚个23t设在东岸岸边12主锚锚链条8d53mm，长40m13尾锚锚链条2d37mm，长40m14定位船侧锚锚链条6d31mm，长60m15导向船侧锚锚链条4d37mm，长60m16主锚钢丝绳条863739mm，长160m17钢围堰拉缆条463736.5mm，长260m18钢围堰拉缆条463736.5mm，长130m19尾锚钢丝绳条228mm，长110m20定位船侧锚钢丝绳条619.5mm，长75m21导向

16、船侧锚钢丝绳条428mm，长75m22定位船地锚钢丝绳条419.5mm，长90m23导向船地锚钢丝绳条228mm，长90m24卷扬机台123t布设在主定位船25卷扬机台45t布设在尾定位船26卷扬机台85t布设在导向船（注：锚按两套配置，船机设备按一套配置）（六）锚碇系统布设（1） 准备工作（2） 定位船加固、改装，安装卷扬机等设备。（2）锚碇设备检查和整理。若设备来源不一，品种繁杂，需进行检查、鉴定和整理，对符合要求的进行编号、配套和标记。2、定位作业（1）定位船进位由测量配合，将已安装好设备的定位船拖入预定位置，在其四角临时抛4个小锚定位。并在其下游临时抛2个20t混凝土锚块，以便初绞主锚

17、时平衡拉力。（2）抛锚抛锚位置的控制精度为5m。45t主锚及20t侧锚和尾锚采用50t起重船抛设。混凝土锚块落锚时应保证锚的方向准确，避免损坏锚体及翻锚或锚尖方向相反。1t铁锚采用“甩梢”方法进行抛设。用15mm，长约1520m的钢丝绳挂置铁锚，将钢丝绳一端固定在带缆桩上，然后将活头绕字于带缆桩上，活头的末端用细麻绳扎住。铁锚挂好后，将连于锚上的锚链在船上摆好，盘好钢丝绳，并将锚绳的末端固定在带缆桩上。准备工作完成后，将船拖至指定锚位，其人员站在安全地点，由一技术熟练人员将活头松开，铁锚靠自重落入河床，锚链与锚绳也随之而下。锚在锚位抛下之后，接着便随锚缆的下放而拖至定位船或钢围堰，将锚缆过至定

18、位船或钢围堰上。拖轮在抛绳时应尽量加大功率，将绳、链拉直。锚缆要随抛随及时绞直，以免锚抛下后锚链和锚绳发生堆积。铁锚抛下后不会立即嵌入土中，应对锚施加预拉力使其在河床移动一段距离，形成锚固力。对锚的预拉力为设计拉力的80%左右。三、首节钢围堰浮运（一）首节钢围堰入水首节钢围堰在岸边加工，其入水方法则利用湘江在洪水期间水位涨落高差较大的特点，使首节钢围堰自浮，再将双壁钢围堰浮运至墩位处下沉就位。首节5.4m高双壁钢围堰拼装完成后，封闭刃脚部位进水孔。同时，用2根21.5mm钢丝绳将钢围堰与其上游地锚连接起来，防止钢围堰自浮后被水冲走，并在拖轮就位前保持其在悬浮状态下的稳定。同时连接定位船牵引拉缆

19、，拖轮就位，为浮运做好准备。经计算，钢围堰吃水2.2m，即水位达到32.95m时（相当于水文站水位35.2m），首节钢围堰可自浮。（二）钢围堰浮运首节钢围堰采用牵引和拖轮相结合的方法进行浮运。即钢围堰用钢丝绳分别与岸上地锚和定位船连接，通过逐步收紧连接定位船的牵引绳（由定位船上的卷扬机控制）和放松连接岸上地锚的控制绳（由安装在钢围堰上的卷扬机控制）的方法，使钢围堰慢慢向墩位靠拢就位。为安全起见，用1艘270匹马力的拖轮靠在钢围堰一侧，起稳定钢围堰的作用。如图6所示。钢丝绳与钢围堰连接处卡环构造如图7所示。1、浮运前准备工作（1）用抓斗船清除24墩钢围堰施工范围内覆盖层，采用水下爆破的方法找平基

