蘭渝鐵路新井口嘉陵江四線特大橋深水基礎(chǔ)施工技術(shù)

年6月23日蘭渝鐵路新井口嘉陵江四線特大橋深水基礎(chǔ)施工技術(shù)資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系本人改正或者刪除。新井口嘉陵江特大橋深水基礎(chǔ)施工技術(shù)——新井口嘉陵江特大橋81＃、82＃墩深水基礎(chǔ)施工1.工程概況1.1工程地理位置、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)模新建鐵路蘭州至重慶線廣元段新井口嘉陵江特大橋位于重慶市沙坪壩區(qū)嘉陵江井口河段,與其上游的既有渝懷鐵路井口嘉陵江特大橋相距45m,橋址處河道彎曲、狹窄、水深,是蘭渝鐵路的控制性工程。新井口嘉陵江特大橋是蘭渝鐵路客(雙)線與渝利貨車外繞雙線合建的特大橋,主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為:客線列車設(shè)計(jì)速度為200km/h,貨車外繞線列車設(shè)計(jì)速度為120km/h。本橋引橋部分客、貨線橋分建,在跨江處合并為四線橋,其中客線雙線橋長2534m,貨車(單)雙線橋長3865.5m,四線橋部分長1.2主橋橋式布置及結(jié)構(gòu)四線主橋跨江段橋跨布置及結(jié)構(gòu):(64+64)mT構(gòu)+(84+152+76)m連續(xù)剛構(gòu)+(64+64)mT構(gòu)。其中(84+152+76)m連續(xù)剛構(gòu)是世界上鐵路四線橋第一座采用墩身下段及基礎(chǔ)合修、墩身上段及梁部分修的四線大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋。主橋橋跨布置示意圖如下:圖1-1四線主橋橋跨布置示意圖1.3主墩下部結(jié)構(gòu)主墩81#、82#墩位于江中深水區(qū),設(shè)計(jì)墩高均為80.5m。81#墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)鉆孔樁32根,樁徑2.5m,樁長為33m,按梅花形布置。承臺(tái)為圓弧端形,尺寸為45×20×4m,承臺(tái)底標(biāo)高為161.15m。82#墩基礎(chǔ)為高樁承臺(tái),設(shè)計(jì)鉆孔樁32根,樁徑2.5m,樁長為45m,按行列式布置。承臺(tái)為圓端形,外端尺寸為56.5*21.2*6m。承臺(tái)底標(biāo)高分別為161.1.4水文特征嘉陵江屬于長江一級(jí)支流,水位受季節(jié)性降雨變化較大,雨季河水湍急。橋址處主河槽底標(biāo)高為147m左右,枯水季節(jié)江面寬度約300m,主河槽水深約20～30m,洪水期寬度可達(dá)約500m,最大水深達(dá)約47m以上。考慮20年一遇洪水,橋址處最大流速為V[1/20]=3.8m/s,最高水位為H[1/20]=192.69m。1.5橋址地質(zhì)嘉陵江自西北向東南流經(jīng)井口,橋軸線位于黑羊石灘下游微彎河道中,河槽斷面呈寬谷形態(tài)。河岸基本無階地,基巖大面積出露,巖層穩(wěn)定堅(jiān)硬,為厚中生界侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組長石、石英砂巖和砂質(zhì)泥巖互層地層。岸上地面表層為層粉質(zhì)粘土,其下為強(qiáng)風(fēng)化泥巖夾砂巖和弱風(fēng)化泥巖夾砂巖。河床大部分基巖裸露,表層局部有沉積砂卵石土層,厚1～2m,其下為弱風(fēng)化泥巖夾砂巖。1.6航道及航運(yùn)橋區(qū)枯水航道維護(hù)尺度為1.5*40*400m(水深*航寬*彎曲半徑),規(guī)劃航道尺度為:2.0～2.4*60*480m,可通航1000t級(jí)船隊(duì),航道標(biāo)準(zhǔn)為國家Ⅲ級(jí),最高通航水位為200.63m,最低通航水位為166.06m。橋梁通航凈高40.9m,主跨通航凈寬143m,邊跨最小凈寬68m。2.主要工程特點(diǎn)及難點(diǎn)1、新井口嘉陵江特大橋位于重慶市主城區(qū),采用四線連續(xù)剛構(gòu)橋跨越嘉陵江,可有效地利用橋位資源,提高土地資源的利用效率,降低工程成本,它的成功實(shí)施可為高墩多線連續(xù)剛構(gòu)在鐵路橋梁建設(shè)中的應(yīng)用提供借鑒與支持。2、嘉陵江水流湍急,水位隨季節(jié)及天氣變化較大,每年6月至9月底為汛期,洪水頻發(fā),洪水漲幅最多可達(dá)到24米,日漲幅10m以上。枯水季節(jié)(施工期)約8個(gè)月。由于汛期水位變化較大,施工平臺(tái)及圍堰難以按最高洪水位設(shè)計(jì),因此深水基礎(chǔ)施工應(yīng)盡量避開汛期,如進(jìn)入汛期,如何確保施工期間安全3、橋址處于嘉陵江河谷狹窄地段,水流速度大,河床覆蓋層較薄,大部分基巖裸露。81＃墩河床巖面傾斜(高差約5m),必須先完成基礎(chǔ)水下爆破開挖,再進(jìn)行圍堰施工。82＃墩位于主河槽內(nèi),汛期水深近50m,枯水期最大水深約30m,施工技術(shù)難度及安全風(fēng)險(xiǎn)均較高4、根據(jù)嘉陵江的通航條件,枯水期淺灘地段較多,雖然在三峽水庫蓄水后有所改進(jìn),但三峽水庫經(jīng)常根據(jù)下游需求調(diào)控下放水量,對嘉陵江的通航條件影響較大,大型水上運(yùn)輸設(shè)備通行不便。3.任務(wù)來源中鐵十局集團(tuán)有限公司于7月中標(biāo)蘭渝鐵路廣元至重慶段LYS-14標(biāo)段,其中新井口嘉陵江特大橋由中鐵十局子公司濟(jì)南鐵路工程公司負(fù)責(zé)施工。新井口嘉陵江特大橋工期緊、任務(wù)重、施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高,是LYS-14標(biāo)段重要的控制工程。為此中鐵十局濟(jì)南鐵路工程公司成立了深水基礎(chǔ)施工技術(shù)研究攻關(guān)小組,將蘭渝鐵路新井口嘉陵江特大橋深水基礎(chǔ)施工技術(shù)研究列入科技課題攻關(guān)項(xiàng)目。經(jīng)過概略的比選和論證,初步擬定了施工方案,為進(jìn)一步深入的研究明確了目標(biāo)和方向。4.研究的主要內(nèi)容4.1合理安排工期,滿足總體工期要求新井口嘉陵江特大橋跨江主橋部分設(shè)計(jì)初步完成后,受國家長江水利委員會(huì)委對本橋行洪和通航情況進(jìn)行論證和審批的影響,施工圖于2月正式出圖。施工圖到位滯后對確定施工方案產(chǎn)生較大的影響。根據(jù)總體施工組織安排,81＃墩6月底完成圍堰施工,鉆孔樁在汛期過后進(jìn)行施工,計(jì)劃元月底完成,3月底前完成承臺(tái)。82＃墩汛期前完成施工準(zhǔn)備工作,汛后10月份開始圍堰施工,6月底完成承臺(tái)。保證工期目標(biāo)是確定深水基礎(chǔ)施工方案的重要依據(jù)。4.2采用可行的施工方案,滿足度洪要求嘉陵江流域面積大、落差大,汛期洪水漲幅大,流速高。兩個(gè)主墩深水基礎(chǔ)施工周期長,不可預(yù)見的因素多,如何滿足度洪安全要求,是兩個(gè)主墩基礎(chǔ)施工方案必須研究的問題。81＃墩鋼圍堰施工距汛期僅有4個(gè)月時(shí)間,施工方案必須保證在汛期前完成底節(jié)圍堰拼裝下水、上層圍堰拼裝、圍堰定位著床、安裝鉆孔樁施工平臺(tái)、下放鋼護(hù)筒及圍堰砼封底。圍堰施工完成后即進(jìn)入汛期,其結(jié)構(gòu)體系及措施必須保證鋼圍堰安全度汛。擬定采用鋼浮筒施工平臺(tái)拼裝圍堰的方法,能夠以最快的速度組織施工,在汛期到來前完成圍堰封底施工。鋼圍堰封底后與河床巖石形成較強(qiáng)的附著力,施工平臺(tái)、鋼護(hù)筒、上下導(dǎo)向架連接成整體,形成鋼圍堰壁板上部支撐,從而保證鋼圍堰安全度汛。82＃為高樁承臺(tái)采用吊箱圍堰施工,必須在一個(gè)枯水期內(nèi)完成鋼圍堰、鉆孔樁、承臺(tái)施工。由于鋼圍堰制做、拼裝、下水、浮運(yùn)、定位、鉆孔樁施工等施工過程存在著不可預(yù)見的因素較多,因此采用的施工方案必須考慮度汛的要求,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須保證度洪安全。擬定采用雙壁鋼吊箱圍堰與定位樁構(gòu)建施工平臺(tái)的方案進(jìn)行施工,按最不利情況考慮,即汛期到來前未按期完成承臺(tái)施工,樁基完成60％,已完樁基與吊箱圍堰組成的聯(lián)合結(jié)構(gòu)能夠保證安全度洪。4.3技術(shù)研究的主要內(nèi)容新井口嘉陵江特大橋主墩大型深水基礎(chǔ)施工在擬定施工技術(shù)方案的基礎(chǔ)上,對鋼圍堰制做、拼裝、下水、浮運(yùn)、定位、施工平臺(tái)建立、鉆孔樁施工、圍堰抽水、承臺(tái)施工等施工方法及相關(guān)工藝進(jìn)行全面的研究,對于一般性施工技術(shù)工藝進(jìn)行了簡略敘述,其重點(diǎn)技術(shù)研究主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面:(1)深水基礎(chǔ)施工方案的比選。經(jīng)過對常見的深水基礎(chǔ)施工方法與本項(xiàng)目擬采用的施工技術(shù)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析對比,確定研究需要解決的問題和目標(biāo)。