雙壁鋼圍堰制造浮運下沉工法

1、雙壁鋼圍堰制造、浮運、下沉工法YJGF0694作者：溫增惠 鄧燕清（鐵道部大橋工程局）摘要：隨著橋梁科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在水深、流急、復(fù)蓋層厚的水文、地質(zhì)條件下修建橋梁基礎(chǔ)時，近年來設(shè)計了一。種雙壁鋼圍但防水結(jié)構(gòu)。雙壁鋼圍堰是一個帶有斜面雙腳的圓筒形雙壁水密鋼結(jié)構(gòu)。在基礎(chǔ)施工過程中起防水防上作用，不參與主體結(jié)構(gòu)的受力，圍堰內(nèi)部也沒有隔墻。根據(jù)施工條件圍堰全高可分?jǐn)?shù)節(jié)制造，每節(jié)又對稱分?jǐn)?shù)個單元制成單元體。施工時，將已拼就的底節(jié)圍堰浮運就位起吊下水，然后接高并在圍堰內(nèi)灌水下沉，圍堰落人河床后，視需要在圍但內(nèi)槽注混凝土（或槽水）以增加圍堰重量并在圍堰內(nèi)吸泥使其漸漸均勻地下沉到設(shè)計高程。一、工法特點（

2、1）利用雙壁鋼圍堰重量輕、浮力大的特點，使鋼圍堰浮運就位起吊下水后能象船體一樣穩(wěn)定垂直地自浮于墩位處水面上。圍堰整個下沉過程不需鋼氣筒和供氣系統(tǒng)、充氣機(jī)械等，因此減少了大量機(jī)械設(shè)備，大大降低了工程造價，加快了施工速度。（2）鋼圍堰制造、拼裝、接高的所有焊縫，質(zhì)量要求很高。所有焊縫除滿足設(shè)計要求外，還必須經(jīng)水密試驗確保不漏水。（3）雙壁鋼圍堰平面為一回形鋼環(huán)結(jié)構(gòu)，剛度好，施工方便，是剛勁可靠的防水結(jié)構(gòu)。二、適用范日本工法適用于鐵路、公路、港口、碼頭等水深流急復(fù)蓋層厚的深水基礎(chǔ)施工。三、施工程序（圖6-1）四、施工工藝1.圍堰制造及拼裝（1）鋼圍堰按設(shè)計要求在工廠分節(jié)制造，每節(jié)又需對稱分塊作成數(shù)個

3、基本單元體，并應(yīng)編號，以便拼裝時對號人座。（2）鋼圍堰底節(jié)拼裝工作，是在岸邊拼裝船上進(jìn)行的，將各基本單元體拼裝、焊成一個圓形薄壁鋼結(jié)構(gòu)浮體。（3）底節(jié)鋼圍堰拼裝前，應(yīng)事先將兩艘400 鐵駁連成一個整體，連接強(qiáng)度應(yīng)在可能達(dá)到的荷載作用下能保持其基準(zhǔn)面不致變動。在鐵駁面上準(zhǔn)確放出各單元體輪廓位置，然后沿周邊逐件拼裝，操作時要隨拼裝，隨調(diào)整，待全部點焊成型后，方可全面焊接。2.錨碇、導(dǎo)向船及起吊設(shè)備（1） 底節(jié)鋼圍堰在岸邊拼裝船上拼裝的同時，墩位處和上、下游定位船錨旋設(shè)施應(yīng)按照設(shè)計要求基本拋設(shè)完成。（2）拋錨測量一般使用光學(xué)經(jīng)緯儀，錨位誤差在5以內(nèi)即可。（3）設(shè)計圖紙在岸邊組拼導(dǎo)向船并把導(dǎo)向船與圍堰

