某大橋主橋水中基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工方案

1、 施工方案水中基礎(chǔ)p4#、p5#雙壁鋼圍堰施工方案一、工程概況 x嘉陵江大橋主橋結(jié)構(gòu)型式為雙塔雙索面混凝土斜拉橋，60+135+250+135+60m 5跨連續(xù)梁，塔梁固結(jié)（如圖1所示）。圖1.主橋橋型布置主墩p4、p5位于河中段，承臺(tái)尺寸為24.4m24.4 m6.0 m，承臺(tái)底標(biāo)高分別為167.912m，166.412m，封底混凝土厚度均為2m，p4河床底標(biāo)高為由岸邊172.3m過度到水中170.7m,p5河床底標(biāo)高約為168.5m。圖2.基礎(chǔ)水位情況項(xiàng)目進(jìn)場(chǎng)初期（2010年10月中旬），橋位處水位達(dá)175m。目前橋位河面寬400m左右，水位173m，河水流速1m/s。p4墩中心距離南岸岸

2、邊25m左右，p5距北岸岸邊150m左右（如圖2所示）。考慮三峽蓄水影響及嘉陵江水情特點(diǎn)（如每年4月左右的桃花汛），決定p4#、p5#基礎(chǔ)均采用雙壁鋼圍堰施工。圍堰平面尺寸均為邊長(zhǎng)26.8米的正方形（考慮鋼圍堰定位精度，圍堰內(nèi)壁尺寸比承臺(tái)稍大），內(nèi)外壁間距均為1.0m，圍堰頂標(biāo)高均為176m，其中p4#圍堰高10.088m，自重338t（包括兩層內(nèi)支撐和護(hù)筒導(dǎo)向架），吃水深度約3.7m，分兩節(jié)加工，首節(jié)高6m，吃水深度約2.2m；p5#圍堰高11.588m，自重378t（包括兩層內(nèi)支撐和護(hù)筒導(dǎo)向架），吃水深度約4.1m。分兩節(jié)加工，首節(jié)高6m，吃水深度約2.2m。圍堰設(shè)計(jì)見圖3、圖4。二、施工

3、難點(diǎn)分析1）、圍堰體形龐大，施工難度大：圍堰平面尺寸為邊長(zhǎng)26.8米的正方形，內(nèi)外壁間距1.0m，p5#高11.588m，自重378t。2）、嘉陵江上航道狹窄（目前河面寬400m），兩個(gè)基礎(chǔ)中心距250m，通航條件為不小于160m，且兩個(gè)圍堰同時(shí)施工，要在不斷航的條件下完成錨碇系統(tǒng)布設(shè)、圍堰施工等水上作業(yè)，難度很大。同時(shí)，狹窄的航道也不利于大型設(shè)備和大宗材料的運(yùn)輸。3）、施工水位變化幅度大。以往嘉陵江在枯水季節(jié)（24月份）水位為167m169m，今年由于受三峽蓄水影響水位較高（最高時(shí)達(dá)圖3.鋼圍堰設(shè)計(jì)（總平面圖）圖4.鋼圍堰設(shè)計(jì)（立面圖）175m），根據(jù)了解三峽在2月下旬到4月份要陸續(xù)開始放水

4、，所以水位可能有較大降幅；同時(shí)根據(jù)嘉陵江水情特點(diǎn)，4月左右會(huì)出現(xiàn)桃花汛，屆時(shí)水位可能出現(xiàn)較大漲幅（根據(jù)歷年資料顯示，可能達(dá)到175m），所以整個(gè)圍堰施工過程中水位變化較大。4）鋼圍堰直接座落于基巖爆破面上，水下爆破狀況直接影響到圍堰平面和豎直面的準(zhǔn)確性及混凝土封底的效果。三、圍堰施工1）、錨碇系統(tǒng)布置錨碇是使圍堰在水中懸浮狀況時(shí)固定其位置的重要設(shè)施，其數(shù)量和規(guī)格應(yīng)由鋼圍堰的形狀和大小、船舶的種類和數(shù)量、流速和風(fēng)力的作用及鋼圍堰在懸浮狀況過程中各種最不利因素組合的外力而定。其基本布置思路是因地制宜，必須安全強(qiáng)大且能夠迅速高效地實(shí)施布設(shè)。圍堰所處的江面為一深谷，且走勢(shì)彎曲，風(fēng)力較小，主要受力為水流