(2)雙壁鋼套(吊)箱圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)擬定的施工技術(shù)方案,研究與之相適應(yīng)的圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(3)鋼浮筒施工平臺(tái)拼裝大型鋼圍堰施工技術(shù)方案。主要研究利用鉆孔樁鋼護(hù)筒及施工平臺(tái)所用材料、構(gòu)件制做鋼浮筒施工平臺(tái),以及在鋼浮筒施工平臺(tái)拼裝大型鋼圍堰和圍堰下水的施工方法及工藝。(4)雙壁鋼吊箱圍堰底節(jié)岸上拼裝、下水及雙壁鋼吊箱圍堰與定位鋼護(hù)筒構(gòu)建施工平臺(tái)的技術(shù)方案和相關(guān)的施工方法,及滿足度洪安全要求的相關(guān)措施。第一部分鋼筒浮平臺(tái)拼裝大型雙壁鋼圍堰技術(shù)研究報(bào)告蘭渝鐵路新井口嘉陵江特大橋81＃墩雙壁鋼圍堰施工1.技術(shù)方案論證深水鉆孔樁承臺(tái)基礎(chǔ)施工方法主要有”先樁后堰”和”先堰后樁”兩大類。本橋81＃墩位處基巖裸露,巖面高低錯(cuò)落變化較大,設(shè)計(jì)承臺(tái)底位于基巖面以下2～4m左右,因此兩種施工方法均必須先將巖層爆破開挖至基底(封底砼底)。為縮短工期,”先堰后樁”施工方法優(yōu)勢明顯,因?yàn)殇搰咂囱b下水與水下爆破開挖可平行作業(yè),爆破開挖完成后,鋼圍堰就位并在其頂部安裝鉆孔樁施工平臺(tái),經(jīng)濟(jì)上較合理。鋼筒組裝浮平臺(tái)拼裝雙壁鋼圍堰方案可滿足此要求。底節(jié)鋼圍堰拼裝下水常采用碼頭拼裝并拖拉下水和駁船組裝平臺(tái)拼裝然后起吊下水兩種方法。采用第一種方法,本橋與上下游既有碼頭相距較遠(yuǎn),且碼頭租用、圍堰下水及封航浮運(yùn)成本較高,若修建圍堰拼裝臨時(shí)碼頭,橋址附近兩岸較陡條件不具備,臨時(shí)碼頭選址、審批、租地、修建及解決施工用電等成本較高,時(shí)間上影響工期的不確定因素較多。如采用駁船作為浮平臺(tái)拼裝底節(jié),然后用龍門吊起吊下水,需租用60m長(800t)的平板駁4條,其中兩條駁船拼裝圍堰,兩條拼裝龍門吊,另加1臺(tái)浮吊進(jìn)行配合,費(fèi)用仍超支較大,且在長江上游租船難度較大,影響工期。鋼護(hù)筒組裝浮平臺(tái)拼裝雙壁鋼圍堰是”先堰后樁”的一種施工方法,是利用鋼護(hù)筒制成密閉的鋼筒作為浮體,拼裝成大型浮動(dòng)施工平臺(tái),在浮平臺(tái)上拼裝底節(jié)鋼圍堰后,向鋼浮筒內(nèi)注水使平臺(tái)下沉,底節(jié)圍堰自浮后移至墩位處進(jìn)行上層圍堰拼裝、注水下沉及著床等作業(yè),同時(shí)對沉入水中的部分鋼浮筒平臺(tái)進(jìn)行充氣排水浮升至水面。鋼護(hù)筒浮平臺(tái)利用鉆孔樁鋼護(hù)筒和鉆孔施工平臺(tái)所需構(gòu)件、材料拼裝而成,浮平臺(tái)用完拆除修整后再用于鉆孔樁施工,把鋼材及周轉(zhuǎn)性材料的消耗量降至較低點(diǎn),施工成本降低額較大,能取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。用鋼護(hù)筒拼裝浮動(dòng)施工平臺(tái),工序少、施工組織快,在底節(jié)圍堰加工完成前即可完成,不占用工期。由于拼裝下水位置不在墩位處,因此墩位處水下爆破與鋼圍堰拼裝可平行作業(yè),工期大大縮短。本方案采用簡易的注水下沉系統(tǒng)進(jìn)行底節(jié)圍堰下水,用簡易的充氣排水系統(tǒng)對部分沉入水中的部分平臺(tái)進(jìn)行浮升打撈,施工方法中均采用常見的水泵、空壓機(jī)等小型機(jī)具設(shè)備,具有設(shè)備簡單、操作簡易、下水速度均勻可控、安全可靠等特點(diǎn)。鋼浮筒平臺(tái)拼裝雙壁鋼圍堰在橋址現(xiàn)場進(jìn)行施工,對施工環(huán)境要求不高,不需要施工碼頭,只要水深滿足鋼圍堰下水自浮即可。鋼圍堰施工均在淺水區(qū)域進(jìn)行,避開了主航道,且不需封航進(jìn)行長距離浮運(yùn),減少了對水上交通運(yùn)輸?shù)挠绊憽?.施工工藝原理鋼筒浮平臺(tái)拼裝雙壁鋼圍堰施工主要設(shè)施由鋼筒組裝浮平臺(tái)、拼裝墊梁、注水下沉系統(tǒng)及充氣排水打撈系統(tǒng)四部分組成。施工工藝原理如下:采用直徑2.8m鉆孔樁鋼護(hù)筒兩端封堵后形成密閉鋼浮筒,用若干個(gè)密閉鋼浮筒作為浮體,拼成4個(gè)組塊,其中A組兩塊分別位于兩側(cè)直線段圍堰壁板下,B組兩塊分別位于兩端的圓弧壁板下,用貝雷梁將4個(gè)浮筒組塊拼聯(lián)成大型浮平臺(tái),并用錨碇系統(tǒng)進(jìn)行固定。在浮平臺(tái)上鋪設(shè)拼裝墊梁,使拼裝墊梁頂面在同一平面上。拼裝鋼圍堰底節(jié)時(shí),按照先直線段后圓弧的順序進(jìn)行,合攏塊設(shè)在兩端圓弧段的中部,拼裝過程采用注排水進(jìn)行平衡或局部配重的方式保持浮平臺(tái)整體平穩(wěn)。底節(jié)鋼圍堰下水時(shí),先對直線壁板下A組鋼浮筒平臺(tái)分兩批對稱注水下沉,在鋼浮筒頂沒入水中前抽離,然后再對兩端B組鋼浮筒平臺(tái)分批注水下沉,底節(jié)圍堰自浮后,B組鋼浮筒平臺(tái)沉至水底。注水下沉系統(tǒng)由進(jìn)水管、出氣管、水泵、閥門、控制柜組成。注水采用小型水泵,保持平臺(tái)緩慢下沉。鋼浮筒注水過程經(jīng)過中加強(qiáng)觀測,經(jīng)過對圍堰頂面4個(gè)角點(diǎn)標(biāo)高的測量,不水平時(shí),及時(shí)用閥門及水泵開關(guān)進(jìn)行注水量控制和調(diào)整,使底節(jié)鋼圍堰下水過程基本保持平穩(wěn)。底節(jié)鋼圍堰移至墩位處即可進(jìn)行打撈作業(yè)。鋼浮筒打撈系統(tǒng)由充氣管、排水管、空壓機(jī)、閥門、氣壓表、控制柜組成。打撈時(shí)用空壓機(jī)向B組鋼浮筒充氣排水,當(dāng)排水量大于B組鋼浮筒平臺(tái)自重時(shí),使其浮出水面,然后拖至岸邊拆解上岸。底節(jié)鋼圍堰下水自浮后,用拖輪將其浮運(yùn)至墩位處,由錨碇系統(tǒng)初步就位后,逐節(jié)拼裝上層圍堰并注水下沉。圍堰拼裝總高度超過水深1.0m以上時(shí),及時(shí)進(jìn)行下沉著床作業(yè)。下沉至圍堰底距河底0.5m左右,進(jìn)行精確定位后下沉著床。圍堰拼裝完成后,在圍堰上安裝鉆孔樁施工平臺(tái),下放鋼護(hù)筒,然后進(jìn)行封底混凝土施工。3.施工工藝流程鋼浮筒平臺(tái)拼裝鋼圍堰施工工藝流程浮筒分批注水下沉底節(jié)圍堰自浮浮筒分批注水下沉底節(jié)圍堰自浮底節(jié)圍堰移至墩位拼接上層圍堰圍堰拼裝墊梁鋪設(shè)鋼圍堰底節(jié)拼裝安裝鉆孔平臺(tái)及鋼護(hù)筒施工準(zhǔn)備鋼浮筒平臺(tái)拼裝圍堰下沉精確定位著床鋼圍堰灌注水下砼封底底節(jié)圍堰塊件制做承臺(tái)水下爆破開挖巖石圍堰處河床整平鋼浮筒制做上層圍堰塊件制做平臺(tái)充氣排水上浮浮筒復(fù)原整修4.主要工藝要點(diǎn)4.1雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造4.1.181＃墩承臺(tái)尺寸為45×20×4m,承臺(tái)底標(biāo)高為161.15m,施工水位為175m。考慮鋼圍堰下沉就位精度,擬定圍堰平面凈尺寸為45.4×20.4m,根據(jù)水深擬定封底砼厚2.5m,圍堰頂高出施工水位1.0m,圍堰總高度按17.5m設(shè)計(jì)。鋼圍堰由壁板結(jié)構(gòu)及內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)兩部分組成。壁板采用豎向箱柱、水平桁架和內(nèi)外帶肋面板構(gòu)成的空間箱體結(jié)構(gòu)。雙壁部分高度為15.0m,厚度為1.5m,單壁部分高度為2.5m。內(nèi)支撐采用鋼管結(jié)構(gòu)。根據(jù)方案墩位處河床基巖水下爆破開挖至圍堰底標(biāo)高,因此壁板不設(shè)置刃腳,為保證底節(jié)圍堰下水后自浮,在距底部1.0處設(shè)置一道水平底板,并對下部開口段進(jìn)行加強(qiáng)。在箱柱底部腹板處開孔與開口段連通,用于開口段灌注水下砼封底。4.1.24.1.2鋼圍堰抽水安排在枯水期施工,按抽水完成后進(jìn)行驗(yàn)算。主要荷載為:靜水壓力、流水壓力和風(fēng)載,傳力方式為面板→豎肋→水平桁架→豎向箱柱→內(nèi)支撐。計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)及重慶西南水運(yùn)工程科學(xué)研究所編寫的蘭渝鐵路新井口嘉陵江四線特大橋《通航凈空尺度和技術(shù)要求論證研究報(bào)告》提供的相關(guān)參數(shù)。(1)靜水壓力靜水壓力按設(shè)計(jì)施工水位標(biāo)高175m取值,最大深度按封底砼頂標(biāo)高161.15m計(jì)算。P靜=γH=10*13.85=138.5kPa(2)流水壓力計(jì)算時(shí)流速按20年一遇標(biāo)準(zhǔn)取值v＝3.8m/s,與基礎(chǔ)橫橋向軸線夾角為α＝10°。由于流水壓力值較小,為簡化計(jì)算,流水壓力按均布考慮(忽略水深的影響),圓弧端按水流與迎水面正交進(jìn)行計(jì)算。側(cè)壁計(jì)算考慮水流夾角。