雙壁鋼圍堰制造、浮運(yùn)、下沉工法

雙壁鋼圍堰制造、浮運(yùn)、下沉工法YJGF06——94作者：溫增惠鄧鄧燕清（鐵道道部大橋工程程局）摘要：隨著橋梁梁科學(xué)技術(shù)的的不斷發(fā)展，在在水深、流急急、復(fù)蓋層厚厚的水文、地地質(zhì)條件下修建橋橋梁基礎(chǔ)時(shí)，近近年來(lái)設(shè)計(jì)了了一種雙壁鋼鋼圍但防水結(jié)結(jié)構(gòu)。雙壁鋼鋼圍堰是一個(gè)帶有斜斜面雙腳的圓圓筒形雙壁水水密鋼結(jié)構(gòu)。在在基礎(chǔ)施工過(guò)過(guò)程中起防水水防上作用，不參與主主體結(jié)構(gòu)的受受力，圍堰內(nèi)內(nèi)部也沒(méi)有隔隔墻。根據(jù)施施工條件圍堰堰全高可分?jǐn)?shù)節(jié)制造，每每節(jié)又對(duì)稱分分?jǐn)?shù)個(gè)單元制制成單元體。施施工時(shí)，將已已拼就的底節(jié)節(jié)圍堰浮運(yùn)就位起吊下下水，然后接接高并在圍堰堰內(nèi)灌水下沉沉，圍堰落人人河床后，視視需要在圍但內(nèi)槽注混凝凝土（或槽水水）以增加圍圍堰重量并在在圍堰內(nèi)吸泥泥使其漸漸均均勻地下沉到設(shè)計(jì)高程。一、工法特點(diǎn)（1）利用雙壁壁鋼圍堰重量量輕、浮力大大的特點(diǎn)，使使鋼圍堰浮運(yùn)運(yùn)就位起吊下下水后能象船體一樣樣穩(wěn)定垂直地地自浮于墩位位處水面上。圍圍堰整個(gè)下沉沉過(guò)程不需鋼鋼氣筒和供氣系統(tǒng)、充充氣機(jī)械等，因因此減少了大大量機(jī)械設(shè)備備，大大降低低了工程造價(jià)價(jià)，加快了施工速度。（2）鋼圍堰制制造、拼裝、接接高的所有焊焊縫，質(zhì)量要要求很高。所所有焊縫除滿滿足設(shè)計(jì)要求外，還還必須經(jīng)水密密試驗(yàn)確保不不漏水。（3）雙壁鋼圍圍堰平面為一一回形鋼環(huán)結(jié)結(jié)構(gòu)，剛度好好，施工方便便，是剛勁可可靠的防水結(jié)構(gòu)。二、適用范日本工法適用于鐵鐵路、公路、港港口、碼頭等等水深流急復(fù)復(fù)蓋層厚的深深水基礎(chǔ)施工工。三、施工程序（圖圖6-1）四、施工工藝1.圍堰制造及及拼裝（1）鋼圍堰按按設(shè)計(jì)要求在在工廠分節(jié)制制造，每節(jié)又又需對(duì)稱分塊塊作成數(shù)個(gè)基基本單元體，并應(yīng)編編號(hào)，以便拼拼裝時(shí)對(duì)號(hào)人人座。（2）鋼圍堰底底節(jié)拼裝工作作，是在岸邊邊拼裝船上進(jìn)進(jìn)行的，將各各基本單元體體拼裝、焊成一個(gè)圓圓形薄壁鋼結(jié)結(jié)構(gòu)浮體。（3）底節(jié)鋼圍圍堰拼裝前，應(yīng)應(yīng)事先將兩艘艘400鐵駁駁連成一個(gè)整整體，連接強(qiáng)強(qiáng)度應(yīng)在可能達(dá)到的的荷載作用下下能保持其基基準(zhǔn)面不致變變動(dòng)。在鐵駁駁面上準(zhǔn)確放放出各單元體輪廓位置，然然后沿周邊逐逐件拼裝，操操作時(shí)要隨拼拼裝，隨調(diào)整整，待全部點(diǎn)點(diǎn)焊成型后，方可全面面焊接。2.