摘 要：結(jié)合施工經(jīng)驗，針對浮運平臺法施工雙壁鋼圍堰進行總結(jié)，為類似施工提供了借鑒。

　　關(guān)鍵詞：雙壁鋼圍堰;浮平臺

　　Abstract: This paper combined with the construction experience, the floating platform construction of double wall steel cofferdam was summarized, to provide reference for similar construction.

　　Key words: double wall steel cofferdam; floating platform

　　中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：

　　1前言 ：工程概述

　　橋梁水中基礎(chǔ)通常采用筑島圍堰施工及鋼圍堰施工以保證工期及質(zhì)量，其中鋼圍堰施工技術(shù)以其操作可控，封水效果好，是為水中基礎(chǔ)輔助施工的首選。

　　楊家灣黃河特大橋是新建蘭渝鐵路蘭州樞紐北環(huán)線上的重難點工程，全長1.442公里。橋梁上部結(jié)構(gòu)為3-32m簡支梁+(40+2×64+40)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁+32-32m簡支梁+3-24m簡支梁，共42跨，其中為連續(xù)梁主跨5#墩位于黃河主河道中。大橋與黃河斜交25度，橋位處黃河通航規(guī)劃為五級航道，水流較為平緩，水深5米左右。根據(jù)調(diào)查及鉆探揭示，河床為加里東期侵入花崗巖，覆蓋物較少，無法進行固定平臺鋼管樁施工，因此我項目采用浮運平臺法。

　　2 雙壁鋼圍堰設(shè)計

　　為使鋼圍堰達到能自浮及注水平穩(wěn)下沉的目的，鋼圍堰采取雙壁結(jié)構(gòu)，采用圓形圍堰，內(nèi)徑為19m，外徑為21.8m，并用隔倉板分隔10個部分，每個隔倉是獨立的，相互間不貫通。雙壁鋼殼結(jié)構(gòu)均由內(nèi)、外壁板，豎向肋骨、豎向加勁肋、水平桁架、豎向桁架組成。鋼圍堰高11.4米，分四節(jié)總重265噸。

　　3 施工方法簡介

　　3.1鋼圍堰制作

　　制作工藝流程：按設(shè)計圖下料→壓制平刃腳防水板和水平桁架角鋼→按劃分單元分榀制作水平桁架→按單元組拼骨架(隔艙板組焊于其上)→按節(jié)組拼骨架→檢查、校正骨架→圍焊內(nèi)、外壁板→水密試驗、檢查焊縫質(zhì)量并補焊→焊制吊耳、錨環(huán)、劃高度標尺→成品檢查驗收→吊運接高

　　3.2浮運平臺搭設(shè)

　　在加工鋼圍堰同時，用20T水上浮吊作起重設(shè)備，把15節(jié)標準舟節(jié)、6臺電動錨機、4組分別長36m的軍用梁、2I20a型鋼等設(shè)備與材料按照鋼圍堰尺寸加工、組裝鋼圍堰底節(jié)拼組浮龍門，并用Φ30mmQ235圓鋼把軍用梁固定在標準舟節(jié)上，形成組裝浮體。(見附圖)

　　3.3套箱底節(jié)焊拼

　　根據(jù)套箱尺寸，在龍門浮體上進行放樣，然后將已預(yù)制完畢的鋼套箱塊件從加工廠用平板車運輸?shù)脚R時碼頭，用浮吊把單片鋼套箱依次按照編號吊至龍門浮體上進行組裝，組裝完畢，根據(jù)設(shè)計要求，把第一節(jié)10片套箱焊接連接成一整體。

　　3.4沉放系統(tǒng)設(shè)計及安裝

　　沉放系統(tǒng)主要采用4臺200t千斤頂下放(行程為20cm)。

　　①首先布置起吊系統(tǒng)龍門架，龍門架用8根Φ529mm×10mm×4m鋼管樁作立柱，用[14a槽鋼焊接剪刀撐，把鋼管樁連接成整體，并在立柱頂用2I40b工字鋼作橫梁(橫梁長15m)，橫梁與立柱用16mm加強板焊接固定。然后在橫梁頂端兩管樁中心用3組軍用梁拼組架設(shè)、加固后形成起升系統(tǒng)龍門吊。

　　②在龍門吊上設(shè)計四個起吊支點作千斤頂承重梁，承重梁采用2I40b工字鋼，長度為2.5m，在千斤頂安放處及吊筋位置上下翼緣板用16mm鋼板加強，腹板用1cm鋼板加強。