圓弧端:P靜=Kv2ρ/2g=0.6×3.82×10/(2×10)=4.33kPa側(cè)壁:P靜′=Kv2ρsin10°/2g=1.47×3.82×sin10°/2=1.843kPa其中K—橋墩形狀系數(shù),根據(jù)《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》TB10002.1-相關(guān)規(guī)定,圓弧端取0.6,側(cè)壁取1.43。(3)風(fēng)荷載橋區(qū)最大風(fēng)速ν＝26.7m/s,主風(fēng)向西北風(fēng)。風(fēng)荷載按《鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范》TB10002.1-相關(guān)規(guī)定計(jì)算。W=K1K2K3W0=1.1×1.0×1.3×0.446＝0.64kPa其中W0=v2/1.6＝26.72/1.6=446PaK1—風(fēng)載體形系數(shù),取1.1。K2—風(fēng)壓高度變化系數(shù),取1.0。K3—地形、地理?xiàng)l件系數(shù),取1.3。4.1.2鋼圍堰內(nèi)外側(cè)面板采用8mm厚鋼板,板肋間距設(shè)定為0.35m,第一層桁架設(shè)在距封底砼頂0.45m處,標(biāo)高為161.6m,水深13.4,取該處靜水壓力,面板寬度為1m,按5跨連續(xù)梁進(jìn)行驗(yàn)算。(1)均布荷載:Qmax=P靜+P流=13.4×10+4.33=138.33kN/m(2)強(qiáng)度驗(yàn)算:W=1*0.0082/6=0.000011m3σ=M/W=1.358/0.000011/1000=123.45MPa＜[σ]=145MPa故滿足要求。4.1.2.3鋼圍堰內(nèi)外側(cè)板肋∠80×50×8角鋼,間距d＝0.35m,根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》,板肋計(jì)算時(shí)應(yīng)與面板組合計(jì)算,取面板計(jì)算寬度為板肋兩側(cè)各15t,t為面板厚度。面板計(jì)算寬度b=30t=24cm(1)桿件幾何特性:t0=(9.867*2.73+24*0.8*8.4)/(9.867+24*0.8)=6.475I1=62.83+9.867*(6.475-2.73)2=201.21cmI2=24*0.8*0.8*0.8/12+24*0.8*(8.4-6.475)2=72.17cmI=I1+I2=273.38cmW=273.38/6.475=42.22cmS*=24*0.8*(8.4-6.475)+0.8*(8-6.475)2/2=37.89cm3(2)桁架間距及板肋內(nèi)力(MIDAS軟件)計(jì)算:靜水壓力:Pi靜=ρhi流水壓力:P流=4.33KPa桁架間距:L=hi-hi＋1板肋均布荷載:qi=(Pi靜+P流)d桁架間距及板肋內(nèi)力計(jì)算(見下表):桁架間距及板肋內(nèi)力計(jì)算表第i層深度間距靜水壓力流水壓力均布荷載跨中彎距桿端剪力撓度hiLPi靜P流qiMiQif013.850.4138.54.3349.991.0010.000.0000113.450.95134.54.3348.595.4823.080.0009212.511254.3345.275.6622.630.0010311.511154.3341.775.2220.880.0009410.51.11054.3338.275.7921.050.001359.41.1944.3334.425.2118.930.001168.31.2834.3330.575.5018.340.001477.11.3714.3326.375.5717.140.001785.81.4584.3321.825.3415.270.001994.41.4444.3316.924.1411.840.00151031.2304.3312.022.167.210.0006111.80.8184.337.820.633.130.00011210.8104.335.020.402.010.0000130.20.224.332.220.010.220.0000(3)板肋驗(yàn)算:由上表得知各層桁架間板肋的計(jì)算內(nèi)力均滿足以下條件,故安全。Mi＜[M]=W[σ]=42.22*145/1000=6.12kN-mQi＜[Q]=[τ]Id/S*=85*273.38*0.8/37.89/10＝49.06kNf=5ql4/384EI<[f]=L/400m4.1.2(1)各層桁架荷載計(jì)算第i層靜水壓力:Pi靜＝ρhi第i層靜水壓力荷載:Qi靜＝1/3(Pi+1/2Pi-1)(hi-1-hi)+1/3(Pi+1/2Pi+1)(hi-hi+1)第i層圓端流水壓力荷載:qi流＝1/2P2(hi-1-hi+1)第i層側(cè)壁流水壓力荷載:qi流′＝1/2P2′(hi-1-hi+1)第i層圓端均布荷載組合:qi＝Qi靜+Qi流第i層側(cè)壁布荷載組合:qi′＝Qi靜+Qi流′鋼圍堰各層桁架荷載計(jì)算詳見下表。各層水平桁架荷載計(jì)算表第i層標(biāo)高深度靜水壓力桁架均布荷載均布荷載組合hiPi靜qi靜圓端qi流側(cè)壁qi流′圓端qi側(cè)壁qi′0161.1513.85138.51161.5513.45134.589.552.921.2492.4790.792162.512.5125121.714.221.80125.93123.513163.511.5115115.004.331.84119.33116.844164.510.5105109.904.551.94114.45111.845165.69.494103.404.762.03108.16105.436166.78.38395.074.982.12100.0597.197167.97.17188.335.412.3093.7590.648169.25.85877.855.852.4983.7080.349170.64.44461.606.062.5867.6664.181017233039.875.632.4045.5042.2611173.21.81819.334.331.8423.6621003.461.4711.469.4713174.80.222.002.170.924.172.92(2)桁架內(nèi)力計(jì)算根據(jù)上述各層桁架荷載計(jì)算,第2層桁架承受的均布荷載最大,其中直線段qmax=123.51KN/m,圓弧端qmax=125.93KN/m,取兩該層最大跨距的桁架進(jìn)行計(jì)算,受力簡圖如下:直線段桁架受力計(jì)算簡圖圓弧端桁架受力計(jì)算簡圖用MIDAS結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件計(jì)算,桁架各桿件內(nèi)力見下表。桁架桿件內(nèi)力表?xiàng)U號(hào)直線段桁架圓弧端桁架名稱軸力桿端剪力跨中彎矩名稱軸力桿端剪力跨中彎矩1外弦桿78.288-78.288-27.401外弦桿64.018-41.660-7.5822-78.288-78.289-27.40146.700-58.942-15.1783-78.288-78.289-27.401-56.758-71.073-22.068478.288-78.288-27.401-49.377-71.073-8.0255端桿0059.766-35.537-5.5176內(nèi)弦桿-195.72000端桿000739.14400內(nèi)弦桿-28.721008117.4320042.03500939.14400-13.3140010-195.72000端桿00011端桿00000012腹桿262.58600腹桿-102.0810013-262.58600-206.370001487.5290068.7300015-87.52900-67.7910016-87.52900-86.661001787.5290087.8620018-262.58600-199.8940019262.58600(3)直線段桁架桿件驗(yàn)算直線段弦桿采用不等邊角鋼∠160*100*10,A＝25.315cm2,I=668.69cm4,i＝5.14cm,W＝62.13cm3。角鋼與壁板組合截面示意圖如下:截面參數(shù)計(jì)算:A=25.315+24*0.8=44.515cmt0=(25.315*5.14+24*0.8*16.4)/(25.315+24*0.8)=9.997I1=668.69+25.315*(9.997-5.14)*(9.997-5.14)=1265.88cmI2=24*0.8*0.8*0.8/12+24*0.8*(16.4-9.997)2=799.46cmI=I1+I2=2065.34cmW=2065.34/9.997=206.60cmS*=24*0.8*(16.4-9.997)+0.8*(16-9.997)2/2=151.77cm3i=√I/A=6.81cm外側(cè)弦桿拉(壓)彎構(gòu)件強(qiáng)度驗(yàn)算:σ=N/A+M/γxW＝143.9MPa<145Mpa故安全。γx—截面塑性發(fā)展系數(shù),查表γx＝1.05外側(cè)弦桿壓彎構(gòu)件穩(wěn)定驗(yàn)算(2、3號(hào)弦桿):σ=N/φxA+βmxM/γxW(1-0.8N/NEx)=144.96MPa<145Mpa安全。φx—壓桿穩(wěn)定系數(shù)。λx=l/i=20.6,屬c類,查表得φx=0.962βmx—等效彎矩系數(shù),桿件受勻布荷載,取βmx=1NEx—?dú)W拉臨界力。