錨碇、導(dǎo)向向船及起吊設(shè)設(shè)備（1）底節(jié)鋼圍圍堰在岸邊拼拼裝船上拼裝裝的同時(shí)，墩墩位處和上、下下游定位船錨錨旋設(shè)施應(yīng)按照設(shè)設(shè)計(jì)要求基本本拋設(shè)完成。（2）拋錨測(cè)量量一般使用光光學(xué)經(jīng)緯儀，錨錨位誤差在55ｍ以內(nèi)即可可。（3）設(shè)計(jì)圖紙紙?jiān)诎哆吔M拼拼導(dǎo)向船并把把導(dǎo)向船與圍圍堰底節(jié)拼裝裝船連成一牢牢固的整體(如圖66-2所示示)。（4）圍堰起吊吊設(shè)備系指設(shè)設(shè)在導(dǎo)向船上上的主吊點(diǎn)及及塔架，如底底節(jié)鋼圍堰一一次起吊重量較大時(shí)時(shí)，還可考慮慮在導(dǎo)向船聯(lián)聯(lián)結(jié)梁上設(shè)輔輔助吊點(diǎn)，起起吊設(shè)備主要要包括：吊點(diǎn)塔架、吊點(diǎn)點(diǎn)結(jié)構(gòu)、滑車(chē)車(chē)組、卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)及電器設(shè)備備等。起吊設(shè)設(shè)備總起吊能能力應(yīng)大于底節(jié)鋼圍堰及及其附加荷載載。3.浮運(yùn)就位位及起吊下水水（1）底節(jié)圍堰堰拼裝完畢經(jīng)經(jīng)檢查合格后后，將拼裝船船與導(dǎo)向船組組用拖輪拖運(yùn)運(yùn)至上游定位船側(cè)處處，過(guò)好錨繩繩及拉纜，導(dǎo)導(dǎo)向船組順流流至墩位初步步定位。（2）系好鋼圍圍堰上層拉纜纜、臨時(shí)下層層拉纜和下層層拉纜。絞緊緊錨繩和收緊緊上、下定位船與導(dǎo)向向船間之拉纜纜。如圖6一3所示。（3）宰裝水上上供電設(shè)施和和通訊設(shè)施。（4）利用導(dǎo)向向船上之起吊吊設(shè)備將底節(jié)節(jié)鋼圍堰吊起起，使之離開(kāi)開(kāi)拼裝船船面面上0.10ｍ右，觀觀察10ｍｉｎ，如如無(wú)反常情況況則繼續(xù)提升升直至其高度度能使拼裝船船退出，即停止提升。如如圖6一4所示。迅迅速將拼裝船船向下游方向向退出。拼裝裝船退出后，底節(jié)圍堰徐徐平平穩(wěn)地落人水水中，然后將將圍堰底部和和頂部所有拉拉纜收緊，使使其保持垂直而不被水流流沖斜。（5）底節(jié)圍堰堰起吊下水后后，通過(guò)導(dǎo)向向船四角之導(dǎo)導(dǎo)向架和錨繩繩、拉纜共同同作用，底節(jié)雙壁鋼鋼圍堰象船體體一樣穩(wěn)定垂垂直地自浮于于墩位處。4.懸浮狀態(tài)下下的鋼圍堰接接高下沉（1）底節(jié)鋼圍圍堰起吊下水水后、迅速在在圍堰內(nèi)對(duì)稱稱注水使之保保持垂直狀態(tài)態(tài)下沉，然后按單元元體編號(hào)對(duì)稱稱拼裝接高，注注水下沉，拼拼裝接高交替替作業(yè)進(jìn)行施施工。（2）圍堰拼裝裝注水下沉過(guò)過(guò)程中，圍堰堰內(nèi)外水頭差差：相鄰單元元體水頭差，空空腹鋼圍堰水頭差差等必須滿足足設(shè)計(jì)要求之之規(guī)定。（3）隨鋼圍堰堰接高和圍堰堰內(nèi)注水壓重重下沉交替作作業(yè)，圍堰上上層拉纜亦需需隨之拆除、安裝交交替倒換上移移，并隨圍堰堰人水深度增增加隨時(shí)調(diào)整整拉纜受力狀狀態(tài)，使圍堰保持垂直。