安慶長(zhǎng)江大橋5#墩雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)與施工

1、安慶長(zhǎng)江大橋5#墩雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)與施工1 工程概況安慶長(zhǎng)江鐵路大橋是南京至安慶城際鐵路和阜陽(yáng)至景德鎮(zhèn)鐵路的重要組成部分，大橋全長(zhǎng)2996.8m，其中主橋采用跨101.5+188.5+580+217.5+159.5+116m的鋼桁梁斜拉橋。5#墩采用實(shí)心墩，墩身寬28m，厚4.5m。墩帽寬33m，厚5m。承臺(tái)采用矩形，長(zhǎng)度為38.7m，寬度為17.7m，厚度為6m?；A(chǔ)采用行列式布置，共15根2.5m鉆孔樁基礎(chǔ)，樁基為高樁承臺(tái)基礎(chǔ)，按摩擦樁設(shè)計(jì)， 5#墩樁長(zhǎng)為51m。水文、地質(zhì)條件：橋址河段處于長(zhǎng)江下游非感潮河段，水流為單向流，一般每年510月為汛期，11月次年4月為枯水期。據(jù)19241999年

2、資料統(tǒng)計(jì)，其潮位特征如下：歷年實(shí)測(cè)最高水位：16.80m（1954.08.1，黃海，下同）歷年實(shí)測(cè)最低水位：1.62m（1929.01.20）橋址區(qū)位于安慶盆地內(nèi)，盆地基巖由上白堊統(tǒng)宣南組砂礫巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖組成。主橋5#墩處于長(zhǎng)江河床主河道安慶側(cè)，上覆第四系地層呈松散中密狀?？讟痘A(chǔ)持力層為微風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。2 雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)及檢算雙壁鋼圍堰主要由三部分組成：側(cè)板、內(nèi)支撐體系和封底混凝土。按照5#墩承臺(tái)底面高程、施工時(shí)期水文狀況等，5#墩圍堰根據(jù)高度25.6m設(shè)計(jì)，圍堰頂高程為+9.5m，底高程為-17.0m，承臺(tái)底高程為-11.14m。圍堰平面尺寸為42.1m21.1m，共設(shè)置2道內(nèi)支

3、撐，封底混凝土厚5.0m。圍堰分底、中、頂三節(jié)制作，共重1624.4t。2.1 圍堰結(jié)構(gòu)選材圍堰壁板：由內(nèi)外側(cè)鋼板、豎向加勁肋、水平桁架及豎向隔倉(cāng)板（隔倉(cāng)桁架和隔倉(cāng)面板）組成。圍堰壁板采用6mm厚鋼板，水平環(huán)板分離采用10、14、16mm鋼板，隔倉(cāng)板采用14mm厚鋼板；豎肋采用75506mm角鋼，水平桁架采用12510mm角鋼。圍堰內(nèi)支撐：采用80016mm及6008mm鋼管。封底混凝土：封底混凝土強(qiáng)度為C25，厚度為5m，井壁混凝土強(qiáng)度為C20， 高度為12.22m。2.2 圍堰分析計(jì)算2.2.1 圍堰受力分析考慮荷載1）水平荷載：水壓力、土壓力、波浪力、風(fēng)力；2）垂直荷載：圍堰自重、圍堰側(cè)

4、壁填充砼自重、灌水自重、封底砼自重、水浮力、粘結(jié)力（封底砼與護(hù)筒、鋼圍堰與側(cè)壁土粘結(jié)力）。2.2.2 設(shè)計(jì)檢算方面1）圍堰下沉穩(wěn)定計(jì)算；2）圍堰下沉到位、封底前的抗滑移計(jì)算；3）圍堰封底抽水工況計(jì)算；4）圍堰整體抗浮計(jì)算；5）圍堰側(cè)壁強(qiáng)度計(jì)算；6）圍堰內(nèi)支撐圍檁計(jì)算。3 雙壁鋼圍堰施工3.1 拼裝前打算5#墩鋼套箱在生產(chǎn)區(qū)鋼結(jié)構(gòu)車(chē)間分節(jié)分塊制造。圍堰加工完成后，應(yīng)按拼裝后位置對(duì)塊段舉行編號(hào)，以備分塊組拼。先將小塊的圍堰在600t鐵駁上組拼成10大塊，以便于整體吊裝。在鋼護(hù)筒上采用貝雷梁搭設(shè)圍堰拼裝平臺(tái)，在平臺(tái)上組拼鋼圍堰，然后，接高鋼護(hù)筒，在其上安裝鋼圍堰的吊掛系統(tǒng)。吊掛系統(tǒng)安裝完成后，利用浮