4、底節(jié)拼裝船連成一牢固的整體(如圖6-2 所示)。（4）圍堰起吊設(shè)備系指設(shè)在導(dǎo)向船上的主吊點及塔架，如底節(jié)鋼圍堰一次起吊重量較大時，還可考慮在導(dǎo)向船聯(lián)結(jié)梁上設(shè)輔助吊點，起吊設(shè)備主要包括：吊點塔架、吊點結(jié)構(gòu)、滑車組、卷揚機(jī)及電器設(shè)備等。起吊設(shè)備總起吊能力應(yīng)大于底節(jié)鋼圍堰及其附加荷載。3. 浮運就位及起吊下水（1）底節(jié)圍堰拼裝完畢經(jīng)檢查合格后，將拼裝船與導(dǎo)向船組用拖輪拖運至上游定位船側(cè)處，過好錨繩及拉纜，導(dǎo)向船組順流至墩位初步定位。（2）系好鋼圍堰上層拉纜、臨時下層拉纜和下層拉纜。絞緊錨繩和收緊上、下定位船與導(dǎo)向船間之拉纜。如圖6 一3 所示。（3）宰裝水上供電設(shè)施和通訊設(shè)施。（4）利用導(dǎo)向船上之起

5、吊設(shè)備將底節(jié)鋼圍堰吊起，使之離開拼裝船船面上0.10右，觀察10，如無反常情況則繼續(xù)提升直至其高度能使拼裝船退出，即停止提升。如圖6 一4 所示。迅速將拼裝船向下游方向退出。拼裝船退出后，底節(jié)圍堰徐徐平穩(wěn)地落人水中，然后將圍堰底部和頂部所有拉纜收緊，使其保持垂直而不被水流沖斜。（5）底節(jié)圍堰起吊下水后，通過導(dǎo)向船四角之導(dǎo)向架和錨繩、拉纜共同作用，底節(jié)雙壁鋼圍堰象船體一樣穩(wěn)定垂直地自浮于墩位處。4.懸浮狀態(tài)下的鋼圍堰接高下沉（1）底節(jié)鋼圍堰起吊下水后、迅速在圍堰內(nèi)對稱注水使之保持垂直狀態(tài)下沉，然后按單元體編號對稱拼裝接高，注水下沉，拼裝接高交替作業(yè)進(jìn)行施工。（2）圍堰拼裝注水下沉過程中，圍堰內(nèi)外

6、水頭差：相鄰單元體水頭差，空腹鋼圍堰水頭差等必須滿足設(shè)計要求之規(guī)定。（3）隨鋼圍堰接高和圍堰內(nèi)注水壓重下沉交替作業(yè)，圍堰上層拉纜亦需隨之拆除、安裝交替倒換上移，并隨圍堰人水深度增加隨時調(diào)整拉纜受力狀態(tài)，使圍堰保持垂直。（4）圍堰刃腳接近河床面附近時），應(yīng)加強(qiáng)對墩位處河床面的測量，及時掌握墩位河床沖刷及水位情況，以便選擇圍堰落河床的時機(jī)：5.精確定位及圍堰落河床（1）圍堰落河床工作應(yīng)盡量安排在水位低、流速小時進(jìn)行。（2）圍堰落河床前對墩位處河床進(jìn)行一次全面的測量，若與預(yù)計不相符，不能滿足圍堰落河床后使圍堰進(jìn)入穩(wěn)定深度及圍堰露出水面的高度時，則應(yīng)根據(jù)實際情況，調(diào)整圍堰落河床時高度，以滿足圍堰落河床

7、的各項要求。（3）圍堰落河床前，應(yīng)對所有錨錠設(shè)備進(jìn)行一次全面檢查和調(diào)整，用調(diào)整錨繩和拉纜的辦法使圍堰精確定位（4）縱、橫各精確定位的位置與設(shè)計益的偏差應(yīng)視河床情況而定。落河床時墩位處河床由于沖刷而高差較大時，應(yīng)視情況拋小片石進(jìn)行調(diào)平，使圍堰刃盡可能平衡著床。（5）圍堰精確定位后，應(yīng)加速對稱在圍堰內(nèi)灌水，使圍堰盡快落人河床。圍堰人河床進(jìn)入穩(wěn)定深度后，解除下層拉纜。如圖6.5 所示。6.吸泥下沉（1）圍堰落河床后，應(yīng)繼續(xù)接高并在圍堰內(nèi)灌水或在圍堰內(nèi)填充混凝土，增加圍堰重量，輔以在圍堰內(nèi)吸泥，使圍堰迅速下沉。如此接高、灌水（填充混凝土）、吸泥作業(yè)交替進(jìn)行，直至圍堰刃腳到達(dá)設(shè)計高程。在覆蓋層中圍堰下沉