NEx＝π2EA/λx2=21327kN內(nèi)側(cè)弦桿壓桿穩(wěn)定驗(yàn)算:1、4號(hào)桿軸力N=-195.72kN,l＝70cmλx＝l/i=70/6.81=10.3屬c類,查表得φx=0.992σ=N/φxA＝44.32MPa<140Mpa3號(hào)桿軸力N=117.432kN,l＝140cmσ=N/A=26.38MPa<140Mpa腹桿壓桿穩(wěn)定驗(yàn)算12、13、18、19號(hào)桿采用等邊角鋼∠110*110*10,A＝21.261cm2,i＝3.38cm,N=262.586Kn,按壓桿穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算。λx＝l/i=155/3.38=45.9屬b類,查表得φx=0.874σ=N/φxA＝141.31MPa≈140Mpa滿足要求中間腹桿14、15、16、17采用∠90*56*8不等邊角鋼,A＝11.183cm2,i＝1.56cm,N=87.529Kn,按壓桿穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算。λx＝l0/i=155/1.56=99.4屬b類,查表得φx=0.558σ=N/φxA＝140.26MPa＝140Mpa滿足要求(4)圓端段桁架驗(yàn)算直線段弦桿采用鋼環(huán)板,鋼板截面尺寸300*10mm,環(huán)板與壁板組合截面示意圖如下:截面幾何性質(zhì)計(jì)算:A=A1+A2＝30+19.2=49.2cmt0=(30*15+19.2*30.4)/49.2＝21I1=1*30*30*30/12+30*(21-15)*(21-15)=3330cmI2=24*0.8*0.8*0.8/12+19.2*(30.4-21)*(30.4-21)=1698cmI=I1+I2=5028cmW=I/y=5028/21=239.43cmS*=24*0.8*(30.4-21)+1*(30-21)2/2=225.48cm3i=√I/A=10.1cm根據(jù)圓弧端桁架弦桿截面幾何性質(zhì)看出,該桿件承載能力強(qiáng)于直線段弦桿,且各弦桿計(jì)算內(nèi)力小于直線段弦桿,因此不需驗(yàn)算。圓弧端桁架腹桿與面與直線段腹桿截面相同,且各對應(yīng)腹桿內(nèi)力小于直線段腹桿,因此不需驗(yàn)算。4.1.2.5箱柱由翼板、腹板、水平環(huán)和板肋組成。其中翼板厚25mm,腹板厚18mm,水平環(huán)板厚(1)箱柱荷載及內(nèi)力計(jì)算集中荷載:鋼圍堰箱柱中心最大間距為6.75m,箱柱間桁架計(jì)算長度為L=5.6m,各層水平桁架傳來集中力為Fi=qiL。詳見下表各層水平桁架傳來集中荷載計(jì)算表第i層qiLFi第i層qiLFi190.685.60507.82880.345.60449.892120.185.60673.03964.185.60359.413116.845.60654.321042.265.60236.674111.845.60626.281121.185.60118.595105.435.60590.39129.475.6053.06697.195.60544.24132.925.6016.36790.645.60507.57最大靜水壓力:Q靜=P靜B=138.5*1.15=159.3kN/m流水壓力:Q流=P流′B=1.843*1.15=2.12kN/m風(fēng)荷載:Q風(fēng)＝WB＝0.64×1.15＝0.74kN/m封底混凝土及側(cè)壁內(nèi)混凝土澆筑后,剛箱底部封底混凝土以下可作為固定端,圍堰頂部內(nèi)支撐作為剛箱的上支點(diǎn),受力簡圖如下:(2)箱柱截面參數(shù)計(jì)算翼板:I1=(150*2.53/12+150*2.5*(75+1.25)2)*2=4360938cm4翼板板肋:I2=(62.83+9.867*(75-5.27)2)*4＝192156cm4腹板:I3=2*1.8*1503/12=1012500cm4腹板肋:I4=(18.85+9.867*(30-1.25)2)*4=32698cm4截面慣性矩:I=I1+I2+I3+I4=5598292cm4=0.056m4彎曲截面模量:W=I/t=0.056/0.775=0.0723m3截面靜矩:S*=150*2.5*76.25+9.867*(75-5.27)*2+9.867*(30-1.25)*2+2*75*1.8*75/2=40662cm3=0.0407m3(3)強(qiáng)度驗(yàn)算σ=M/W=8658.07/0.0723/1000=119.75MPa<145MPaτ=QS*/(Ib)=4405*0.0407/(0.056*0.036*1000)=88.93Mpa<85Mpa考慮枯水期抽水因此滿足強(qiáng)度要求。4.1.2(1)荷載及內(nèi)力計(jì)算內(nèi)支撐選用ф1000×10mm鋼管。根據(jù)箱柱荷載及內(nèi)力計(jì)算得知內(nèi)支撐承受箱柱上支點(diǎn)傳來壓力F=1765.72kN?？紤]內(nèi)支撐需承受一定的施工荷載,因此內(nèi)支撐按壓彎桿件驗(yàn)算。假定施工荷載P=2.5kPa,則均布荷載為:q=2.5*6.25=15.63kN/m計(jì)算簡圖:桿端彎矩:M=-552.73kN-m桿端剪力:Q= -160.99kN桿端軸力:N=-1765.72kN(2)截面參數(shù)計(jì)算:面積:A=3.14*(1022-1002)/4=317.3cm2慣性矩:I=3.14*(1024-1004)/64=404638cm4慣性半徑:i=√(I/A)=√(404638/317.3)=35.7cm抗彎截面模量:W=I/(D/2)=7934cm3(3)強(qiáng)度驗(yàn)算σ=N/A+M/γxW＝116.23MPa<145Mpa故安全。γx—截面塑性發(fā)展系數(shù),查表γx＝1.15(4)整體穩(wěn)定驗(yàn)算σ=N/φxA+βmxM/γxW(1-0.8N/NEx)=133.29MPa<145Mpa安全。φx—壓桿穩(wěn)定系數(shù)。λx＝l/i=57.7,屬b類,查表得φx=0.819βmx—等效彎矩系數(shù),桿件受勻布荷載,取βmx=1NEx—?dú)W拉臨界力。NEx＝π2EA/λx2=19377kN4.1.3為保證質(zhì)量及加快施工進(jìn)度,雙壁鋼圍堰在工廠分塊加工制做。結(jié)合吊裝設(shè)備能力及船運(yùn)要求確定板件尺寸大小,不宜過大過重(15～20t),太小則影響吊裝進(jìn)度。具體分塊尺寸為:壁板高度方向分為四節(jié),節(jié)高分別為5.5m、4.5m、4.2鋼浮筒平臺(tái)設(shè)計(jì)4.2.1鋼浮筒平臺(tái)主要由鋼浮筒、貝雷梁拼裝而成。鋼浮筒采用直徑2.8m的鉆孔樁鋼護(hù)筒兩端封堵后制成,長度分為9m、13m兩種規(guī)格。在鋼圍堰兩側(cè)直線壁板下分別垂直布設(shè)5根9m長浮筒,浮筒位于圍堰豎向箱柱下(塊件拼縫處),間距6.75m。在鋼圍堰兩圓弧端下順橋向各設(shè)2根31m長浮筒,間距6m,每根由3節(jié)浮筒按照9＋13＋9m形式拼接而成。在鋼圍堰直線壁板兩側(cè)各設(shè)一組貝雷梁(每組2片),將所有浮筒聯(lián)結(jié)成整體,形成鋼圍堰拼裝浮動(dòng)平臺(tái)。5.2.2鋼浮筒平臺(tái)結(jié)構(gòu)驗(yàn)算4.2.2鋼護(hù)筒φ2800×16mm:(9×18＋13×4)×1.104=236.26t封端鋼板:22×2×6.158×0.01×7.85=21.27t貝雷梁:(54×4＋42×4)×0.1=38.4t拼裝墊梁I32b:(54×8＋9×18)×0.05774＝32.3t底節(jié)圍堰:320t其它:30t合計(jì):G=678t總浮力:Fmax=(9×18＋13×4)×6.158＝1318tFmax/G=1318/678=1.94＞K=1.5,故滿足要求。拼裝前每米浮筒排水量:V0=358/(9×18＋13×4)=1.673m3拼裝后每米浮筒排水量:Vmax=678/(9×18＋13×4)=3.168m3根據(jù)弓形面積與弓高關(guān)系式計(jì)算鋼浮筒平臺(tái)吃水深度:S=(πR2/180)arcCOS(R-h)/R-(R-h)√2Rh-h2拼裝前吃水深度:h0=0.89m,拼裝后吃水深度:hmax=1.43m,干弦高度為H=1.37m,滿足要求。4.2.2.2A．拼裝兩塊壁板時(shí)檢算圍堰壁板按照先直線段后圓弧段及直線段按照由中間向兩端對稱的順序進(jìn)行分塊拼裝。在拼裝中部兩塊壁板時(shí),5號(hào)浮筒承受重力W,4號(hào)浮筒承受重力W/2,為保持平衡分別向4號(hào)筒內(nèi)注W/2水量。由于貝雷梁的分配作用,壁板重量由9個(gè)浮筒分擔(dān)。兩塊壁板焊連前,5號(hào)筒吃水深度略大,將兩塊壁板墊平焊連后,將5號(hào)筒上墊板抽出,在浮力作用下,5＃筒相應(yīng)上浮,4、5號(hào)浮筒吃水深度接近。在荷載和浮力的共同作用下,貝雷梁中部向下彎曲,1號(hào)筒與4號(hào)筒間產(chǎn)生吃水深度差為f,為保證安全必須滿足fmax≤[f],因本結(jié)構(gòu)為臨時(shí)結(jié)構(gòu),貝雷梁允許撓度[f]＝L/250計(jì)。(1)貝雷梁撓度驗(yàn)算假定兩塊壁板下的4、5號(hào)3個(gè)浮筒加載后下沉量相同,1～4號(hào)浮筒間貝雷梁按懸臂梁考慮,且在浮力作用下產(chǎn)生向上彎曲,因此各浮筒所產(chǎn)生浮力由4號(hào)筒支點(diǎn)開始向兩端遞減,即分配的荷載遞減。在計(jì)算撓度時(shí)按平均分配荷載驗(yàn)算撓度相對安全。