5、的沖擊力。根據(jù)f=ka2/2g,(其中k為截面阻水系數(shù)：考慮圍堰為矩形，取1.0；a為阻水面積：考慮最不利情況，p5著床前，面積=26.8*（173-168.5）=120.6m2；水的重度，取10kn/m3；水的流速,考慮桃花汛，取2m/s)，計(jì)算得246kn。據(jù)此采用如圖5所示錨定系統(tǒng)。錨碇系統(tǒng)由導(dǎo)向船（1艘800t鐵駁）和主錨、尾錨、側(cè)錨、錨鏈、錨繩及收緊系統(tǒng)等幾部分組成。導(dǎo)向船為1 艘800t鐵駁，既作為調(diào)整鋼圍堰位置的約束體系，又作為基礎(chǔ)施工的輔助工作平臺(tái)。圍堰導(dǎo)向船間設(shè)兩道兜攬連接。圖5.鋼圍堰錨定系統(tǒng)主錨承擔(dān)錨碇系統(tǒng)順?biāo)较虻乃型饬ΓL(fēng)力及水流沖擊力）作用。尾錨主要是承受尾部方向

6、的風(fēng)荷載，適應(yīng)主錨受力及調(diào)節(jié)導(dǎo)向船系統(tǒng)和圍堰的位置。側(cè)錨作用是調(diào)節(jié)和控制導(dǎo)向船的橫向位置，使導(dǎo)向船在橫向風(fēng)力、水力、船舶撞擊下保持穩(wěn)定。為保證航道通航安全，側(cè)錨采用長(zhǎng)錨鏈盡量壓在河床下。主錨采用3個(gè)68t霍爾式鐵錨（根據(jù)其他工程經(jīng)驗(yàn)，在這種地質(zhì)情況下，可達(dá)到450kn以上的錨力），側(cè)錨為2個(gè)3t霍爾式鐵錨和2個(gè)地錨。尾錨為2個(gè)3t霍爾式鐵錨，主錨采用36鋼絲繩，邊錨采用32鋼絲繩，滑車組采用22鋼絲繩上卷揚(yáng)機(jī)。兜攬和斜纜采用32鋼絲繩。導(dǎo)向船與鋼圍堰的連接方式及各錨的位置情況見圖5。2）、拋錨及定位拋錨采用“甩梢”的方法進(jìn)行拋錨：拋錨時(shí)采用拖輪拽帶拋錨船浮運(yùn)至錨位，由全站儀測(cè)試位置后，松開掛置

7、鐵錨的鋼絲繩，鐵錨因自重而落入河床。在江邊利用浮吊將直徑為16mm20mm，長(zhǎng)約20m的鋼絲繩掛住鐵錨，將鋼絲繩一端固定在帶纜樁上，然后將活頭繞成字于帶纜樁上，活頭的末端用細(xì)麻繩扎住。鐵錨掛好后，將連于錨上的錨鏈在船上擺好，盤好鋼絲繩，并將錨繩的末端固定在帶纜樁上，準(zhǔn)備工作完后，將船拖至測(cè)量指定的錨位，其他人員站在安全地點(diǎn)，由一技術(shù)熟練的工人將活頭松開，鐵錨靠自重力落入河床，錨鏈及錨繩隨之落入河中。錨繩要隨拋隨及時(shí)校直，以避免錨拋下后錨鏈和錨繩隨錨拋下后發(fā)生堆積，錨拋下后需有一定的推力，使鐵錨移動(dòng)一定的距離，在移動(dòng)的過程中形成的錨固力對(duì)錨尾的預(yù)拉力一般拉到設(shè)計(jì)拉力的80%左右。3）、導(dǎo)向船布置

8、、浮運(yùn)定位導(dǎo)向船是配合圍堰下沉、定位以及鉆孔樁施工的主要設(shè)施。導(dǎo)向船是由1艘800t鐵駁，利用鋼絲繩和船上制作的限位裝置將鐵駁和首節(jié)鋼圍堰綁定，采用拖輪將鐵駁和鋼圍堰拉到橋墩位置，然后再系定主錨、邊錨及尾錨?？紤]整個(gè)水上施工系統(tǒng)龐大，對(duì)導(dǎo)向船的整體穩(wěn)定性受到一定的影響，必須對(duì)導(dǎo)向船船體進(jìn)行加固和壓重。4）、圍堰制造、底節(jié)拼裝、下水雙壁鋼圍堰在工廠分塊制造、通過船只運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝。為保證工程進(jìn)度，p4#、p5#圍堰首節(jié)分別采用兩個(gè)平臺(tái)拼裝。p4#利用在水中搭設(shè)鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)拼裝，焊接后通過卷揚(yáng)整體起吊下水（臨時(shí)鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)如圖6、圖7所示）。p5#利用p6#筑島平臺(tái)實(shí)現(xiàn)岸上拼裝，底節(jié)焊接后用氣囊法