20、岩标高（19.0m），刃脚位置控制精度为15cm。（2）采用水下爆破的方法将25墩基岩开挖至标高19.0m，标高控制精度为15c m。（3）完成定位船锚碇系统的布设，并对锚碇设备进行全面检查。（4）对首节钢围堰进行全面的检查验收，保证钢围堰尺寸、焊缝质量满足要求。灌水做水密性试验，如有渗漏，则补焊完好。（5）系好钢围堰与定位船（24号墩）的牵引绳（21.5mm）及钢围堰与岸上地锚的控制绳（21.5mm），然后解除钢围堰与基座的连接。（6）备好钢围堰临时拉缆与安全锚。（7）进行钢围堰浮运的技术交底。2、浮运定位施工步骤25号墩钢围堰：（1）准备工作完成后，24小时不间断观测水位变化情况，当水位上

21、涨至32.5时，施工人员各就各位作好浮运准备。（2）水位上涨至32.95m时，钢围堰自浮。当钢围堰完全处悬浮状态后，适当收紧牵引绳，同时放松控制绳，使钢围堰慢慢移出制作场地范围，然后暂停。（3）检查各机具设备及钢围堰情况，确保其处于安全状态。同时，拖轮就位。（4）继续收紧牵引绳，同时放松控制绳，使钢围堰按照既定路线慢慢向指定位置移动。（5）25墩钢围堰先浮运24墩位置，系好连接钢围堰与25号墩定位船钢丝绳，同时解除钢围堰与岸上地锚的连接钢绳。（6）慢慢收紧钢围堰与25墩的连接钢绳（牵引绳），钢围堰与24墩的连接钢绳则作为控制绳同步慢慢放松，使钢围堰按照既定路线慢慢向25墩靠拢。（7）首节钢围堰

22、到达指定位置后，起重船（导向船）就位，抛设钢围堰锚碇系统，使首节钢围堰初步定位。（8）连接钢围堰与定位船之间拉缆。（9）逐块拼接第二、三节钢围堰，并灌水下沉，使钢围堰始终处于稳定状态。并根据围堰接高及下沉的情况调整拉缆与围堰的连接位置。（10）利用锚碇系统调整钢围堰位置，使钢围堰精确定位，然后在钢围堰各隔仓内同时均匀灌水，使钢围堰快速着床。（11）测量钢围堰就位偏差是否满足要求，如果不满足要求，则抽出隔仓内水使围堰浮起后重新就位；若就位精度满足要求，则在钢围堰外侧抛砂包护脚。24墩钢围堰浮运就位重复以上(1)(4)、(7)(11)步骤。四、钢围堰定位沉放（一）双壁钢围堰接高、水中下沉接高块施工

23、定位测量须在底节顶面定出一个测量基准面，确定围堰中心点，随着围堰逐节接高，上移中心点，从而控制围堰的竖向中心轴线。以后围堰各节、块拼焊均以此基准面和竖向中心轴线为准进行围堰各细部尺寸的测量控制。为了便于围堰接高时焊接操作，围堰内外壁应设置脚手架，内脚手架设计成可整体提升和拆除，外脚手架可采用悬挂式活动脚手架。脚手架必须保证安全性和便于焊接作业。围堰接高采用两台35t起重船分块吊装钢围堰进行现场拼焊，起重船由400甲板铁驳和35t汽车吊（或履带吊）组成，起重船同时也作为钢围堰锚碇系统的一部分，在钢围堰下沉过程中起导向船的作用。钢围堰在焊接接高过程中，要采取措施保持围堰在悬浮状态下的稳定。围堰在水

24、中采用灌水压重下沉，直到将围堰接高着落河床。（二）双壁钢围堰着床围堰着床时，先控制灌水下沉，在刃尖距河床较高处约0.5m时停止。钢围堰精确定位后，立即启动14台水泵均匀对称地向井壁内灌水（每台水泵负责2个隔仓的灌水），尽快使刃脚落在河床上。此时应随时测量围堰倾斜度，控制围堰中心点位置，防止围堰倾斜和偏位。（三）双壁钢围堰吸泥下沉、清基1、围堰吸泥下沉围堰着床后在覆盖中边拼焊接高、边吸泥下沉。在吸泥过程中，应始终保持围堰内外水位一致，防止水头过大造成翻砂。施工时，在围堰壁开口，使江水能流进围堰内。围堰沉到位后将开口封闭。24号墩覆盖层较薄，为卵石土，吸泥下沉应不困难。施工时应注意均衡同步，防止围

