雙壁鋼圍堰施工方法

雙壁鋼圍堰施工方法正橋9~12#墩位于水深流急的主河槽內(nèi)，水深與覆蓋層厚都有20余米，基礎(chǔ)均采用雙壁鋼圍堰鉆孔樁基礎(chǔ)。9#、12#墩雙壁鋼圍堰內(nèi)徑20m，外徑22.8m，壁厚1.4m，10#、11#墩雙壁鋼圍堰內(nèi)徑27.7m，外徑30.5m，壁厚1.4m，9#~12#墩圍堰分節(jié)及重量見表一。表一分節(jié)墩號1234567891011匯總(T)9#重量(T)74.4659.9959.9959.9959.9959.9964.5161.9466.4156.64623.91高度(M)6.05.65.65.65.65.64.04.04.85.252.010#重量(T)99.1390.7179.9979.9979.9979.9993.2489.7493.8475.5117.46879.59高度(m)6.05.65.65.65.65.64.04.04.85.21.253.211#重量(T)91.6775.5175.5175.5175.5193.2489.7596.2560.04732.98高度(m)7.35.25.25.25.24.04.05.04.245.312#重量(T)84.7259.9959.9964.5161.9466.4156.65454.19高度(m)7.05.65.64.04.04.85.236.21、鋼圍堰制造雙壁鋼圍堰是個龐大的圓筒形浮體，焊接結(jié)構(gòu)，由角鋼加勁的內(nèi)、外壁鈑，隔艙鈑及環(huán)形水平桁架等組成。圍堰豎向分節(jié)，圓周分12塊制造。結(jié)構(gòu)要求水密，以適應(yīng)鋼圍堰在下沉施工中各種工況的需要。鋼圍堰分塊采用臥式胎架制造，胎架要能保證各分塊的加工精度，且組拼方便，翻身容易，減少仰焊，加快施工進(jìn)度。組拼順序：外壁鈑外壁鈑加勁角鋼水平桁架橫隔鈑內(nèi)壁加勁角鋼內(nèi)壁鈑脫模翻身焊接。9#、10#墩圍堰一、二節(jié)，經(jīng)綜合考慮圍堰下河方法，工期需要及經(jīng)濟(jì)效益等因素，委托船廠制造，其余在工地制造。圍堰第一、二節(jié)在船廠組拼好后下河，其余在墩位上逐塊逐節(jié)拼焊，每節(jié)拼焊好以后，進(jìn)行全面質(zhì)檢，對內(nèi)、外壁鈑焊縫及隔艙鈑焊縫進(jìn)行煤油滲透試驗，對第一節(jié)刃腳部分進(jìn)行灌水試驗，并灌注砼加強。對重要焊縫應(yīng)進(jìn)行超聲波探傷抽查，確保圍堰水密，結(jié)構(gòu)安全。施工中，及時測量結(jié)構(gòu)尺寸并隨時調(diào)整，使圍堰直徑誤差在+-20mm以內(nèi)，壁鈑、隔艙鈑，尤其水平環(huán)形桁架對接錯口誤差不大于+-1mm，圍堰中軸傾斜度在1/1000高度以內(nèi)，如為高低刃腳，應(yīng)核對高低刃腳位置及相對高程。2、鋼圍堰下水9#墩圍堰第一、二節(jié)重量分別為74.46T和59.99T，利用船廠岸邊的800KN吊機整節(jié)起吊下河，在水上兩節(jié)對拼。10#墩鋼圍堰先加工成兩個半圓筒，分別順滑道入水，在水中對接。圍堰一、二節(jié)共高11.6m，吃水2.7m，兩半圍堰上各焊接定位栓，在水中通過定位栓將兩半圓對位，焊接水上部分，而水下部分則通過小車和滑道，使圍堰水下連接部分露出水面，再焊成整體。11#墩鋼圍堰第一、二節(jié)和12#墩鋼圍堰第一節(jié)使用了氣囊下水法，如圖1所示。圖1圍堰氣襄下河圖該圍堰是高低刃腳，高差達(dá)3.0m。由于原滑道只有22m,無法下河，于是因地制宜，利用臨江的一段斜坡，稍加平整，成為坡度1：14的臨時滑道。由于刃腳是尖的，且高低不平，不能直接放在氣囊上，又設(shè)計一高度為0.8m的浮箱（浮力2200KN）。在浮箱上拼裝圍堰，浮箱下喂入氣囊，前端牽引，后端利用地垅控制速度，同時氣囊不斷向前倒用，接近水邊時改用拖輪牽引圍堰向水中移動。入水后，圍堰靠浮箱的浮力浮于水面上，向浮箱灌水，使之沉沒，圍堰也隨著浮箱的下沉慢慢自浮于水上。