9、下水（詳見下頁）。其余塊件運(yùn)至墩位后則通過浮吊吊裝拼焊、下沉。各節(jié)塊圍堰組拼時(shí)應(yīng)按車間內(nèi)編號(hào)順序進(jìn)行。各節(jié)圍堰先點(diǎn)焊組拼成整體然后對(duì)圍堰直徑、傾斜度及圍堰結(jié)構(gòu)等進(jìn)行測(cè)量檢查合格后方能全面施焊。圍堰焊接完畢，應(yīng)對(duì)焊縫認(rèn)真檢查，對(duì)壁板和隔艙板焊縫進(jìn)行煤油滲透檢查，不合格的應(yīng)予以補(bǔ)焊。圖6.水中平臺(tái)平面布置圖7.拼裝平臺(tái)及吊點(diǎn)立面圖p4#利用卷揚(yáng)起吊下水：在墩位上游100m處搭設(shè)臨時(shí)支架用以拼裝鋼圍堰，利用臨時(shí)胎架上的8個(gè)門吊架同時(shí)起吊底節(jié)圍堰，割除底部支撐型鋼，將底節(jié)圍堰下放入水，入水后在原位焊接第一層內(nèi)支撐和護(hù)筒導(dǎo)向架。p5#用氣囊法下水：圍堰在12個(gè)50cm高的坐墩上拼裝，焊接完成后（包括第一

10、層內(nèi)支撐和護(hù)筒導(dǎo)向架）在圍堰底口臨時(shí)焊接12根630mm的鋼管（主要用以增加氣囊和圍堰的接觸面積同時(shí)增強(qiáng)圍堰的剛度，防止圍堰在下水過程中變形）。氣囊選用cl-vi1.8m14m專用高強(qiáng)度尼龍橡膠承載氣囊。鋼管焊接完成后，將24個(gè)氣囊分兩排平行插入圍堰底部（布置見圖8），充氣頂起圍堰，然后抽走坐墩。圍堰下水前，在河中拋兩口5噸的八字錨，作雙壁鋼圍堰的下水的牽引力，牽引鋼圍堰在氣囊上向江邊滾動(dòng)；同時(shí)，鋼圍堰的后面同樣設(shè)置上三個(gè)能滿足80噸拉力的地錨，地錨要求長(zhǎng)3米、寬25米、深35米。利用10噸卷揚(yáng)機(jī)、100噸級(jí)的滑車組組成制動(dòng)牽引力，后面的卷揚(yáng)機(jī)慢慢地放松鋼絲繩，使雙壁鋼圍堰在卷揚(yáng)機(jī)控的制下慢慢

11、地使入江中。入水穩(wěn)定后水下割除底口臨時(shí)鋼管。圖8.臨時(shí)鋼管及氣囊布置圖5）、圍堰接高、下沉圍堰下水后，用牽引船將圍堰拖到樁位處，開始注水下沉。圍堰的橫橋向由導(dǎo)向船的主錨和尾錨調(diào)節(jié)，圍堰的順橋向定位由導(dǎo)向船上的邊錨及岸上的地錨來實(shí)現(xiàn)。圍堰底節(jié)在水中保持穩(wěn)定后，準(zhǔn)備接高第二節(jié)圍堰，在首節(jié)圍堰頂向下150cm左右位置制作焊接平臺(tái)。圍堰接高利用浮吊逐塊對(duì)稱安裝來實(shí)現(xiàn)。在鋼圍堰拼裝第二節(jié)的同時(shí)進(jìn)行各錨的拋置，并為鋼圍堰進(jìn)行粗定位，第二節(jié)圍堰拼裝完成后，繼續(xù)向圍堰井壁內(nèi)均勻灌水，使之下沉。隨時(shí)調(diào)節(jié)圍堰柔性支撐，始終使圍堰和導(dǎo)向船處干相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。將圍堰接高著落河床。接高時(shí)必須保證上下節(jié)鋼圍堰的豎直。6）、