具體計(jì)算如下:壁板每米重:320/130=2.46t/m=24.6kN/m壁板及平衡水重:G1=2W＋W=6.75*24.6*3=498.15kN平均每個(gè)浮筒增加浮力:F=498.15/9=55.35kN在各浮筒浮力作用下貝雷梁各點(diǎn)產(chǎn)生的撓度按公式f=P*x∧2*(3a-x)/3EI或f=P*a∧2*(3x-a)/3E計(jì)算,貝雷梁參數(shù):I=250497cm4,I=2×105MPa,計(jì)算結(jié)果見下表。拼裝兩塊壁板1～3號(hào)浮筒處撓度各浮筒浮力各浮筒距4號(hào)浮筒位置及撓度(mm)①19.5m②13.5m③6.75mF155.35kN68.2737.7510.85F255.35kN37.7522.657.08F355.35kN10.857.082.83(f)合計(jì):1176721貝雷梁端部最大撓度:fmax＝117mm≤[f]＝2L/250=156mm,滿足要求。(2)貝雷梁強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)按各浮筒平均分配浮力計(jì)算貝雷梁的撓度可知,各點(diǎn)的撓度不同,即各浮筒的浮力或分擔(dān)的荷載不同,因此需重新進(jìn)行分配。平均每米浮筒排水量:V1=V0＋△V=1.673+49.815/(9×9)=2.288m3根據(jù)弓形面積與弓高關(guān)系式計(jì)算平均吃水深度:h1=1.12m浮筒的水線寬度:B0=2*√2Rh-h2=2.74由計(jì)算可得平均分配浮力時(shí),水線的寬度基本接近浮筒直徑。為簡化計(jì)算,在分配浮力時(shí)采用平均水線寬度,對浮力分配影響不大。設(shè)1號(hào)浮筒加載后的下沉量為△h,則:F1＝B0L△hγ＝2.74*9.0*△hγ=24.66△hF2=F1+B0L(f1-f2)γ=F1+2.74*9.0*(0.117-0.067)γ=F1+1.23F3=F1+B0L(f1-f3)γ=F1+2.74*9.0*(0.117-0.021)γ=F1+2.37F4=F1+B0Lf1γ=F1+2.74*9.0*0.117γ=F1+2.89γ根據(jù)計(jì)算假定4、5號(hào)3個(gè)浮筒浮力相等,因此可得:F=2F1+2F2+2F3+3F4=9F1+15.87γ=9*24.66△hγ+15.87γ△h=(498.15-158.7)/9*246.6=0.153m則可得:F1＝37.73kN,F2＝50.03kN,F3＝61.43kN,F4＝66.63kN,力計(jì)算簡圖如下:貝雷梁參數(shù):I=250497cm4,W=3579cm3,[M]=788.2kn-m,[Q]=245.2kn,采用4片貝雷梁,拼裝兩塊壁板時(shí)內(nèi)力結(jié)果計(jì)算如下:Mmax=1825.8kn-m＜4[M]=4*788.2=3152.8kn-mQmax=149.19kn＜4[Q]=4*245.2=980.8kn故安全B、拼裝四塊時(shí)各浮筒的浮力計(jì)算:在拼裝中部四塊壁板時(shí),先將4號(hào)浮筒內(nèi)平衡水抽出,為保持平衡分別向兩側(cè)3號(hào)筒內(nèi)注W/2水量。再進(jìn)行對稱拼裝。則已拼壁板重:G2=4W＋W=6.75*24.6*5=830.25kN平均每個(gè)浮筒增加浮力:F=830.25/9=92.25kN在各浮筒浮力作用下貝雷梁各點(diǎn)產(chǎn)生的撓度計(jì)算結(jié)果見下表。拼裝四塊壁板1～2號(hào)浮筒處撓度各浮筒浮力各浮筒距4號(hào)浮筒位置及撓度(mm)①19.5m②13.5mF192.25kN39.8912.06F292.25kN12.064.72(f)合計(jì):5217貝雷梁端部最大撓度:fmax＝52mm≤[f]＝2L/250=110mm,滿足要求。(2)貝雷梁強(qiáng)度驗(yàn)算貝雷梁端部最大撓度:fmax＝52mm≤[f]＝2L/250=110mm,滿足要求。(2)貝雷梁強(qiáng)度驗(yàn)算根據(jù)上述計(jì)算貝雷梁的撓度,對1、2號(hào)浮筒的浮力重新進(jìn)行分配。平均每米浮筒排水量:V1=V0＋△V=1.673+83.3/(9×9)=2.根據(jù)弓形面積與弓高關(guān)系式計(jì)算平均吃水深度:h1=1.浮筒的水線寬度:B0=2*√2Rh-h2=2.79由計(jì)算可知,平均分配浮力時(shí)水線的寬度基本接近浮筒直徑。為簡化計(jì)算,在分配浮力時(shí)采用平均水線寬度,對浮力分配影響不大,且偏于安全。設(shè)1號(hào)浮筒拼裝四塊壁板后下沉量為△h,則:F1＝B0L△hγ＝2.79*9.0*△hγ=25.11△hF2=F1+B0L(f1-f2)γ=F1+2.79*9.0*(0.052-0.017)γ=F1+0.879F3=F1+B0Lf1γ=F1+2.79*9.0*0.052γ=F1+1.306γ假定3、4、5號(hào)5個(gè)浮筒浮力相等,則:F=2F1+2F2+5F3=9F1+15.87γ=9*24.66△hγ+8.288△h=(830.25-82.88)/9*251.1=0.33m則:F1＝82.86kN,F2＝91.65kN,F3＝95.92kN,計(jì)算簡圖如下:貝雷梁參數(shù):I=250497cm4,W=3579cm3,[M]=788.2kn-m,[Q]=245.2kn,采用4片貝雷梁,拼裝四塊壁板時(shí)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果如下:Mmax=1757.96kn-m＜4[M]=4*788.2=3152.8kn-mQmax=174.51kn＜4[Q]=4*245.2=980.8kn故安全檢算結(jié)論:根據(jù)計(jì)算最大彎矩和最大剪力小于貝雷梁允許彎矩和允許剪力,因根據(jù)分配后的浮筒浮力計(jì)算最大撓度一定小于按平均分配荷載計(jì)算的最大撓度,因此結(jié)構(gòu)的剛度滿足要求。4.3鋼浮筒平臺(tái)制做拼裝4.3.1用于深水基礎(chǔ)的的鉆孔樁鋼護(hù)筒焊接質(zhì)量能滿足浮筒的要求,因此可直接用來制成鋼浮筒。在每節(jié)浮筒中部(壁板下)設(shè)置一道米字型角鋼支撐,避免在吊裝壁板時(shí)產(chǎn)生局部變形。浮筒的兩端采用10mm厚鋼板焊接封堵,封堵前將注水管及排氣管按要求設(shè)置。鋼浮筒下水前均進(jìn)行密閉性試檢驗(yàn)。試驗(yàn)前在注水管及出氣管上分別安裝上截止閥,在出氣管上安裝上氣壓表,并與空壓機(jī)接通,然后進(jìn)行充氣打壓試驗(yàn)。本工程選定的圍堰下水地點(diǎn)水深為6m,工作壓力確定為0.1MPa,試驗(yàn)壓力按不小于工作壓力的1.5倍考慮,充氣排水打撈時(shí)壓力,試驗(yàn)壓力確定為1.0MPa。檢驗(yàn)時(shí)達(dá)到試驗(yàn)壓力即停止充氣,關(guān)閉閥門斷開與空壓機(jī)的連接管,10分鐘后觀察壓力表讀數(shù)不下降即為合格。如讀數(shù)下降說明局部漏氣,用皂液進(jìn)行檢漏,查出漏氣點(diǎn),進(jìn)行處理后再進(jìn)行檢驗(yàn)。4.3.2本工程加工制做基地設(shè)在嘉陵江東岸,為方便運(yùn)輸,鋼浮筒平臺(tái)及底節(jié)圍堰的拼裝地點(diǎn)選擇在東岸施工棧橋的下游。在東岸拼裝不影響靠近西岸的81＃墩位處進(jìn)行承臺(tái)基礎(chǔ)水下爆破開挖作業(yè)。鋼浮筒分成四個(gè)組塊進(jìn)行拼裝。兩側(cè)直線段壁板下各5根9m長浮筒為A組塊,兩個(gè)圓弧端壁板下各2根31m長浮筒為B組塊。A組塊拼裝時(shí),在浮筒兩端封端板中上部設(shè)置一道水平連接桿([22槽鋼),將5根浮筒按設(shè)計(jì)間距連接成整體,兩根浮筒之間設(shè)置水平交叉拉桿(鋼筋Φ25),使組塊A形成水平穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。組塊B長浮筒按9＋13＋9m順序連接,連接方式為法蘭栓接,在長浮筒封端板中部設(shè)置水平連接桿([22槽鋼),將兩根浮筒按設(shè)計(jì)間距連成一體,在兩根浮筒之間設(shè)置三處水平交叉拉桿。拼裝好的組塊用鋼絲繩臨時(shí)系于棧橋的鋼管樁上及岸上錨樁上,全部完成后將四個(gè)組塊連接成整體,并利用錨碇系統(tǒng)進(jìn)行固定。在拼好的鋼浮筒上放出鋼圍堰的輪廓尺寸線,據(jù)此確定貝雷梁的安裝位置。兩組貝雷梁對稱布置于直線壁板的內(nèi)外側(cè),每組貝雷梁由兩片組成,中心間距0.9m,兩片之間每隔3m設(shè)一道橫向垂直支撐架,上弦每隔3m設(shè)置一片水平支撐架。貝雷梁下弦用槽鋼與鋼浮筒扣連。在壁板兩側(cè)與貝雷梁之間鋪設(shè)1.4.2.在選擇確定的圍堰拼裝地點(diǎn)進(jìn)行定位,定位利用上游的棧橋樁作為主錨,兩側(cè)各設(shè)兩個(gè)岸錨和兩個(gè)水錨。岸錨必須設(shè)置在拼裝期最高水位線以上,在選定位置開挖2個(gè)4m3的錨坑并灌注C25砼,在砼中埋設(shè)I32工字鋼作為錨樁。江側(cè)邊錨設(shè)置2個(gè)8t霍爾式鐵錨,用35t浮吊進(jìn)行拋錨。鋼浮筒平臺(tái)拼裝完成后,用錨碇系統(tǒng)進(jìn)行定位,保證底節(jié)圍堰在拼裝過程中不隨意移動(dòng)。4.4拼裝墊梁鋪設(shè)鋼套箱圍堰兩側(cè)直線壁板下各設(shè)置兩組墊梁,墊梁中心間距1.5m。每組墊梁由兩根工字鋼I32b組成,中心間距0.3m,用10mm鋼板進(jìn)行連接。墊梁段在岸上分段加工,運(yùn)至平臺(tái)上進(jìn)行接長,整體定位調(diào)平后,用鐵件與鋼護(hù)筒扣連。