（4）圍堰刃腳腳接近河床面面附近時(shí)），應(yīng)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)墩位位處河床面的的測(cè)量，及時(shí)時(shí)掌握墩位河床沖刷刷及水位情況況，以便選擇擇圍堰落河床床的時(shí)機(jī)：5.精確定位及及圍堰落河床床（1）圍堰落河河床工作應(yīng)盡盡量安排在水水位低、流速速小時(shí)進(jìn)行。（2）圍堰落河河床前對(duì)墩位位處河床進(jìn)行行一次全面的的測(cè)量，若與與預(yù)計(jì)不相符符，不能滿足圍堰落落河床后使圍圍堰進(jìn)入穩(wěn)定定深度及圍堰堰露出水面的的高度時(shí)，則則應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整整圍堰落河床床時(shí)高度，以以滿足圍堰落落河床的各項(xiàng)項(xiàng)要求。（3）圍堰落河河床前，應(yīng)對(duì)對(duì)所有錨錠設(shè)設(shè)備進(jìn)行一次次全面檢查和和調(diào)整，用調(diào)調(diào)整錨繩和拉纜的辦辦法使圍堰精精確定位（44）縱、橫各各精確定位的的位置與設(shè)計(jì)計(jì)益的偏差應(yīng)視河床情況況而定。落河河床時(shí)墩位處處河床由于沖沖刷而高差較較大時(shí)，應(yīng)視視情況拋小片石進(jìn)行調(diào)平平，使圍堰刃刃盡可能平衡衡著床。（5）圍堰精確確定位后，應(yīng)應(yīng)加速對(duì)稱在在圍堰內(nèi)灌水水，使圍堰盡盡快落人河床床。圍堰人河床進(jìn)入入穩(wěn)定深度后后，解除下層層拉纜。如圖圖6.5所示示。6.吸泥下沉（1）圍堰落河河床后，應(yīng)繼繼續(xù)接高并在在圍堰內(nèi)灌水水或在圍堰內(nèi)內(nèi)填充混凝土土，增加圍堰重量，輔輔以在圍堰內(nèi)內(nèi)吸泥，使圍圍堰迅速下沉沉。如此接高高、灌水（填填充混凝土）、吸泥作作業(yè)交替進(jìn)行行，直至圍堰堰刃腳到達(dá)設(shè)設(shè)計(jì)高程。在在覆蓋層中圍圍堰下沉的主要手段是用用空氣吸泥機(jī)機(jī)吸泥，如遇遇有粘上層時(shí)時(shí)還應(yīng)配合高高壓射水。（2）圍堰吸泥泥下沉?xí)r應(yīng)根根據(jù)圍堰位移移和傾斜情況況調(diào)整吸泥位位置，以保證證圍堰在允許范圍內(nèi)內(nèi)下沉。吸泥泥時(shí)還要經(jīng)常常觀察圍堰內(nèi)內(nèi)、外水頭差差、注意隨時(shí)時(shí)補(bǔ)水，避免大的翻砂。（3）為便于圍圍堰接高工作作，每次接高高前圍堰頂面面高出導(dǎo)向船船頂面不宜少少于1.5ｍ。（4）為加強(qiáng)圍圍堰鋼殼強(qiáng)度度、增加圍堰堰自重，圍堰堰內(nèi)按設(shè)計(jì)要要求填充一定定數(shù)量的混凝土，混混凝土灌注應(yīng)應(yīng)按預(yù)先編制制的程序和時(shí)時(shí)間進(jìn)行。五、質(zhì)量要求（1）制造鋼圍圍堰的鋼料、焊焊條、焊絲、焊焊劑等主要材材料均應(yīng)符合合設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要要求并附有出出廠合格證，必必要時(shí)應(yīng)作力力學(xué)、化學(xué)及及可焊性試驗(yàn)驗(yàn)。