8、的主要手段是用空氣吸泥機(jī)吸泥，如遇有粘上層時還應(yīng)配合高壓射水。（2）圍堰吸泥下沉?xí)r應(yīng)根據(jù)圍堰位移和傾斜情況調(diào)整吸泥位置，以保證圍堰在允許范圍內(nèi)下沉。吸泥時還要經(jīng)常觀察圍堰內(nèi)、外水頭差、注意隨時補(bǔ)水，避免大的翻砂。（3）為便于圍堰接高工作，每次接高前圍堰頂面高出導(dǎo)向船頂面不宜少于1.5。（4）為加強(qiáng)圍堰鋼殼強(qiáng)度、增加圍堰自重，圍堰內(nèi)按設(shè)計要求填充一定數(shù)量的混凝土，混凝土灌注應(yīng)按預(yù)先編制的程序和時間進(jìn)行。五、質(zhì)量要求（1）制造鋼圍堰的鋼料、焊條、焊絲、焊劑等主要材料均應(yīng)符合設(shè)計文件和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求并附有出廠合格證，必要時應(yīng)作力學(xué)、化學(xué)及可焊性試驗。（2）需要改變材料型號、尺寸時，必須經(jīng)過技術(shù)負(fù)責(zé)人

9、批準(zhǔn)并有設(shè)計單位出具變更設(shè)計文件后方可變更。（3）對焊接的要求、焊縫的檢查等技術(shù)要求應(yīng)滿足規(guī)范212 一81 有關(guān)的要求，焊縫尺寸除滿足設(shè)計要求外，還應(yīng)在焊縫處涂煤油作水密檢查，若煤油滲到反面，則應(yīng)將該處焊縫鏟除，重新按規(guī)定復(fù)焊后，仍需作水密試驗，合格后方可使用。（4）拼裝好的鋼圍堰外形尺寸應(yīng)與設(shè)計相符，每節(jié)直徑允許誤差：頂面2，底面為-20。井箱寬度允許誤差：1。（5）圍堰下沉至設(shè)計高程后其位置的允許偏差應(yīng)滿足以下要求：傾斜率不大于1。底面和頂面中心在橋墩縱、橫向的偏差不得太于1000.25，式中為圍堰高度。六、安全要求雙壁鋼圍堰施工系大型水上施工多工種聯(lián)合作業(yè)，安全工作必須遵照403 一8

10、7 鐵路橋涵施工技術(shù)安全規(guī)則辦理。七、機(jī)械設(shè)備（表6-1）八、勞動組織裝吊工：69 人電焊工：26 人鉚 工：20 人司 機(jī)：24 人電 工：9 人鉗 工：6 人木 工：3 人潛水工：12 人水手工：24 人合 計：193 人九、經(jīng)濟(jì)效益雙壁鋼圍堰較采用打氣式浮式沉井等其它形式的水中沉井基礎(chǔ)施工程序簡便，不需要制造安裝鋼氣筒和鋼板樁防水圍堰，節(jié)約鋼材約34.1，機(jī)械設(shè)備較少，節(jié)約機(jī)械費約29。十、工程實例現(xiàn)將長江某橋9 墩施工簡要情況介紹如下：。9 墩雙壁鋼圍堰外徑22.60，內(nèi)徑19.80，鋼殼井寬1.10，鋼圍堰總高=44.00，分八節(jié)制造，每節(jié)又對稱分10 個單元體制造和安裝，雙壁鋼圍堰

11、總重為569 （不包括焊縫重）（1） 浮運：1990 年10 月26 日。（2） 起吊下水：1990 年11 月12 日。（3） 圍堰落河床：1990 年12 月23 日（第四節(jié)雙壁鋼殼拼接后）。（4） 圍堰沉至設(shè)計高程：1991 年4 月2 日。（5） 自起落下水至圍堰下沉到設(shè)計高程歷時141 天，圍堰入土23，平均每天在砂性土復(fù)蓋層中下沉0.163。（6） 雙壁鋼圍堰下沉到設(shè)計高程后位置偏差情況如下：1）圍堰頂面和圍堰底面中心縱、橫向的偏差：最大者為頂面中心偏下游0.275小于1000.250.69的規(guī)定。2）圍堰傾斜率為：0.43，小于1的規(guī)定。3）圍堰水平斷面軸線扭角為反時針45小于1的規(guī)定