　　③千斤頂上布置起吊扁擔(dān)梁，為2I40b工字鋼，長度2m。千斤頂頂推處及吊筋位置上下翼緣板用16mm鋼板加強，腹板用1cm鋼板加強。

　　④吊筋采用φ32精軋螺紋鋼，布置在套箱的兩側(cè)，每根長度為9m(由套箱下沉高度確定)，承重梁及起吊梁上布置錨固螺母，吊筋下方固定在焊接于套箱兩側(cè)的2I40b起重倒牛腿上形成起吊下放系統(tǒng)。(布置圖見附圖)

　　3.5套箱下沉步驟

　　第一節(jié)套箱下沉?xí)r，須用白灰及柴油進行密封實驗，保證套箱的密封性后才能下沉套箱。第一節(jié)套箱下沉至平臺平面位置后拼裝第二節(jié)，待第二節(jié)拼裝完成后，通過地錨及錨機牽引運至墩位處下沉。在橋位上游300m處南岸設(shè)置2個30t地籠，北岸設(shè)置2個25t地錨，并在上游拋設(shè)2個10墩拋錨，用φ28鋼絲繩把套箱、龍門吊、浮吊進行錨固保證施工安全，并在下游設(shè)置2個10t拋錨用于調(diào)節(jié)移動方向。通過實地勘測目前河床平均標高在1494.7，最大高差為1.6m。由于未進行施工地質(zhì)勘探基底卵石層厚度及致密情況是否與設(shè)計相符目前暫不清楚，因此在鋼套箱浮運沉到位后需由潛水員進行水下勘探，已確定基底情況，并根據(jù)情況對套箱封底混凝土厚度及方式進行適當(dāng)調(diào)整。

　　鋼圍堰按如下步驟進行下沉：

　　在龍門浮體上拼組第一節(jié)圍堰→安裝起吊梁及千斤頂→千斤頂起吊圍堰，吊離浮體承重梁，拆除浮體上承重梁→利用φ32精軋螺紋鋼吊裝及千斤頂循環(huán)操作下沉圍堰入水→圍堰自浮，拆除起吊梁→在臨時碼頭拼裝第二層圍堰→移動、測量定位第一、二節(jié)圍堰到施工墩位→注水、吸沙(或用抓斗)下沉第一、二節(jié)圍堰→拼裝第三層圍堰→下沉第三節(jié)圍堰→拼裝第四層圍堰→下沉第四節(jié)圍堰→圍堰下沉到位→安裝鋼護筒→鋼圍堰封底 →完成圍堰施工→搭設(shè)固定平臺→鉆孔樁施工。

　　鋼圍堰在覆蓋層中采用向隔倉注水、圍堰內(nèi)清渣的方法使之下沉，圍堰下沉到設(shè)計標高(鋼圍堰頂面標高+11.4.0m;刃角標高+1.2m)。抓斗布置在圍堰的中心附近開始撈渣，并逐步向刃腳部分擴展，圍堰通過自重下沉。圍堰下沉過程中隨時用全站儀監(jiān)控圍堰頂面的觀測點，發(fā)現(xiàn)偏位，立即糾正，糾正主要采取以下三種方法：

　　①調(diào)整隔倉水：用抽水機往鋼圍堰高的一側(cè)隔倉內(nèi)加水，把低的一側(cè)隔倉內(nèi)的水抽出，利用兩側(cè)重力不同，使鋼圍堰水平，但此法需要保證隔倉與隔倉之間、隔倉與隔倉外的水頭差在允許范圍內(nèi)。

　　②用抓斗鋼圍堰的刃腳處撈渣，利用鋼圍堰高低兩側(cè)下沉?xí)r所受阻力不同，實現(xiàn)圍堰糾正。

　　③采用隔倉中的隔倉砼進行調(diào)平。

　　3.6 下下沉注意事項：

　　①圍堰下沉就位工作應(yīng)盡量安排在水位較低，流速較小的時間進行;

　　②圍堰下沉前要再一次對墩位處的河床進行一次全面的測量，根據(jù)測定情況，再一次清理河床面處的雜物;

　　③圍堰著落河床高差較大時，應(yīng)視情況拋小片石或潛水員支墊小鋼墩將河床找平，使圍堰刃腳盡可能平衡著床。并在圍堰外側(cè)插設(shè)鋼板，內(nèi)側(cè)堆碼沙袋進行堵漏。

