超大型雙壁鋼圍堰下水控制課件

超大型雙壁鋼圍堰下河控制一、工程概況南京大勝關長江大橋是京滬高速鐵路的重點控制性工程，也是滬漢蓉鐵路及南京樞紐的重要組成部分，同時搭載南京市雙線地鐵。大橋全長9.273公里，主橋及合建段引橋按六線（即京滬高速雙線、滬漢蓉雙線、南京地鐵雙線）標準設計。主跨為（108＋192＋336＋336＋192＋108）m六跨連續(xù)鋼桁拱。南京大勝關長江大橋主橋效果圖8#主墩位于主河槽深水區(qū)的主航道上。其基礎施工采用雙壁鋼吊箱圍堰作為水上施工平臺和承臺施工擋水結構。鋼吊箱平面為圓端形，尺寸80ｍ×38ｍ，吊箱高度26.5m，壁厚2ｍ，重約6000噸。鋼吊箱分底、中、頂三節(jié)制造安裝，其中底節(jié)高14.5ｍ，重約2900t。鋼吊箱由龍骨底板、側板、主隔艙、吊桿、內支撐桁架及上、下導環(huán)組成。底板龍骨為格構式結構，頂面布置肋板，為滿足吊箱下水過程底板剛度要求，在底板上沿長度方向設置兩組加強桁架，增加底板縱向剛度

。圖1：主墩圍堰布置示意圖二、QC小組簡介及活動計劃小組名稱中鐵大橋局南京大勝關長江大橋主墩鋼圍堰下河QC小組課題名稱超大型雙壁鋼圍堰下河控制課題類型創(chuàng)新型活動時間2006.2.1～2006.3.30成立時間2006.2.1序號姓名年齡文化程度職務（職稱）組內職務142大學局指總工組長239大學局指副總副組長339大學局指副總副組長436大學局指工程部長組員536大學

局指質量部長組員633大學高工組員733大學高工組員841大學工程師組員930大學工程師組員1026大學助工組員三、選題理由1、下河難度大南京大勝關長江大橋主墩圍堰底節(jié)長80ｍ，寬38ｍ，高度14.5m，平面面積約2800m2，總重量為2900t。如此超大重量、超大體積的圍堰下水能否成功，關系到大勝關長江大橋基礎施工的成敗。2、選擇范圍小由于圍堰體積、重量大，不可能進行長距離的水上浮運，只能選擇在橋址附近的小型船廠進行制造加工（大型船廠均在南京長江大橋下游），常規(guī)的氣囊下水法對下水滑道的長度、坡度及河床的深度要求高，而小型船廠的下水滑道和河床深度如何滿足如此大的圍堰下水需要，是本橋圍堰下河控制的關鍵。3、工期要求緊

大勝關長江大橋主墩必須在2006年洪水期（6月25日）前完成8根以上渡洪鉆孔樁施工才能確保圍堰渡洪安全。選定課題：超大型雙壁鋼圍堰下河控制四、設定目標

質量目標：確保圍堰在下河過程中不漏水、不擱淺。工期目標：確保3月底前將圍堰順利下水。五、提出方案和選擇最佳方案方案一：先建立鉆孔平臺進行鉆孔樁施工，鉆孔完成后拆除鉆孔平臺，鋼圍堰水上分塊拼裝。方案二：在南京附近尋找有滑移下水的碼頭，將鋼圍堰單元塊運到碼頭拼裝成整體，然后滑移下河。方案三：底節(jié)鋼吊箱在加工廠加工制作，在工廠附近江邊灘地上整理出一個坡道，利用圍堰自身重力和拖輪牽引力的共同作用下在坡道上下滑，快速沖入深水中，實現(xiàn)自浮。圖2：方案二示意圖圖3：方案三示意圖方案方案簡介可行性研究經(jīng)濟比較方案一先施工鉆孔平臺鉆孔，鉆孔完成后拆除鉆孔平臺，鋼圍堰水上分塊拼裝。技術可行，有成熟經(jīng)驗。但平臺的建立和拆除及圍堰分塊拼裝時間長，工序多，費用高。