5、吊使吊點(diǎn)位置相應(yīng)圍堰塊段在吊掛位置豎立，吊掛系統(tǒng)放松預(yù)應(yīng)力筋，將掛梁上的吊耳與圍堰銜接板用鋼銷(xiāo)銜接固定，收緊吊掛預(yù)應(yīng)力筋，至浮吊鋼絲繩放松，移開(kāi)浮吊吊鉤，放松吊掛預(yù)應(yīng)力筋，使圍堰塊段徐徐降至拼裝平臺(tái)的貝雷梁組上，設(shè)置暫時(shí)限位固定圍堰塊段下端。3.2 底節(jié)圍堰拼裝將與固定好的圍堰塊段相鄰的部分用浮吊吊至貝雷梁組上的大致位置處，在固定好的圍堰塊段壁板上焊接暫時(shí)接口板，利用浮吊準(zhǔn)確對(duì)接，焊接圍堰壁板和水平環(huán)板，完成后再將新拼接的圍堰塊段下端暫時(shí)固定，連續(xù)拼接下一塊圍堰。3.3 底節(jié)圍堰下放底節(jié)圍堰拼裝完成后，收短吊掛系統(tǒng)的預(yù)應(yīng)力筋，將底節(jié)圍堰提升20cm，拆除拼裝平臺(tái)上長(zhǎng)出多余的貝雷梁組，分段吊到駁

6、船上，拆除圍堰下放線路上的貝雷梁。逐步伸長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力筋，使底節(jié)圍堰緩慢下放，接長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力筋，使圍堰下放到水面，自浮在水面上。3.4 其次三節(jié)拼裝挨次其次、 三節(jié)圍堰接高挨次按從圍堰長(zhǎng)邊中部向兩短邊舉行，對(duì)稱(chēng)施工保持圍堰的穩(wěn)定性。3.5 接高圍堰接高前，在底節(jié)圍堰頂用型鋼設(shè)置圍堰接高平臺(tái)。拼接施工時(shí)以底節(jié)圍堰為基準(zhǔn)，初步定位、測(cè)量放樣、準(zhǔn)確定位、焊接安裝。在接高施工時(shí)根據(jù)編號(hào)對(duì)稱(chēng)舉行施工保持圍堰的穩(wěn)定性。在完成全部節(jié)段的組拼后，對(duì)焊縫質(zhì)量、側(cè)板水密性及吊箱尺寸、安裝精度舉行檢查驗(yàn)收，拆除底節(jié)圍堰上的暫時(shí)施工平臺(tái)移至中節(jié)圍堰的頂面，作為頂節(jié)圍堰接高時(shí)的操作平臺(tái)。頂節(jié)圍堰接高步驟同中節(jié)圍堰。4 圍堰吸泥下

7、沉圍堰在掩蓋層中下沉的阻力來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面，一是刃尖下土的正面阻力，二是圍堰外壁與土層間的摩阻力。圍堰在掩蓋層中下沉就是消退或削減刃尖下的正面阻力，靠圍堰的自重克服外壁的摩阻力而下沉，而消退或削減正面阻力的方法就是從圍堰內(nèi)吸泥除土，降低圍堰內(nèi)泥面高程。1）圍堰著落河床后，按照圍堰內(nèi)實(shí)測(cè)泥面的狀況，確定在圍堰內(nèi)的吸泥部位。吸泥部位應(yīng)視圍堰的傾斜狀況，使圍堰高的一邊首先下沉并逐步使圍堰頂面調(diào)平，要一面測(cè)量，一面吸泥調(diào)平下沉。 2）當(dāng)圍堰調(diào)平后，傾斜率小于1%時(shí)，可在圍堰內(nèi)均衡吸泥，這時(shí)圍堰中心處泥面可低于刃尖2m，刃尖處泥面應(yīng)與刃尖平齊，不宜低于刃尖。3）在下沉過(guò)程中，要不斷調(diào)節(jié)圍堰的傾斜和位移。在訂