3、導(dǎo)向船組浮運、定位用拖輪將圍堰從船廠拖至工地岸邊，進(jìn)入已經(jīng)拼好的導(dǎo)向船組（上游走道梁暫不拼）內(nèi)圈。入圍后拼好上游走道梁，用四條柔性拉纜將鋼圍堰限位于導(dǎo)向船組中間，每條柔性拉纜通過走8的滑車組，端頭掛5噸平衡重懸于導(dǎo)向船組聯(lián)接梁上。浮運前，先將前定位船拋錨定位于墩中心上游200m處，后定位船定位于墩中心上游3~4m處。前后定位船間用拉纜連接。導(dǎo)向船組浮運至后定位船旁并與之臨時系結(jié)，然后分別過前拉纜，邊錨、尾錨至導(dǎo)向船，再過后拉纜至后定位船，隨之溜放后定位船至墩位下游約200m處，拋錨定位，浮運即告完成。此后要補齊錨碇，并緊錨繩，按施工設(shè)計要求定位。4、圍堰著床圍堰逐節(jié)加高，靠艙中灌水或灌砼逐步下沉。圍堰水中下沉要緊好錨繩并經(jīng)常調(diào)整兜纜，保持位置，防止渦流影響。下沉到距河床2~3m時，準(zhǔn)備著床。圍堰下沉至一定深度后，就定期測量圍堰下的河床沖淤變化，分析研究何時再接高圍堰，是否需要整治河床，如何整治河床，確定圍堰著床時的位置，制定著床計劃。椐實測資料顯示，當(dāng)刃腳距河床的平均距離小于大約1/7圍堰直徑時，下游刃腳處的泥砂逐漸沉積，河床高差加大。如高差達(dá)2~3m，著床位置宜向高處偏移5~15cm。著床時適時調(diào)整并絞緊各錨繩、拉纜、兜纜、柔性拉纜，使圍堰穩(wěn)定于著床位置并保持垂直。并注意以下幾點。（1）整治河床整治河床的目的是讓圍堰不產(chǎn)生過大傾斜，平穩(wěn)著床。整治河床一般采用高處加速吸泥，低處回填的方法進(jìn)行，即在上游或沖刷較深的部位拋填碎石或卵石，以減緩沖刷，在下游淤高的部位加大吸泥力度，降低河床高差。11#墩在主航道處，水深流急，在蕪湖側(cè)上游沖坑處，采用漏斗和導(dǎo)管的方式灌填了一定數(shù)量的碎石。拋填要適當(dāng)離開刃腳一定距離，將導(dǎo)管底口設(shè)在距河床2米左右標(biāo)高，以減少碎石的沖失。此項工作費時，費力，費材料，填速慢且效果不太明顯，僅在局部沖空情況下使用。吸泥是在圍堰內(nèi)下游淤高的部位用吸泥機吸泥以降低高差，但相隔一段時間后泥沙便會重新淤積。在10號墩圍堰下游用吸沙船配合吸沙，效果較好。9#墩圍堰著床前上下游刃腳處河床高差達(dá)4.7m，僅用吸沙船在下游部位吸沙，一天就可使上下游圍堰刃腳高差斜度減至10%以內(nèi)，效果十分明顯，為著床提供了良好條件。（2）著床時圍堰的高度著床時圍堰的高度應(yīng)等于圍堰著床后下沉的穩(wěn)定深度與河床至水面高度以及露出水面的高度三者之和。一般情況穩(wěn)定深度：t≥2.4H/aH----水深(m)a----圍堰最小寬度或直徑(m)，但不宜小于3~4m，應(yīng)視流速及沖刷情況確定。圍堰頂應(yīng)高出導(dǎo)向船面1.5~2.5m，以方便施工。（3）確定圍堰精確著床位置：圍堰著床務(wù)必要保證位置準(zhǔn)確，圍堰傾斜滿足規(guī)范要求，如著床精度達(dá)不到要求，則應(yīng)抽水讓圍堰上浮后，重新著床。圍堰著床位置，根據(jù)著床前河床等高線圖而定，一般情況著床位置應(yīng)向河床高處適當(dāng)偏移，以抵消圍堰在下沉過程中因土壓不平衡可能發(fā)生的位移。預(yù)設(shè)偏移要考慮覆蓋層厚度，尤其覆蓋層薄時，圍堰在下沉過程中調(diào)位余地很小，設(shè)偏須謹(jǐn)慎。蕪湖橋各墩圍堰著床均在枯水期，10#墩圍堰預(yù)偏下游15cm，9#墩圍堰預(yù)偏下游5cm。圍堰下沉到巖面后，位置和傾斜度均滿足規(guī)范要求。9#~12#墩雙壁鋼圍堰實際著床偏差見表二。表二墩號著床前底口位移移(mm)著床后底口位移移(mm)9偏西20；；偏下10偏東121；偏下115610偏西59；；偏下22偏東272；偏下1411偏西366；偏下773偏西340；偏上110012偏西15；；偏下30偏東126；偏下98（4）著床前的措施圍堰刃腳距河床1~1.5m時，河床上沖下淤現(xiàn)象加快。