12、圍堰著床雙壁鋼圍堰精確定位著落河床是圍堰施工中重要而關(guān)鍵的工序，圍堰定位是一項(xiàng)受較多因素制約的細(xì)致工作，與流速、水位、河床巖面高差、氣象條件、圍堰位置等因素有關(guān)。對(duì)這些相關(guān)因素在圍堰著床前和著床中必須隨時(shí)充分掌握其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，才能做出正確的決策，以使圍堰順利著床到設(shè)計(jì)位置上。首先在圍堰所處位置的水底利用潛水員和標(biāo)尺進(jìn)行探查，根據(jù)河床底與圍堰接觸面實(shí)際情況，采用袋裝水泥和砂的混合干料找平（圍堰位置爆破控制平面標(biāo)高在30cm內(nèi)）。 在著床前圍堰一般定位在設(shè)計(jì)位置偏下游1015cm處。圍堰著床前，必須絞緊錨纜，使導(dǎo)向船和圍堰處于穩(wěn)定狀態(tài)，其飄移量要求在 10cm內(nèi)。圍堰著床是通過向圍堰雙壁隔艙內(nèi)快速大

13、量地灌水壓重的辦法來實(shí)現(xiàn)的，在著床前必須準(zhǔn)備好吸泥機(jī)、水泵、壓風(fēng)機(jī)等設(shè)備。圍堰著床時(shí)先控制灌水下沉，在刃尖距河床較高處0.3米時(shí)停止，保持圍堰處于懸浮狀態(tài)，然后同時(shí)啟動(dòng)數(shù)臺(tái)水泵均勻?qū)ΨQ地向各隔艙內(nèi)灌水，使圍堰刃腳盡快著床。同時(shí)要隨時(shí)測(cè)量圍堰的位置、狀態(tài)情況，當(dāng)需要調(diào)整時(shí)，應(yīng)啟動(dòng)水泵從圍堰隔艙內(nèi)向外抽水，使圍堰上浮，通過收絞錨繩調(diào)整圍堰的位置和垂直度，通過幾次反復(fù)調(diào)整，最后使圍堰的定位精度滿足規(guī)范要求。著床后圍堰靠岸邊側(cè)邊錨加到鋼圍堰上后，將地錨鋼絲繩解除（見圖5,8號(hào)、9號(hào)鋼絲繩解除，錨到鋼圍堰上，如圖虛線位）。圍堰定位調(diào)整措施：、圍堰橫橋向位置調(diào)整若圍堰偏下游，則慢慢放松尾錨索，同時(shí)收緊主錨

14、索，將圍堰向上游拉，調(diào)整至圍堰軸線與墩軸線上下游偏差在5cm以內(nèi)。在調(diào)整時(shí)要注意保持各錨索的受力均勻。若圍堰偏上游，則按照相反的方向操作。、圍堰順橋向位置調(diào)整圍堰順橋向位置主要通過導(dǎo)向船的邊錨和岸上的地錨來調(diào)整，若圍堰偏向南岸，則放松南側(cè)邊錨、收緊北側(cè)邊錨，將圍堰向北岸調(diào)整。、圍堰的垂直度調(diào)整經(jīng)過以上2步的調(diào)整，已將圍堰的頂面位置偏差調(diào)整在5cm以內(nèi)，垂直度的調(diào)整主要依靠測(cè)量及上下節(jié)鋼圍堰焊接保持垂直來控制。通過對(duì)隔艙加、減水來調(diào)整。四、鋼護(hù)筒制造、安裝鋼護(hù)筒內(nèi)徑取2.8m，壁厚取14mm。擬定底標(biāo)高為巖面標(biāo)高，頂標(biāo)高為比鉆孔平臺(tái)頂面平行。鋼護(hù)筒在岸邊制造，用船運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，由于鋼護(hù)筒較長(zhǎng)