鋼套箱圍堰兩端圓弧壁板下各設(shè)置9根墊梁,墊梁長7.5m,間距2.0m,采用I32b工字鋼,用鐵件與鋼護(hù)筒扣連。全部墊梁必須在同一平面上,保證底節(jié)圍堰順利拼裝。4.5底節(jié)圍堰拼裝在拼裝墊梁上放出鋼圍堰的輪廓尺寸線。拼裝鋼圍堰底節(jié)時(shí),按照先直線后圓弧的順序進(jìn)行,直線段由中部向兩端對稱拼裝,合攏塊設(shè)在兩端圓弧段的中部。直線段塊件拼裝時(shí),在壁板重力和浮力的共同作用下,平臺(tái)(貝雷梁)中部向下彎曲,兩端上翹;一側(cè)壁板拼裝后浮筒下沉,另一側(cè)浮筒因此而上浮,因此在拼裝壁板時(shí),按照計(jì)算經(jīng)過向未加載的浮筒注水或壓重的方式,減少彎曲并基本達(dá)到整體平衡。壁板吊上平臺(tái)后,用5t倒鏈進(jìn)行精確定位及垂直度校正,用千斤頂支頂加支墊的方式進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整。中間兩塊壁板吊上平臺(tái)后,經(jīng)過向兩端浮筒注水使三個(gè)承力浮筒基本平衡,精確調(diào)整并將兩塊壁板焊連后,即排除平衡水,再進(jìn)行下一塊吊裝。圓弧段拼裝時(shí),根據(jù)合攏塊的實(shí)際尺寸進(jìn)行放線,攏口尺寸比合攏塊略大5～10mm,嚴(yán)格控制攏口兩側(cè)的塊件拼裝的垂直度,保證攏口上下尺寸一致。合攏塊吊裝時(shí),保持緩慢垂直插入,中途發(fā)生插入困難時(shí),不得強(qiáng)行下插,避免卡死,待查明原因處理解決后再重新插入。底節(jié)拼裝完成后,嚴(yán)格檢查所有焊縫的質(zhì)量,并進(jìn)行滲透性檢驗(yàn),確認(rèn)合格后,方可進(jìn)行下水作業(yè)。為防止底節(jié)下水時(shí)由于局部不均衡下沉產(chǎn)生變形,采取臨時(shí)加強(qiáng)措施,即在四個(gè)角部采用630×10mm螺旋鋼管,設(shè)置臨時(shí)加強(qiáng)斜撐桿,增強(qiáng)圍堰的整體性和直線段壁板的側(cè)向穩(wěn)定性。4.6底節(jié)圍堰下水4.為保證底節(jié)圍堰下水后,鋼浮筒平臺(tái)打撈及底節(jié)圍堰自浮后接高拼裝同時(shí)進(jìn)行,下水地點(diǎn)應(yīng)離開墩位,具體地點(diǎn)選擇在墩位下游附近。底節(jié)圍堰在東岸拼裝完成后,嘉陵江井口段封航2小時(shí),用2艘400t拖輪將底節(jié)圍堰和平臺(tái)浮運(yùn)到西岸,在墩位下游約30m處用水錨和岸錨定位。下水地點(diǎn)水深需滿足下列條件:H＞D+h2+h3,其中:D—鋼護(hù)筒直徑,h2—拼裝墊梁高度,h3—圍堰自浮吃水深度。81＃墩圍堰下水地點(diǎn)水深5～6.5m。由于橋址處河床基巖裸露,因此對圍堰下水范圍內(nèi)河床進(jìn)行詳細(xì)探查,避免局部存在突出巖石影響圍堰下水。4.6底節(jié)鋼圍堰下水時(shí),先對A組塊平臺(tái)10根鋼浮筒分兩批對稱注水下沉,當(dāng)鋼浮筒下沉量大于平臺(tái)整體下沉量時(shí),即可將鋼浮筒抽離。然后再對B組塊平臺(tái)鋼浮筒注水下沉,底節(jié)圍堰自浮后,將B組塊平臺(tái)注水沉至水底。具體施工流程如下:施工準(zhǔn)備→安裝注水系統(tǒng)→A組①號(hào)筒注水抽離→②號(hào)筒注水抽離A組塊和拆除貝雷梁→安裝附加浮筒→④號(hào)筒注水→附加筒注水→③號(hào)筒注水和B組平臺(tái)脫離。4.6.注水下沉系統(tǒng)由進(jìn)水管、出氣管、水泵、閥門、集中控制柜組成。進(jìn)水及出氣管道分別設(shè)在鋼浮筒兩端,并貼近浮筒頂面處安裝控制閥門。進(jìn)水管伸入浮筒內(nèi)底部,出氣管用軟管引至圍堰壁板上部固定。水泵采用小型潛水泵,懸掛設(shè)在圍堰的外側(cè),在水泵出水管處設(shè)閥門,然后用軟管與浮筒進(jìn)水管連接,軟管留足浮筒下沉所需長度?？刂乒癜卜庞诠ぷ鞔?柜內(nèi)設(shè)12水泵控制開關(guān),并與水泵、管道對應(yīng)編號(hào)。鋼浮筒平臺(tái)注水前,對注水系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試,檢查各臺(tái)水泵單位時(shí)間的出水量,并據(jù)此對水泵出口處的控制閥開啟程度進(jìn)行調(diào)節(jié),全部調(diào)試達(dá)到一致后進(jìn)行標(biāo)記。4.底節(jié)鋼圍堰下水時(shí),對鋼浮筒A組塊平臺(tái)10根鋼浮筒分兩批對稱注水下沉后,在鋼浮筒自浮狀態(tài)下抽離。第一批將①號(hào)鋼浮筒4根抽離。施工時(shí)將注水管與浮筒的進(jìn)水口連接,準(zhǔn)備就緒后同時(shí)水泵進(jìn)行對稱注水。注水過程中根據(jù)計(jì)算的干弦高度大致確定注水量,當(dāng)接近達(dá)到計(jì)算注水量時(shí)暫停,解除鋼浮筒與平臺(tái)墊梁等的相關(guān)連接,再開始注水,并注意觀察浮筒脫離情況,當(dāng)間隙滿足抽出要求時(shí)(約3cm)即停止注水。將浮筒進(jìn)水口和出氣口處閥門關(guān)上,摘除管道后,由人工將浮筒緩慢推出,用小型機(jī)動(dòng)船將浮筒拖到岸邊。第二批將②號(hào)鋼浮筒6根抽離。與第一批注水方法基本相同。在接近達(dá)到脫離計(jì)算注水量暫停時(shí),將貝雷梁拆除吊至工作船上,墊梁與浮筒連接不解除,將平臺(tái)梁在靠近③號(hào)浮筒處截?cái)?然后繼續(xù)注水,脫離后用小型機(jī)動(dòng)船將每側(cè)3個(gè)浮筒及墊梁一道拉出,然后整體浮運(yùn)至岸邊。鋼浮筒注水過程每20分鐘測量一次圍堰角部頂面標(biāo)高,用閥門及水泵開關(guān)進(jìn)行注水量控制,保證平臺(tái)下沉過程基本保持平穩(wěn)。4.底節(jié)圍堰下水是將浮平臺(tái)兩端的B組塊平臺(tái)浮筒注水下沉,使圍堰入水達(dá)到自浮。B組塊由兩根31m長浮筒組成,每根浮筒由3節(jié)互不相通的浮筒按9＋13＋9m的方式拼接而成。每根浮筒兩端的③號(hào)浮筒安裝注水及排氣管道時(shí),由于在打撈時(shí)還需再用,因此采用高壓膠管,其長度必須滿足浮筒沉入水底后能與工作船上的打撈系統(tǒng)管道相接,并留有一定余長。中間浮筒抽離后兩端B組塊浮筒提供的總浮力為764t,余下的B組塊平臺(tái)和底節(jié)圍堰總重約為510t,加注約254t水即可達(dá)到平衡。為保持圍堰平穩(wěn)入水,采用向中間④浮筒注水的方法,達(dá)到浮力與重量平衡點(diǎn)。底節(jié)圍堰下水分五個(gè)步驟:第一步:A組塊浮筒全部抽離后,在B組塊兩端各安裝一根長10m、直徑為1.2m的附加浮筒,附加浮筒與③號(hào)浮筒連接。4根附加浮筒自重12t,提供浮力46t,主要用于圍堰底板至主浮筒高度范圍提供浮力過渡。第二步:向中間④號(hào)浮筒注水下沉。當(dāng)B組塊平臺(tái)浮筒頂面入水時(shí)(注水約250t)即停,關(guān)閉浮筒上進(jìn)水及排氣閥門,撤除水泵等。第三步:對稱向附加浮筒注水。此過程采取緩慢間隔注水,每隔5～10分鐘停頓觀測一次圍堰頂面水平及下沉量,不平衡時(shí)并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,當(dāng)圍堰底隔板入水后,總浮力增長較快,附加浮筒失去作用,因此可關(guān)閉進(jìn)水及排氣閥門,撤除水泵等。第四步:向兩端③號(hào)浮筒注水使圍堰自浮。從圍堰底隔板入水時(shí)起,注水下沉過程是體系內(nèi)重量和浮力同步增加的過程,即隨著浮筒內(nèi)的重量不斷增加,底節(jié)圍堰浮力也等量增加,系統(tǒng)的浮力和重量始終保持平衡。當(dāng)圍堰下沉至自浮深度時(shí),浮筒再適量注水,使平臺(tái)脫離后即可停止注水,同時(shí)關(guān)閉進(jìn)水及排氣管上端閥門,平臺(tái)沉落至水底。底節(jié)圍堰下水作業(yè)完成后,將③號(hào)浮筒進(jìn)水及排氣管上端移到工作船上,拆除水泵,清理現(xiàn)場,為圍堰移位作準(zhǔn)備。第五步:底節(jié)圍堰移位。底節(jié)圍堰與靠岸一側(cè)的浮吊綁定,利用上游的既有橋墩作主錨,將浮吊上的卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩系于橋墩上,解除底節(jié)圍堰的錨繩,然后將底節(jié)圍堰及浮吊一同牽引到墩位處。安裝錨碇系統(tǒng)后,解除與浮吊的連接,定位后進(jìn)行上節(jié)圍堰拼裝。4.底節(jié)鋼圍堰浮運(yùn)離開下水地點(diǎn)后即可進(jìn)行充氣排水浮升作業(yè)。充氣排水浮升系統(tǒng)由進(jìn)氣管、出水管、空壓機(jī)、分氣缸、閥門、氣壓表、控制柜組成。打撈時(shí)用空壓機(jī)向B組塊兩端的4個(gè)③號(hào)浮筒充氣排水,使其平臺(tái)整體上浮。施工步驟如下:進(jìn)氣管安裝:將兩臺(tái)空壓機(jī)的出氣管用高壓膠管分別與4個(gè)③號(hào)浮筒的充氣管連接,充氣管利用③號(hào)浮筒注水時(shí)的D25進(jìn)水管。安裝好經(jīng)校驗(yàn)合格的壓力表。排水管安裝:排水管利用③號(hào)浮筒注水時(shí)的D32排氣管,在其上端接1.5m長的鋼管,鋼管固定在工作船上的支架上,鋼管出口設(shè)45度彎管,可將水排至船外。