1000萬元以上方案二在南京附近尋找有滑移下水的碼頭，將鋼圍堰底節(jié)單元塊運到碼頭拼裝成整體，然后滑移下河。下河方案可行，但長時間占用碼頭，費用高，而且水上長距離浮運安全風險很大。碼頭占用、下河費：100萬元＋拼裝措施增加費：30萬元＋長距離浮運增加費用：20萬元=150萬方案三底節(jié)在加工廠加工制作，在附近灘地上整理坡道，利用圍堰自身重力和拖輪牽引力的共同作用下下滑，快速沖入深水中，實現(xiàn)自浮。技術上可行，我單位從未實施過如此大型的圍堰，時間省，費用少，但有一定風險。場地平整、加固5萬＋下水費用40萬＋其它配合費用25萬=70萬方案工期比較質量比較綜合分析方案一搭設鉆孔平臺：45天鉆孔樁施工：185天圍堰水上拼裝：50天共計：280天工藝成熟，質量控制相對容易工藝成熟，工序多，費用高，工期長方案二圍堰岸上拼裝：40天滑移下河：10天共計：50天受滑道坡度和滑道長度的影響較大質量控制較難同類型小構造物下水工藝成熟，但是浮運風險大，費用高。方案三圍堰岸上拼裝：40天氣囊法下河：1天入水口地基處理：10天圍堰拼裝和地基處理可同時進行。共計：40天受入水口地基和岸邊水深的影響，但是容易達到下水要求未有先例，但因地制宜，容易實施，費用少、工期短。3、選擇最佳方案根據(jù)對提出方案的進一步研究，考慮各個方面的因素，最后決定采用第三種方案，底節(jié)在橋位處工廠整體制作，就地氣囊法下水，再整體浮運至墩位定位的施工方案。雖然首次采用此種方案，無成熟經(jīng)驗和工藝，但施工技術力量雄厚，專業(yè)施工隊伍有類似小型結構物下水經(jīng)驗，通過技術攻關，完善各項技術措施，完全可以達到預定目標，同時可以簡化施工工序，節(jié)約施工時間，帶來巨大經(jīng)濟效益，滿足全橋工期要求。七、制定對策小組針對分析出的要因以及要達到的目標，對可能出現(xiàn)的問題采取了相應的措施，對責任人、計劃完成的日期等進行了細致的安排，真正做到目標明確、措施得力、責任到人。具體的對策表如下：序號問題對策方案目標地點責任人實施時間1圍堰下水后水深不足而擱淺圍堰吃水深度計算及下河處地形及河床斷面、水深、水位測量，如水深不滿足自浮條件，應進行清基。確保圍堰全部入水后，水深超過吃水要求。現(xiàn)場鄧加華潘

軍于祥君下河前一周2下水滑道長度、坡度及地基承載力不滿足要求對下水場地進行清淤，換填并碾壓夯實，表面進行硬化處理或鋪設鋼板；在55m長度范圍內調整吊箱入水坡度，分為3個調節(jié)段，前兩段長度均為25m，最后一段長度為5米，每段調坡3.0%最后一段調坡為1.6%，最后入水坡度調整為1：10。原地面進行修正后坡度修整為1：10保證地基承載力達100Kpa，以便于圍堰下水。江邊拼裝場地董廣文許新民吳杰良劉崇喜圍堰拼裝前序號問題對策方案目標地點責任人實施時間3

重量太大，氣囊布置和受力不滿足

通過下水模擬計算，明確各工況下氣囊受力大小和設置數(shù)量。

經(jīng)計算后確保下水時氣囊不被破壞，圍堰安全下水。項目部連澤平張耀軍方案確定后4

圍堰下水、浮運不確定因素多

選擇晴好天氣施工，成立現(xiàn)場指揮領導小組統(tǒng)一指揮，制定應急預案。

充分考慮圍堰下水可能出現(xiàn)的不利情況，完善的各項準備工作，加強統(tǒng)一指揮和協(xié)調，確保圍堰安全順利下水施工現(xiàn)場宋偉俊張耀軍下河前一周七、對策實施實施一：圍堰吃水深度計算根據(jù)8#墩圍堰設計圖及制造工藝要求，鋼圍堰底節(jié)段14.5m整體下水后箱體重量（包括附屬設施、底托板等）為2900t，鋼圍堰底節(jié)可提供浮力的面積（包括側板和主隔艙）為666m2，箱體底節(jié)段下水后的吃水約為4.35m。

為便于圍堰下水，減小下水過程中圍堰的吃水深度，在下水過程中，將圍堰底部導環(huán)圓孔采用接高鋼筒的方法封閉，鋼圍堰底節(jié)段可提供浮力的面積為2260m2，則箱體每米提供的浮力為2260t，故箱體底節(jié)段下水后的吃水約為1.3m，加上底板龍骨的高度，箱體入水深度約2.9m。實施二：下水滑道坡度調節(jié)及基礎處理根據(jù)目前吊箱總拼場及下水場地情況，吊箱總拼場場地及底托板的坡度均為1:40；吊箱總拼場邊H1距江面水邊的水平距離約40m，坡度大致約為1:12。由于總拼裝場地坡度較小，以此坡度吊箱入水十分困難，須在圍堰前端至水邊40m長度范圍盡量調整吊箱入水坡度，根據(jù)氣囊受力性能及實際受力情況，此處要保證部分受力最大氣囊工作高度不小于0.3m，因此坡度調節(jié)必須分段緩慢進行，擬分為3個調節(jié)段，前兩段長度均為25m，每段調坡3.0%，最后一段調坡為1.6%，最后入水坡度調整為1:10地基處理措施為：近水面處滑道基礎清淤，拋填片石，上鋪10cm厚6%水泥穩(wěn)定層，并碾壓夯實，從近水面處至上岸方向將土推成所需坡度后整平壓實，必要時表層澆筑混凝土硬化地面，在下水處坡道鋪設兩道寬15m、長20m的鋼板作為滑道路基墊板。保證地基承載力達到100Kpa。實施三：氣囊用量的計算及布置A、φ1.2m氣囊的單個承載技術參數(shù)H（m）0.20.30.40.50.60.7φ1.2m×15m氣囊承載力（t）16815113411810084注：表中H（m）值為氣囊的工作高度，亦為箱體托板離地面的高度，表中承載力已考慮2倍安全系數(shù)。B、關于氣囊用量的計算氣囊的工作高度H取為0.5m，下水的整體重量G＝2900t，取氣囊個數(shù)n=40，則：氣囊的安全系數(shù)K為：K＝118n／G＝118×40／2900＝1.63＞K0＝1.2~1.4（常規(guī)情況）考慮到箱體底部結構氣囊受力不均勻，在計算時將單支氣囊受力控制在150t以內。由以上計算可知，選用40個氣囊是安全可靠的。氣囊按間距3.0m布置，圓弧端各10m氣囊受力計算不考慮。由以上計算可知，選用上述個數(shù)氣囊是安全可靠的。實施四：氣囊作業(yè)人員設備組織