　　④圍堰精確定位后，應(yīng)快速注水并進行跟蹤測量，使圍堰精確快速的落入河床，圍堰穩(wěn)定后將雙壁間注滿水，8個20T倒鏈協(xié)助定位糾偏。

　　3.7浮力計算

　　①第一節(jié)圍堰下沉?xí)r，根據(jù)計算，下沉到水面下1.71m時，可自浮。浮力計算為：F浮=ρgV排，

　　由CAD中量的圍堰平面面積為58.64m2 ，

　　第一節(jié)圍堰自重108.59t，二節(jié)為60.68t，第三、四節(jié)為97.9t

　　仞腳處高為1.03m，此處體積V仞腳=V圓柱- V圓臺=π×10.92×1.03m-π×1.03×(10.92+10.9×9.5+9.52)/3=47.26m3

　　由此，列式求下沉高度：

　　108.59=47.26+π(10.92-9.52)×h

　　h=0.68cm

　　則總?cè)胨疃葹?.71m;

　　②第二節(jié)圍堰加重后，總?cè)胨疃葹椋?.71+60.68/89.72=2.39m，此時圍堰水面上高度為6-2.39=3.61m，高出浮平臺頂3.61-1.15=2.46m，由于在平臺上直接拼裝第三節(jié)圍堰高度過高，不易操作及固定圍堰，定位后需要向圍堰內(nèi)增加配重，將圍堰下沉到浮平臺高度，即再需下沉2.46米，總?cè)胨疃葹?.85m，預(yù)計此時圍堰已經(jīng)著河床。 向圍堰隔倉內(nèi)增加重量時必須保證等量同步，防止圍堰傾斜。

　　3.8水下封底

　　套箱下沉到位后，進行封底施工，封底采用環(huán)封，及承臺部位不進行封底。在套箱平臺面上設(shè)水下封底混凝土施工平臺，利用平臺下放環(huán)封內(nèi)壁，內(nèi)壁采用鋼板加工，內(nèi)外側(cè)均焊接角鋼，并用型鋼將環(huán)封內(nèi)壁與鋼套箱固定，防止砼澆注過程中移位或變形。安放準備就緒后進行封底混凝土作業(yè)，封底砼分倉澆注，混凝土灌注采用φ300mm垂直導(dǎo)管水下灌注，混凝土供應(yīng)由拌合站供應(yīng)，泵送入模。輸送泵安裝在6#墩筑島島體上，輸送管道利用浮箱接入澆注點。封底砼的強度達到70%后，可將鋼套箱套箱里的水先抽出部分(0.5m)，觀察套箱內(nèi)水面情況，用以判斷封底效果。

　　封底混凝土澆筑面積大，且水位較深，為保證質(zhì)量，采用多管兩點同時灌注砼。封底混凝土高度為3.5m，為防止砼澆注過程中封混凝土頂面標高超高或不足，提前在套箱內(nèi)壁上焊出澆注線，澆注過程中通過潛水員探摸及測繩量測控制澆注高度。混凝土的坍落度控制在20～22cm，摻加粉煤灰和高效緩凝劑，以提高混凝土的流動性，延長混凝土的初凝時間。采用水泵抽水的方式排出套箱內(nèi)封底混凝土置換出的水量。

　　4 項目要達到的主要技術(shù)、經(jīng)濟指標

　　從楊家灣黃河特大橋5#墩采用浮運平臺施工雙壁鋼圍堰的實際施工過程和效果看出，較固定平臺施工鋼圍堰有其自身很大的優(yōu)勢：

　　①利用浮體搭設(shè)施工平臺，能夠有效縮平臺施工周期及拆除難度，有利于節(jié)省投資及工期;

　　②利用卷揚機機及地錨牽引就為，工序單一，工法簡易，無需增加設(shè)備投入。

　　③采用環(huán)形混凝土封底施工確保了承臺高度，有利于通航安全。

　　5 結(jié)束語

　　楊家灣黃河特大橋5#墩采用浮運平臺法施工雙壁鋼圍堰，為基礎(chǔ)施工節(jié)省了時間，加快了施工，節(jié)約了成本。該施工方法可行，質(zhì)量可靠，為堅硬地質(zhì)地段深水基礎(chǔ)施工方法開闊了思路，為同類工程施工提供了借鑒。

　　參考文獻

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