充氣排水:充氣排水系統(tǒng)安裝完畢后,將空壓機(jī)的排氣量放在低檔位后啟動(dòng)空壓機(jī),檢查系統(tǒng)的運(yùn)行情況,確認(rèn)排水管有氣體噴出后,將空壓機(jī)的排氣量由低檔逐步向高檔位調(diào)節(jié),直到排水管噴水。當(dāng)出水壓力過大時(shí),可適當(dāng)調(diào)低風(fēng)壓。隨著浮筒內(nèi)的排出水量大于平臺(tái)總重量時(shí),平臺(tái)便整體上浮,直至平臺(tái)漏出水面0.5m左右即可停止。停止充氣排水后,用機(jī)動(dòng)小船將浮平臺(tái)拖至岸邊,用水泵將水排出浮筒,然后將平臺(tái)解體運(yùn)送上岸,浮筒復(fù)原后用于鉆孔樁施工。4.4.6.底節(jié)圍堰自重:W＝320t雙壁圍堰隔艙面積:S＝(131-1.5×22)×1.5＝147m2自浮時(shí)入水深度:H＝W/S＋h＝320/147＋1＝2.17＋1=3.17mh—底板至圍堰底的高度。4.6.7.各工況詳細(xì)計(jì)算見下表:工況總重量根數(shù)nW(t)m2)678.01318.02142.991.37443.6634.41096.31782.591.23665.5568.9763.81241.570.84貝雷梁及墊梁-56.5512.4763.81242.031.02增附加筒12.8524.8763.81241.930.98239763.8763.81240.000附加筒46.8810.6810.61240-1.03201130,61130,61240-3.17-320810.6810.61240-3.17810.6810.6附加浮筒入水提供46.8t浮力。抽離鋼浮筒重:Gi=(9.0×1.104＋0.97)×n＝10.91n剩余總重:Wi=W-ΣGi剩余浮筒浮力:Fi=F-6.158×9×Σn=F-55.42×Σn剩余浮筒水上面積:V=(Fi-干弦高度按公式V=(πR2/180)arcCOS(R-h)/R-(R-h)√2Rh-h2計(jì)算。附加浮筒的重量:P＝10×1.21π×0.01×7.85×4＝12t附加浮筒體積:V=10*0.61*0.61π×4＝46.8m34.6.7.兩批浮筒抽離后,兩側(cè)壁板跨度達(dá)到40.5m,因此必須對壁板進(jìn)行檢算。底節(jié)壁板面板厚度為8mm,水平環(huán)板為∠160×100×10角鋼,封底鋼板厚度為10mm。其中角鋼A=25.8cm2,iy=2.5cm,Iy=192cm4,按簡支梁計(jì)算。(1)底節(jié)壁板截面參數(shù):面板:I1=2*0.8*5003/12+2*500*0.8*322=17485867cm4封底板:I2=150*1.03/12+150*1.0*1182=2089cm角鋼:I3=192*12+2*25.8*(692+1642+2642+262+1212+1962)=8004742cm截面慣性矩:I=I1+I2+I3=25492698彎曲截面模量:W=I/t=25492698/218=116939cm截面靜矩:S*=2*282*0.8*141+2*25.8*(70+165+265)=89419cm(2)內(nèi)力計(jì)算壁板自重:q=24.6kN/m跨中彎矩:M=qL2/8=24.6*40.5*40.5/8=5043.8kN-m桿端剪力:Q＝qL/2=24.6*40.5/2=498.2kN(3)強(qiáng)度及撓度驗(yàn)算σ=M/W=5043.8*1000/116939=43.13MPa<145MPaτ=QS*/(Ib)=498.2*89419*10/(25492698*2*0.8)=10.92Mpa<85Mpaf=5ql∧4/384EI=5*24.6*1000*40.5∧4/384*2*25492698=16.9mmf=16.9mm≤[f]=L/400=40.5*1000/400=101mm故安全4.7圍堰拼接下沉圍堰底節(jié)在墩位處進(jìn)行初步定位后,用35t浮吊進(jìn)行上層拼接。拼接時(shí)仍按照先直線后圓弧的順序進(jìn)行,直線段由中部向兩端對稱拼裝,合攏塊設(shè)在兩端圓弧段的中部。拼接時(shí)先將隔內(nèi)按照上節(jié)壁板的重量向隔內(nèi)注水,第一塊吊裝的上層板處不注水,吊裝第一塊壁板加載后,再將其相臨隔倉按上層壁板重量將水排除,然后進(jìn)行吊裝。第二節(jié)拼裝完成并經(jīng)密閉性檢查合格后,注水下沉至圍堰頂面高于水面不小于1.0m。下沉后收緊錨繩進(jìn)行重新定位,再按上述方法拼裝第三節(jié)。吊裝過程經(jīng)過對隔倉內(nèi)注水或排水保持下節(jié)圍堰的平衡。當(dāng)圍堰拼接高度超過水深1.0m時(shí)(三節(jié)拼裝后),即進(jìn)行下沉著床。下沉至底部距河床0.2～0.5m時(shí),利用錨碇系統(tǒng)及浮吊的主錨卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行精確定位后,進(jìn)行緩慢注水下沉著床,著床過程中隨時(shí)測定其位置,并進(jìn)行必要調(diào)整,保證著床后其精度滿足設(shè)計(jì)要求。著床完成后檢查圍堰底部與河床接觸情況,確認(rèn)上部加載后圍堰不會(huì)發(fā)生傾斜,否則須對圍堰懸空部分采取必要的支墊措施后,再進(jìn)行上層單臂圍板拼接。為避免著床完成后水位上升引起圍堰上浮,在圍堰的外壁相同高于近期常水位線約1.0m,每個(gè)壁倉開一個(gè)100mm圓孔,繼續(xù)注水至開孔標(biāo)高,當(dāng)水位超過開孔標(biāo)高時(shí),雙壁鋼圍堰各倉的水位與河水位同時(shí)上漲,保證圍堰的穩(wěn)定。4.8鉆孔平臺(tái)安裝及插打鋼護(hù)筒鉆孔平臺(tái):鉆孔樁施工平臺(tái)由鋼護(hù)筒、貝雷梁組(每組2片)及平臺(tái)面組成,貝雷梁兩端支承在圍堰鋼箱柱上,中部支承在插打完成的鋼護(hù)筒加焊的牛腿上?？紤]運(yùn)輸方便鉆孔平臺(tái)面標(biāo)高與棧橋面標(biāo)高一致,平面面尺寸為50×27m,用I32工字鋼分配梁及10mm導(dǎo)向架設(shè)置:鋼護(hù)筒插打?qū)蚣苡上虏烤旨芘c上部平臺(tái)井字架組成。下部井字架由I40橫向工字鋼I40及縱向I32槽鋼組成,上部采用I32工字鋼構(gòu)成,導(dǎo)向架高度(上下層間距)為8m。施工流程:下部井架→貝雷梁組→縱向剪刀撐→分配梁→面板→上部井字架→插打鋼護(hù)筒。4.9雙壁鋼圍堰封底封底砼要求:按抗浮計(jì)算確定厚度為2.5m。鋼圍堰封底采用水下灌注C30混凝土,砼塌落度為22～26cm,且緩凝時(shí)間不少于10小時(shí),要求具有良好的合易性和擴(kuò)展度,達(dá)到或接近達(dá)到”自流平”。砼制備及輸送:砼產(chǎn)量及運(yùn)達(dá)現(xiàn)場不少于45～50m3/h,現(xiàn)場灌注封底混凝土采用泵送。攪拌設(shè)備、發(fā)電機(jī)及輸送泵等設(shè)備均有備用,確保了混凝土供應(yīng)量及連續(xù)灌注。雙壁內(nèi)灌注砼:從各鋼箱柱內(nèi)插入導(dǎo)管灌注水下砼,灌注高度達(dá)到承臺(tái)頂標(biāo)高,砼經(jīng)過腹板開孔,將底節(jié)圍堰封底鋼板以下部分充滿砼,增強(qiáng)圍堰與河床的附著力。在圍堰雙壁內(nèi)灌注水下砼,高度至承臺(tái)頂,增強(qiáng)圍堰下部剛度。圍堰內(nèi)封底砼:考慮混凝土流動(dòng)半徑及護(hù)筒壁的阻擋等因素,每個(gè)導(dǎo)管控制25～30m2面積,用2根導(dǎo)管接力灌注,確保了封底混凝土均勻上升。灌注過程控制:導(dǎo)管距河床不大于30cm,第一斗灌注后將導(dǎo)管適當(dāng)下落,保證導(dǎo)管埋入砼。在灌注混凝土的過程中,隨時(shí)測量下灰導(dǎo)管口附近的混凝土頂面標(biāo)高,確保導(dǎo)管埋深,避免混凝土”洗澡”。均勻布置觀測點(diǎn),隨時(shí)測量砼灌注高度,保證砼高度不出現(xiàn)超高或不足現(xiàn)象。為保證在鉆孔施工振動(dòng)力重復(fù)作用及洪水重復(fù)沖擊作用下,圍堰與封底砼間不產(chǎn)生裂隙,底節(jié)圍堰拼裝時(shí),在封底砼高度范圍內(nèi)的鋼圍堰內(nèi)壁上,利用圍堰制做的下角料加焊兩層型鋼錨固筋(長0.7～1.0m,水平間距1.0m左右),使封底砼與圍堰壁間的粘結(jié)力得到了加強(qiáng),避免了滲漏現(xiàn)象的發(fā)生。4.10主要防洪措施本圍堰施工完畢即進(jìn)入汛期,圍堰將經(jīng)歷多次洪水的沖擊,為確保圍堰安全度汛,并確保封底砼抽水后不出現(xiàn)滲漏,采取以下措施。加強(qiáng)圍堰的內(nèi)部支撐:由樁基為梅花形布置,且樁距較小,順橋向鋼護(hù)筒間隙僅0.53m,鋼管水平支撐在鉆孔樁施工完畢前暫不能安裝,因此利用鋼護(hù)筒導(dǎo)向架的井字形網(wǎng)格作為圍堰內(nèi)部的水平支撐,在鋼護(hù)筒安裝完畢后,將導(dǎo)向架與鋼護(hù)筒焊聯(lián),封底后,由封底砼、鋼護(hù)筒、中部井字支撐和上部平臺(tái)形成完整的圍堰內(nèi)部支撐系統(tǒng)。加強(qiáng)底部的附著力:由于81＃墩基底已提前爆破開挖,圍堰按無刃腳設(shè)計(jì),且底部設(shè)置1.0m開口段,圍堰著床后,即經(jīng)過豎向箱柱灌注圍堰壁板底部封底砼,使圍堰底部固于基巖上。圍堰內(nèi)部基底爆破開挖地段將松散爆碴盡量清除干凈,增強(qiáng)封底砼與基巖的附著力。