15、，直徑大，重量大，因此每個(gè)鋼護(hù)筒分為2節(jié)卷制。鋼護(hù)筒安裝采用雙層定位的方法，以保證其平面位置和垂直度。兩層護(hù)筒導(dǎo)向架分別焊接在兩層鋼圍堰上，護(hù)筒導(dǎo)向架采用630鋼管及i22a工字鋼，與圍堰原有內(nèi)支撐相連成整體，具體見圖9。由于沒有覆蓋層，不用振動(dòng)錘對(duì)鋼護(hù)筒進(jìn)行插打，而是通過強(qiáng)大的雙層定位系統(tǒng)對(duì)其位置進(jìn)行固定。圖9.護(hù)筒導(dǎo)向架五、鉆孔平臺(tái)施工鉆孔平臺(tái)采用貝雷梁組拼，支撐在雙壁鋼圍堰及鋼護(hù)筒上。貝雷梁頂面安裝i22工字鋼分配梁，工字鋼頂平鋪設(shè)32槽鋼形成鉆孔作業(yè)平臺(tái)。護(hù)筒敷設(shè)完成后，在每個(gè)護(hù)筒兩側(cè)設(shè)置牛腿，貝雷梁在船上分組組拼，再利用浮吊安裝到護(hù)筒兩側(cè)的牛腿上，焊接限位卡固定，然后通過平聯(lián)、剪刀撐

16、等將貝雷梁分片連成整體，最后在平臺(tái)頂面安裝分配梁、槽鋼（如圖10所示）。圖10.鉆孔平臺(tái)布置六、清基及封底混凝土施工（1）、清基圍堰清基是為水下封底混凝土與基巖面結(jié)合避免出現(xiàn)大面積夾層，防止鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)漏水現(xiàn)象。采用1臺(tái)420mm吸泥機(jī)吸取較大的石塊，配備1個(gè)彎頭吸泥機(jī)輔助吸除刃腳斜面下的泥砂。清基后，要安排潛水工對(duì)河床面進(jìn)行逐段清理和檢查，并將圍堰刃腳與巖面之間的空隙盡量堵住。并按方格網(wǎng)坐標(biāo)點(diǎn)逐點(diǎn)量測(cè)基巖面的高程，然后繪出等高線，以供封底前布設(shè)鋼護(hù)筒用。（2）、封底封底混凝土厚2.0m，采用c25混凝土，坍落度控制在1822cm，首盤下管的坍落度控制在14cm左右，保證混凝土的錐堆效果，從

17、而確保導(dǎo)管埋深。封底混凝土灌注采用中心集料斗、垂直導(dǎo)管多點(diǎn)水下灌注，南、北岸各搭設(shè)簡(jiǎn)易浮橋一座，主要用于泵管的鋪設(shè)，利用混凝土供應(yīng)由商品混凝土工廠攪拌車運(yùn)至棧橋橋頭，p4墩采用渡輪將混凝土罐車運(yùn)到南岸岸邊,利用高壓輸送泵通過布置在棧橋上泵管輸送至墩位集料斗內(nèi)。封底混凝土澆筑的順序應(yīng)兼顧先四周后中間、對(duì)稱均衡原則，為保證封底效果，施工時(shí)，根據(jù)混凝土流動(dòng)度和分隔倉大小布置混凝土灌注導(dǎo)管，按事先編好順序灌注（如圖11所示）。圖11.導(dǎo)管分批布置位置及灌注順序圍堰外側(cè)基底澆筑1m厚混凝土，并回填卵石，防止圍堰內(nèi)混凝土翻漿，鋼護(hù)筒的底面線要盡量與基巖面相吻合，護(hù)筒與基巖面的縫隙由潛水工盡量堵住，再回填一定高度的碎石將其封死，防止封底混凝土進(jìn)入護(hù)筒內(nèi)。為防止護(hù)筒在澆注混凝土?xí)r變形，在護(hù)筒距底部2m的位置加一道支撐，在封底砼達(dá)到10mpa時(shí)抽水拆除。灌注采用垂直導(dǎo)管法：導(dǎo)管直徑采用300mm，按流動(dòng)半徑4m布置，事先排好各導(dǎo)管開灌順序和灌注數(shù)量的分配表，盡可能減少同時(shí)灌注的導(dǎo)管數(shù)量，以保證混凝土的上升速度大于0.25米/小時(shí)。導(dǎo)管離底板距離控制在20cm左右，首批混凝土灌注料斗不小于20m3，以防導(dǎo)管埋深不夠混凝土洗澡。灌注混凝土過程中，應(yīng)加強(qiáng)測(cè)量，按封底面積每約10m2選擇一個(gè)測(cè)點(diǎn)，正常灌注時(shí)每15分鐘測(cè)一次，接近封底混凝土頂面標(biāo)高時(shí)每分鐘測(cè)量一次。封底混凝土頂面標(biāo)高超封不宜大于0