（2）需要改變變材料型號(hào)、尺尺寸時(shí)，必須須經(jīng)過(guò)技術(shù)負(fù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)并并有設(shè)計(jì)單位位出具變更設(shè)計(jì)文文件后方可變變更。（3）對(duì)焊接的的要求、焊縫縫的檢查等技技術(shù)要求應(yīng)滿滿足規(guī)范ＴＢＢＪ212一81有關(guān)的要求，，焊焊縫尺寸除滿滿足設(shè)計(jì)要求求外，還應(yīng)在在焊縫處涂煤煤油作水密檢檢查，若煤油滲到反面，則則應(yīng)將該處焊焊縫鏟除，重重新按規(guī)定復(fù)復(fù)焊后，仍需需作水密試驗(yàn)驗(yàn)，合格后方可使用。（4）拼裝好的的鋼圍堰外形形尺寸應(yīng)與設(shè)設(shè)計(jì)相符，每每節(jié)直徑允許許誤差：頂面面±2ｍｍｍ，底面為為-20ｍｍ。井井箱寬度允許許誤差：±1ｍｍ。（5）圍堰下沉沉至設(shè)計(jì)高程程后其位置的的允許偏差應(yīng)應(yīng)滿足以下要要求：傾斜率率不大于1％。底面面和頂面中心心在橋墩縱、橫橫向的偏差不不得太于Ｈ／／100＋0.25ｍ，式式中Ｈ為圍堰高度度。六、安全要求雙壁鋼圍堰施工工系大型水上上施工多工種種聯(lián)合作業(yè)，安安全工作必須須遵照ＴＢＪＪ403一877《鐵路橋橋涵施工技術(shù)術(shù)安全規(guī)則》辦辦理。七、機(jī)械設(shè)備（表表6-1）八、勞動(dòng)組織裝吊工：69人電焊工：26人鉚工：20人人司機(jī)：24人人電工：9人鉗工：6人木工：3人潛水工：12人水手工：24人合計(jì)：193人九、經(jīng)濟(jì)效益雙壁鋼圍堰較采采用打氣式浮浮式沉井等其其它形式的水水中沉井基礎(chǔ)礎(chǔ)施工程序簡(jiǎn)簡(jiǎn)便，不需要制造造安裝鋼氣筒筒和鋼板樁防防水圍堰，節(jié)節(jié)約鋼材約334.1％，機(jī)機(jī)械設(shè)備較少，節(jié)約機(jī)械費(fèi)費(fèi)約29％。十、工程實(shí)例現(xiàn)將長(zhǎng)江某橋ＮＮ9墩施工簡(jiǎn)簡(jiǎn)要情況介紹紹如下：。Ｎ9墩雙壁鋼鋼圍堰外徑222.60ｍｍ，內(nèi)徑199.80ｍ，鋼鋼殼井寬1..10ｍ，鋼鋼圍堰總高Ｈ=44.000ｍ，分八八節(jié)制造，每每節(jié)又對(duì)稱分分10個(gè)單元元體制造和安安裝，雙壁鋼鋼圍堰總重為5699ｔ（不包括括焊縫重）（1）浮運(yùn)：11990年年10月26日。（2）起吊下水水：19900年11月12日。（3）圍堰落河河床：19990年12月23日（第第四節(jié)雙壁鋼鋼殼拼接后）。（4）圍堰沉至至設(shè)計(jì)高程：：1991年4月2日。（5）自起落下下水至圍堰下下沉到設(shè)計(jì)高高程歷時(shí)1441天，圍圍堰入土233ｍ，平均每天在砂性土土復(fù)蓋層中下下沉0.1663ｍ。（6）雙壁鋼圍圍堰下沉到設(shè)設(shè)計(jì)高程后位位置偏差情況況如下：1）圍堰頂面面和圍堰底面中心縱、橫橫向的偏差：：最大者為頂頂面中心偏下下游0.2775ｍ小于ＨＨ／100＋0.25＝0..69ｍ的規(guī)規(guī)定。2）圍堰傾斜率率為：0.443％，小于于1％的規(guī)定。3）圍堰水平斷斷面軸線扭角角為反時(shí)針445‘小于1°