為防止圍堰下沉著床時傾斜，要求加快下沉速度，加快河床高處吸泥速度。為此，要配備足夠數(shù)量的水泵，向圍堰壁艙內(nèi)大量灌水壓重，10#墩采用6臺400m3/h的水泵向艙內(nèi)灌水，每臺水泵通過分叉同時灌注二個艙。配備了φ320mm空氣吸泥機2臺，壓風(fēng)機40m3/min2臺。迅速吸走河床高處泥砂，使圍堰快速順利著床。5、鋼圍堰在覆蓋層中下沉圍堰下沉的速度，取決于圍堰內(nèi)吸泥的速度。10#墩準(zhǔn)備了φ320mm和φ250mm吸泥機各兩臺，40m3/min的壓風(fēng)機兩臺。實際使用中主要采用兩臺φ320吸泥機分別在圍堰的上下游區(qū)域內(nèi)吸泥，每臺40m3/min的壓風(fēng)機供一臺φ320吸泥機。另外根據(jù)圍堰下土質(zhì)情況，決定吸泥時是否采用高壓射水。10#墩準(zhǔn)備了四臺九級高壓水泵。圍堰內(nèi)往往有沉積物件，如地質(zhì)鉆具，沉落片石，鐵件等物，施工應(yīng)配備深潛水設(shè)備和人員。圍堰在覆蓋層中下沉必須注意以下幾點：（1）圍堰在下沉初期最易產(chǎn)生傾斜和位移。下沉?xí)r先以調(diào)整位移為主，后再糾正傾斜。調(diào)整位移可使用傾斜下沉法，讓圍堰先向偏移方向適當(dāng)傾斜然后轉(zhuǎn)正，讓圍堰向正確位置移動。（2）對圍堰內(nèi)泥面詳細(xì)測量，根據(jù)高差及時移動吸泥機位置。刃腳下泥面不宜低于刃腳，以免翻砂。（3）由于在下沉初期井壁內(nèi)外連通管尚未到達(dá)水面，因此在大量吸泥的同時，要用4臺水泵向圍堰內(nèi)大量補水，以保證圍堰內(nèi)水位不低于圍堰外水位。吸泥下沉見圖2。圖2吸泥下沉圖（4）在覆蓋層中下沉，要求沉降系數(shù)不小于1.25，所以應(yīng)適時在井壁內(nèi)灌注砼，增加圍堰重量。灌注時應(yīng)控制圍堰井壁內(nèi)外水頭差不超過設(shè)計允許值。井壁內(nèi)砼灌注布置見圖3。兩次在井壁中填充水下砼共計4480m3，下沉最快時期均是在灌注完砼后，因沉降系數(shù)較大。圖3井壁內(nèi)砼灌注布置圖（5）遇有阻礙下沉情況，應(yīng)及時設(shè)法探明，必要時須潛水探摸。10#墩圍堰刃腳下曾發(fā)現(xiàn)大量片石，雜物及地質(zhì)鉆桿鉆頭，處理花費了很多時間。（6）在覆蓋層中下沉，仍需定期測量河床高差，結(jié)合圍堰中心位置，對其四周高差有效控制。如高差過大，可采用拋砂袋、片石等防護(hù)措施，也可采用高處吸泥等利導(dǎo)措施，由于是枯水期，10#墩外河床總的還算理想，高差一般在3m以內(nèi)，沒有采取任何措施。而11#墩則由于覆蓋層較薄，局部沖刷幾乎貼近刃腳，因此用安全網(wǎng)兜數(shù)個大砂袋成批地拋填，以防護(hù)河床。6、圍堰清基圍堰下沉至距巖面1米左右時，開始清基。清基應(yīng)細(xì)致，其目的，一是清除干凈堰內(nèi)巖面上的泥砂，使之與封底砼密貼；二是讓圍堰能平穩(wěn)著落在巖面上。清基時應(yīng)防止圍堰翻砂或傾斜，并經(jīng)常探摸刃腳下情況。清基工作按下述方法進(jìn)行。（1）用高壓射水管和吸泥機在圍堰中心范圍內(nèi)規(guī)則地來回射水吸泥，徹底清除堰內(nèi)砂石，直至排出清水為止。靠近圍堰內(nèi)壁3m左右范圍內(nèi)暫不吸泥。（2）高壓水管上標(biāo)出尺度，探明圍堰刃腳附近巖面高程。與勘探資料比較，分析刃腳脫空尺寸，決定清基辦法。（3）在巖面高處附近的圍堰內(nèi)壁處吸泥，使巖面高處刃腳先著巖。用高壓水管和吸泥機輪番射水吸泥，或者采用射水吸泥機。水管可采用分叉形式，吸泥機可用彎頭吸泥機。多級高壓水泵可串聯(lián)增大水壓以剝落強風(fēng)化巖面從而促使圍堰下沉。相對應(yīng)的另一側(cè)切不可隨意吸