作業(yè)時現(xiàn)場設總指揮1人，副指揮2人，操作人員20~30人；設備主要有高壓氣囊60~80條，充氣設備與之配套；15t卷揚機2臺，100t滑輪組2對，20t單門滑車3~5臺，其它鋼絲繩、卸扣配套。下放當日早晨7點開始在圍堰托板下穿放氣囊，6m3/min空壓機充氣時間一般7~8min/只，清理圍堰下支承點約3~4小時，自開始下滑至準備沖滑2小時，沖滑順利5秒完成下河動作。鋼管包邊氣囊布置圖6：氣囊布置圖實施五：吊箱起滑、下水、自浮由于底節(jié)鋼圍堰尺寸和重量都屬較大規(guī)格，下河需要較大的沖力才能達到吊箱在水中自浮，整個過程控制較難，因此決定采用拖輪牽引、導向，地?？刂葡禄瑫r間的方法，在鋼圍堰的尾部必須有鋼索牽引，利用地牛調節(jié)鋼吊箱位置，排放好氣囊，脫鉤器脫鉤，鋼吊箱在自身重力和拖輪牽引力的共同作用下在坡道上下滑，沖向水中并自浮。牽引鋼索氣囊布置圍堰下河圍堰浮運八、效果檢查

經(jīng)過QC小組和圍堰制造、安裝、下水等單位的通力配合，8#墩底節(jié)鋼圍堰分別于3月23日成功下水，當天整體安全、順利浮運至墩位。實現(xiàn)了質量和工期目標，各項效益顯著。

經(jīng)濟效益社會效益技術效益其他效益運用QC方法使南京大勝關長江大橋6#、8#、墩鋼圍堰下水最大限度地節(jié)省了時間，比較平臺法節(jié)約資金300萬元以上（減去平臺回收費用），比較滑移下河節(jié)約80萬元。鐵道部各級領導社會各界媒體密切關注鋼圍堰下河。圍堰的順利下河、浮運、定位為公司樹立了良好的企業(yè)形象和信譽。再一次體現(xiàn)了大橋局的建橋水平和綜合實力。達到了安全、及時、可靠的的要求，鋼圍堰的順利下水、接高、浮運、定位為廣大工程技術人員提供了寶貴的實踐經(jīng)驗，為以后類似工程施工提供了經(jīng)驗。提高了小組成員的創(chuàng)新意識、開闊了眼界，豐富了橋梁施工新技術；也為各成員技術的發(fā)展奠定了更堅實的基礎綜合效益分析表九、標準化及鞏固措施標準化：

1.首先是下河前進行滑道地基處理，確?；滥艹惺車叩闹亓?。2.其次是氣囊的數(shù)量要經(jīng)過計算，氣囊的承載力能夠滿足圍堰的重力。3.再次是如果圍堰入水區(qū)域水深不能滿足圍堰自浮條件，要清淤至滿足圍堰自浮為止。4.如果圍堰入水區(qū)域為通航區(qū)域，則要對圍堰的滑移速度進行控制，確保下水安全。5.如果接高處水域河床淤積較大，則要采取吸泥的方法對河床進行清淤，保證鋼吊箱自浮，以便整體浮運、定位。鞏固措施：

利用鋼吊箱自身重力和牽引力的共同作用使鋼吊箱快速滑入水中自浮和在自浮狀態(tài)下接高中節(jié)鋼吊箱的施工方法的大膽運用，為鋼吊箱在普通地基下河和水中接高提供了堅實的基礎。通過8#主墩圍堰的下水，檢驗了這種下水方法的可行性。十、總結與今后打算1.拓展了新技術。通過開展此次QC小組活動，