防沖刷措施:在圍堰上游靠江一側(cè)角部基巖局部凹坑用爆碴填平至基底,為防止汛期急流將其掏空造成封底砼破裂,圍堰著床后,在圍堰上游及靠江側(cè)拋緊貼圍堰壁板填約500m3片石,形成防沖刷石壩,石壩上寬不小于5.0m,高于圍堰底部1.0m。加強(qiáng)圍堰內(nèi)壁與封底砼的粘結(jié)力。在洪水頻繁的沖擊下,以及鉆孔樁施工過程中平臺(tái)傳給圍堰壁板的震動(dòng)力的作用下,封底砼與圍堰壁板間易產(chǎn)生裂隙而造成封底失效。因此在底節(jié)圍堰拼裝完成后,利用圍堰制做下腳料(短型鋼),在封底砼高度范圍內(nèi),焊接兩層聯(lián)接鐵件,間距0.5左右,增強(qiáng)圍堰內(nèi)壁與封底砼的粘結(jié)力。5.主要材料、設(shè)備主要設(shè)備及材料配置表表4序號(hào)材料設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)單位數(shù)量備注1浮筒自制m214利用2.8m鋼護(hù)筒2貝雷梁t128租用3墊梁I32工字鋼t844浮吊35t臺(tái)15工作船400t艘26空壓機(jī)(變頻)DVA-15A臺(tái)20.68-1.7m3/min,風(fēng)壓7bar7水泵QDX10-18-1.5臺(tái)12用于A組塊、B組中浮筒8閥門D40個(gè)229閥門D32個(gè)2610軟管D40m20011膠管D40m240A組塊端浮筒進(jìn)水管12高壓膠管D32m120A組塊端浮筒出氣管13電纜3×6mm2m60014千斤頂20t個(gè)66.勞力組織主要?jiǎng)诹M織表表5序號(hào)名稱人員數(shù)量備注1指揮2含指揮1、總工12技術(shù)3施工放線、技術(shù)交底及檢查3安全質(zhì)量24起重工45電焊工126電工27普工108浮吊司機(jī)2租賃浮吊單位人員9水手4租賃浮吊單位人員合計(jì)417.安全質(zhì)量控制措施(1)遵守水上施工的各項(xiàng)安全規(guī)章制度,進(jìn)入施工現(xiàn)場必須戴安全帽,水上作業(yè)必須穿救生衣。在水上工作船上、浮平臺(tái)上、已拼裝的圍堰上必須配備足夠的救生圈,水上施工工地內(nèi)設(shè)置小型機(jī)動(dòng)船用于救生。(2)注意收集天氣變化情況,風(fēng)力大于5級(jí)時(shí)及大雨天氣不得進(jìn)行水上作業(yè)。與上游水文站建立日常的工作聯(lián)系,每天收集本地區(qū)嘉陵江水位變化情況及預(yù)報(bào)。(3)編制水上施工安全事故應(yīng)急預(yù)案及汛期防洪預(yù)案,并進(jìn)行水上事故救生應(yīng)急演練。(4)圍堰面板均采用水平拼接,盡量不在箱柱中部設(shè)豎向拼接縫,豎向接縫均設(shè)在與箱柱連接處,在距箱柱0.5m范圍內(nèi),水平環(huán)板與面板及箱柱均采用滿焊,不得間隔焊。底節(jié)圍堰四個(gè)角部用[10進(jìn)行包角,加強(qiáng)角部豎向焊縫,提高抵抗不均勻下沉產(chǎn)生不利影響的能力。(5)所有鋼浮筒均必須進(jìn)行密閉性試驗(yàn),檢驗(yàn)合格后方可使用。每節(jié)圍堰拼接完成后都必須進(jìn)行焊縫滲透性試驗(yàn),確保圍堰不滲漏。(6)貝雷梁是將若干個(gè)浮筒組成整體施工浮平臺(tái)的關(guān)鍵構(gòu)件,因此必須加強(qiáng)貝雷梁與浮筒聯(lián)結(jié)的焊接質(zhì)量檢查,以保證浮力的有效傳遞。(7)鋼浮筒施工平臺(tái)的制做和安裝,必須嚴(yán)格控制各部件制做和拼裝尺寸的精度,保證浮平臺(tái)自重整體對稱、提供的浮力對稱。底節(jié)圍堰拼裝前,必須以平臺(tái)的對稱線為基線進(jìn)行精確施工放線,安裝時(shí)精確對位,拼裝完成后保證整個(gè)系統(tǒng)的對稱和平衡。(8)底節(jié)圍堰拼裝過程中,要經(jīng)過注水或配重始終保持整體受力基本平衡,不得嚴(yán)重偏載,(9)注水系統(tǒng)和充氣排水系統(tǒng)的水表、壓力表必須校驗(yàn)合格后方可使用。系統(tǒng)管道連接必須牢固,做到不漏水、不漏氣。風(fēng)壓管道系統(tǒng)必須采用專用聯(lián)結(jié)件連接,確保在施工過程中不脫管、不漏氣。(10)在圍堰下水過程中,必須嚴(yán)格按照施工流程、操作步驟進(jìn)行作業(yè),統(tǒng)一指揮,嚴(yán)格按照”對稱注水、加強(qiáng)觀測、及時(shí)調(diào)整、保持平衡”原則進(jìn)行控制作業(yè),確保底節(jié)圍堰安全順利下水。8.效益分析采用鋼護(hù)筒制做浮筒施工平臺(tái)拼裝雙壁鋼圍堰,主要是利用后期水上鉆孔樁施工所用的材料和構(gòu)件,加工拼裝成大型鋼圍堰施工平臺(tái),圍堰下水及平臺(tái)上浮均采用常見的小型設(shè)備,操作簡單,工期短,工程成本相對較低。經(jīng)過對浮筒施工平臺(tái)拼裝雙壁鋼圍堰方案、駁船平臺(tái)拼裝圍堰方案、碼頭拼裝圍堰方案所消耗的機(jī)械費(fèi)、材料費(fèi)和人工費(fèi)進(jìn)行量化對比分析,略去相同因素具體分析,經(jīng)濟(jì)上取得較好的成效。詳見下表。浮筒施工平臺(tái)拼裝圍堰經(jīng)濟(jì)效益分析表表6序號(hào)費(fèi)用名稱單位數(shù)量單價(jià)費(fèi)用備注一、浮筒平臺(tái)拼裝方案1浮筒鋼浮筒封端板制安費(fèi)t2380025200加工、安裝、吊運(yùn)費(fèi)鋼板及角鋼耗材t23×0.542005292050％回收利用2平臺(tái)組裝拆除t346300103800含定位系統(tǒng)鋼材[16t1.8*0.34350235070％回收利用貝雷梁租用t39300×235100使用2個(gè)月5墊梁安裝(工字鋼不消耗)t3360019800加工、安裝、吊運(yùn)費(fèi)連接板t1.8420075606圍堰下水7300040工日,其中:人工工日80200160002天下水、1天打撈注水及充氣系統(tǒng)50000水泵.管道表閥,電控箱空壓機(jī)租用3000含進(jìn)出場共5天機(jī)動(dòng)小船租用臺(tái)班580040007鋼護(hù)筒上岸整修t2602005割封端板、修補(bǔ)等合計(jì)元371700二、駁船平臺(tái)拼裝方案1平板駁船800t以上艘4×3400004800002萬能桿件安拆龍門吊t160500800003萬能桿件租用t160300×3144000租用3月不含配件損耗4100t起重設(shè)備租用臺(tái)4×324000同上5駁船組裝及拆除次2500001000006鋼材消耗t10250025000組裝、支墊耗材扣殘值合計(jì):803000三、碼頭拼裝下水元1新建臨時(shí)碼頭80×50m個(gè)1180000180000含租地,土方,面層,道路2臨時(shí)房屋及水電195000臨房300m2,安變壓器等3圍堰下水次1300000參考82＃墩下水40萬元4鋼材消耗t603500210000支墊及下水耗材扣殘值5封航及浮運(yùn)天150000合計(jì)9150009.關(guān)鍵技術(shù)鋼筒浮平臺(tái)拼裝大型雙壁鋼圍堰技術(shù)鋼浮筒施工平臺(tái)是水上拼裝鋼圍堰的核心部分,鋼浮筒是利用后續(xù)施工所需的鉆孔樁鋼護(hù)筒封端后作為浮體,利用鉆孔樁施工平臺(tái)所需的周轉(zhuǎn)構(gòu)件及材料拼裝而成。根據(jù)圓筒形浮體的特點(diǎn),設(shè)計(jì)時(shí),平臺(tái)承滿載后的水位線原則上宜控制在直徑附近,此時(shí)浮平臺(tái)抵抗不平衡的能力較強(qiáng),并能保證浮平臺(tái)具有水上施工安全所需的干弦高度,且技術(shù)經(jīng)濟(jì)較為合理。將若干個(gè)浮筒用貝雷梁組并成施工平臺(tái),保證平臺(tái)整體剛度能夠滿足施工要求。采用鋼浮筒施工平臺(tái)拼裝鋼圍堰過程中,由于加載是一個(gè)漸進(jìn)的過程,施工平臺(tái)始終處在受力不平衡的過程中,因此吊裝過程采取對稱拼裝與局部注水或配重相結(jié)合方法進(jìn)行施工,保持平臺(tái)受力基本對稱平衡。采用注水下沉系統(tǒng)使鋼圍堰下水的一種簡便易行的施工方法,施工流程和對稱平衡注水是本項(xiàng)目施工技術(shù)的關(guān)鍵。施工技術(shù)主要從三個(gè)方面考慮:①當(dāng)浮筒為空筒時(shí),如平臺(tái)發(fā)生偏載,下沉一側(cè)浮筒浮力相應(yīng)增加,使平臺(tái)恢復(fù)平衡,只要偏載控制在浮力增加能力的范圍內(nèi)(干弦高度范圍內(nèi))即安全;②如浮筒內(nèi)有水,平臺(tái)偏載下沉一側(cè)浮筒浮力雖然增加,因筒內(nèi)水重心同時(shí)會(huì)向下沉一側(cè)偏移而增加不平衡力矩,使平臺(tái)恢復(fù)平衡能力減弱,因此施工時(shí)按需要盡量采用局部注水,注水用途結(jié)束后,應(yīng)及時(shí)將水排除;③采用合理的施工流程、分批對稱注水和部分組塊提前抽離的方施工法,是最大限度利用空筒使平臺(tái)恢復(fù)平衡的有利因素,降低注水浮筒的不利因素,從而保證平臺(tái)的安全。浮筒充氣排水上浮技術(shù)主要是利用水的流動(dòng)性和不可壓縮性,當(dāng)浮筒連續(xù)快速充入高壓氣體后,迫使水從浮筒的出口沿管道排出釋放壓力,隨著筒內(nèi)水的減少及氣體的增加,使平臺(tái)上浮升至水面。10.技術(shù)水平及推廣的前景鋼浮筒浮平臺(tái)拼裝鋼圍堰是深水基礎(chǔ)施工的一種