8、正傾斜和位移前，應(yīng)先摸清狀況，分析緣由，然后實(shí)行相應(yīng)的措施。4）鋼圍堰在下沉過(guò)程中和下沉完畢后， 將引起水流流態(tài)的變化，導(dǎo)致5#墩附近河床加快局部沖刷，故此在泥吸下沉中簡(jiǎn)單消失砂涌。大量翻砂將會(huì)引起嚴(yán)峻的不良后果，一是可能造成圍堰傾斜，二是因?yàn)榱魃凹斌E涌入圍堰內(nèi)，圍堰內(nèi)部水頭快速升高，形成圍堰內(nèi)外水頭高差懸殊，使圍堰破壞。因此在圍堰下沉過(guò)程 ，務(wù)必避開(kāi)翻砂現(xiàn)象的發(fā)生。5）準(zhǔn)時(shí)把握圍堰內(nèi)的吸泥濃度及泥面高差，吸泥時(shí)每2小時(shí)測(cè)一次圍堰內(nèi)泥面高度，并按照圍堰中的泥面狀況繪制等高線圖準(zhǔn)時(shí)分析，隨時(shí)調(diào)節(jié)吸泥部位。6）保證對(duì)圍堰內(nèi)的補(bǔ)水，保持圍堰內(nèi)外水頭平衡或圍堰內(nèi)水頭高于圍堰外，值班人員應(yīng)隨時(shí)觀看圍堰內(nèi)

9、外水位高度，圍堰內(nèi)水頭不得低于圍堰外。5 圍堰封底該圍堰采用垂直導(dǎo)管法灌注水下封底混凝土。封底工藝流程：施工打算清基檢查驗(yàn)收封底平臺(tái)布置圍堰封底1）當(dāng)雙壁鋼圍堰下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，舉行圍堰范圍內(nèi)清基：采用空氣吸泥機(jī)吸泥法的施工工藝，把鋼圍堰范圍內(nèi)的掩蓋層所有清除，滿意封底厚度要求后，潛水工下水，用高壓槍對(duì)鋼圍堰刃腳內(nèi)側(cè)。護(hù)筒周邊舉行沖洗，確保封底混凝土與圍堰內(nèi)側(cè)、護(hù)筒周邊接觸面有良好的握裹性。2）在圍堰內(nèi)布置273mm導(dǎo)管，長(zhǎng)度23m，混凝土的流量半徑R約4.0m左右。每個(gè)灌注點(diǎn)灌注速度采用0.2m/h左右。3）5#墩圍堰封底混凝土由水上混凝土工廠和岸上拌合樓同時(shí)提供。水上混凝土工廠生產(chǎn)的混凝土，直接通過(guò)混凝土泵和輸送管道，泵至各導(dǎo)管中去舉行水下封底混凝土灌注。6 圍堰抽水封底混凝土澆筑完成達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，即可舉行圍堰抽水作業(yè)。圍堰抽水步驟：1）首先采用潛水泵抽水，抽水過(guò)程中，隨水位的下降，隨時(shí)觀測(cè)圍堰側(cè)板是否變形；2）抽水至-13.0m時(shí)，暫停2小時(shí)查看圍堰內(nèi)水位是否迅速升高，若有則再派潛水員下水尋覓滲漏點(diǎn)并實(shí)行措施舉行堵漏，若無(wú)則連續(xù)抽水。3）最后還剩1m左右的水深時(shí)用高壓射水對(duì)圍堰壁、護(hù)筒壁和封底混凝土沉淀泥漿再次舉行清理，