25、堰倾斜。25号墩无覆盖层，现河床标高高出承台底标高约0.30.6m，安装钢围堰之前需将河床采用水下爆破的方法开挖至标高19.0m，要求爆破面基本平整。钢围堰着床后，局部不平之处通过潜水作业垫平。2、围堰双壁内浇注混凝土因围堰结构自重轻，沉降系数小，另外为确保围堰内抽水时的结构强度，需在围堰双壁内浇注4m高水下混凝土。双壁内混凝土采用C20混凝土，采用水下混凝土施工工艺进行浇注。3、围堰清基围堰清基是为水下封底混凝土与基岩面结合避免出现泥砂夹层，防止钻桩时产生漏砂现象。离围堰内壁较近范围的清基尤为重要。围堰内清基采用250mm吸泥机吸出围堰内壁范围内大面积泥砂，利用420mm吸泥机吸出较大的卵石

26、和砂砾胶结块，并配备1个弯头吸泥机辅助吸除刃脚斜面下的泥砂。清基后要达到以下标准：（1）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。（2）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。清基情况由潜水员到水下进行验收。（四）双壁钢围堰下沉过程及最终定位精度控制钢围堰制作拼装难免有偏差，所以钢围堰下沉定位主要应保证承台施工范围段钢围堰的就位准确。具体施工时以首节钢围堰上口的平面位置控制为准。定位测量时，先将首节围堰上的控制点引至钢围堰的顶面，计算其相对位置。钢围堰下沉过程及最终定位的控制，是通过对围堰上口平面位置的测量及计算进行钢围堰的定位调整实

27、现的。围堰在悬浮状态及吹砂下沉过程中，其状态是随时变化的。所以，测量时需两台全站仪同时测出两个控制点的坐标。五、堰内封底混凝土浇筑围堰清基检查合格后，即可进行水下混凝土封底准备工作。为确保围堰渡洪安全，要求在洪水到来之前完成围堰封底混凝土施工。封底前安装好护筒固定架、施工平台，并在固定架上将钻孔桩钢护筒接成整体安装就位。封底混凝土为C20水下混凝土，厚2.0m，其顶面标高即为承台底标高（+21.0m）。一个围堰封底混凝土方量为1370m3。一个钢围堰封底混凝土分9个隔舱进行浇注，每个隔舱的混凝土浇注采用满布导管推进法施工。（一）主要施工设备（1）混凝土供应系统混凝土供应由2台35m3/h搅拌站

28、完成，6m3混凝土运输车运送至岸边，用2台混凝土地泵泵送浇筑。（2）导管采用27310mm规格的导管。每个导管设一个带卡板的支架将导管悬吊，导管底口距岩面约20cm。（二）封底混凝土性能要求（1）混凝土标号为C20，7天强度不小于20Mpa。（2）混凝土坍落度为1822cm，3小时坍落度不小15cm。（3）初凝时间不小于20小时（4）混凝土的和易性、流动性良好。（三）隔舱设置（如图8所示）六、施工组织钢围堰浮运就位必须充分准备，周密组织，整个浮运就位过程应按步骤连续进行，并尽量在最短的时间内完成。除非意外情况发生，否则中途不得停止。（一）施工人员组织施工前必须对参与钢围堰浮运就位的全体施工人员

29、进行详细的施工技术交底，使每个清楚自己的职责。施工时做到统一指挥，各司其职，协调配合。主要施工人员：指挥：1人，由生产副经理担任，负责浮运施工的指挥和协调。主管技术员：2人，根据分工做好准备工作，检查并处理施工过程中出现的问题，不能处理及时反映。安全员：1人测量工：6人，分两个组。水手工：15人，负责锚碇系统的布设，及所有钢丝绳的引渡和连接。卷扬机操作手：8人，每人控制23台卷扬机。起重工：2人电工：2人电焊工：30人，负责二、三节钢围堰的拼接。潜水员：6人普工：40人，配合其它工种，抛设砂包。（二）主要施工设备（见下表）钢围堰浮运定位主要施工设备表序号设备名称单位数量规格、型号说明1汽车吊机台435t二、三节围堰拼接2拖轮艘1270匹3抛锚船艘24交通船艘2