跨海大橋建設(shè)項(xiàng)目灘涂區(qū)承臺(tái)單壁雙套箱鋼圍堰施工方案

PAGEPAGE12杭州灣跨海大橋橋橋建設(shè)項(xiàng)項(xiàng)目(灘涂區(qū)承臺(tái))))單壁雙套箱鋼圍圍圍堰施工工浙江省交通工程程程建設(shè)集集團(tuán)有有限公司司杭州灣跨海大橋橋橋I合同項(xiàng)目目經(jīng)經(jīng)理部二○○五年十二二月三三十日單壁雙套箱鋼圍圍圍堰施工工本工程為杭州灣灣灣跨海大大橋北北引橋A27#～A56＃共30個(gè)墩60個(gè)承臺(tái)，其其其中Ф9.8米36個(gè)，Ф10.88米20個(gè)；Ф14米4個(gè)，位于于灘灘涂上。海海上上灘涂橋橋梁基基礎(chǔ)的修修建，主主要困難難在于于防水、防防潮潮、防土土，還還要防止止沖刷刷、滑坡坡、涌涌砂等，用用圍圍堰配合合施工工的目的的，就就是在堰堰內(nèi)施施工和修修筑基基礎(chǔ)時(shí)，使使堰堰外的水水和土土不至于于大量量涌進(jìn)堰堰內(nèi)，而而待基礎(chǔ)礎(chǔ)、墩墩臺(tái)修筑筑出水水面后即即可將將其拆除除。根根據(jù)本項(xiàng)項(xiàng)目的的地質(zhì)、水水文文特征，灘灘涂涂承臺(tái)基基礎(chǔ)施施工采用用單壁壁雙套箱箱鋼圍圍堰，具有有施施工簡(jiǎn)便便、工工序單一一，套套箱周轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)快，成成本低等等優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。一、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方方方案的比比較，A27~A5666號(hào)墩位于于堤堤外，將將受潮潮汐和水水流影影響;本區(qū)段地地勢(shì)勢(shì)平緩，地地面面高程約2.8MM~~-3..2MM；表層土土為為淤泥質(zhì)質(zhì)亞粘粘土（或或亞砂砂土）。承承臺(tái)臺(tái)砼封底底底標(biāo)標(biāo)高在－2m~--33.2m，除個(gè)別別深深水區(qū)承承臺(tái)外外，絕大大部分分承臺(tái)封封底砼砼在表層層土內(nèi)內(nèi)。杭州灣北岸隨隨隨乍浦內(nèi)河河港港池圍堤堤完工工，對(duì)我我標(biāo)段段A27--AA45墩水文變變化化影響較較大，基基本無(wú)強(qiáng)強(qiáng)潮潮潮大流急急現(xiàn)象象，經(jīng)觀觀測(cè)海海床面有有淤積積現(xiàn)象，基基本本無(wú)沖刷刷現(xiàn)象象。潮位位處潮潮汐屬規(guī)規(guī)則半半日潮，平平均均潮差4.655M，最大潮潮差7.577M，實(shí)測(cè)最最高高潮位5.544MM,實(shí)測(cè)最低低潮潮位-4.0011M，此時(shí)灘灘涂涂區(qū)地面面均為為露出水水面。從上述水文、地地質(zhì)和工程特特點(diǎn)可以看出出：海床面基基本無(wú)沖刷，潮潮流不急，退退潮時(shí)海床面面露出時(shí)間較較長(zhǎng)，特別是是近岸處海床床面露出每天天至少在一半半時(shí)間以上。因因此我標(biāo)段采采用單壁雙套套箱鋼圍堰，是是充分考慮現(xiàn)現(xiàn)有施工特點(diǎn)點(diǎn)：具有施工工簡(jiǎn)便，可以以利用退潮后后套箱整體吊吊裝快速下沉沉，落底至承承臺(tái)底以下50－80CM；套箱周轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)快，從套箱箱下沉至第一一節(jié)墩身完成成僅需20天周轉(zhuǎn)一次次；成本低，一一般直徑11.8米承臺(tái)每套套單壁雙套箱箱總重量約需需30T鋼材。而鋼板樁圍堰堰方案更適用用于深水作業(yè)業(yè)，投入成本本大（至少二二倍以上），施施工工序復(fù)雜雜，周轉(zhuǎn)慢。三、單壁雙套箱箱箱鋼圍堰堰結(jié)構(gòu)構(gòu)和設(shè)計(jì)計(jì)鋼套箱主要由外外外套箱、內(nèi)內(nèi)支支撐、導(dǎo)導(dǎo)向架架、內(nèi)套套箱組組成，外套套箱箱作承臺(tái)臺(tái)施工工的擋水水、擋擋土圍護(hù)護(hù)及水水下封底底砼模模板的作作用，也也可作施施工平平臺(tái)使用用，內(nèi)內(nèi)支撐保證證鋼鋼套箱在在起吊吊和下沉沉過(guò)程程中具有有足夠夠的剛度度，以以及提高高套箱箱抗風(fēng)浪浪和水水壓力的的剛度度；豎向?qū)?dǎo)向向架主要要引導(dǎo)導(dǎo)外套箱箱就位位、同時(shí)時(shí)也可可作支撐撐作用用防止套套箱下下沉落底底時(shí)傾傾斜；此此內(nèi)套套箱作承承臺(tái)模模板使用用。（一）單壁雙套套套箱鋼圍圍堰結(jié)結(jié)構(gòu)及施施工流流程以A34墩為例例例，承臺(tái)直直徑徑為Ф9.8米，承臺(tái)臺(tái)底底標(biāo)高－1.5米，頂標(biāo)標(biāo)高高為1.5米，地面面標(biāo)標(biāo)高為0.5米，其結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)布置如如圖：：外套箱結(jié)構(gòu)根據(jù)按十年一遇遇遇高潮位4.955m加0.6m浪高，外套套箱箱頂標(biāo)高高按5.5M進(jìn)行控制制，底底腳標(biāo)高高為承承臺(tái)底以以下0.5米。每個(gè)個(gè)外外套箱一一般由由一節(jié)底底節(jié)和和二節(jié)調(diào)調(diào)整節(jié)節(jié)組成，面面板板厚度5MM，沿周圍圍分分布豎向10＃槽鋼的的豎豎向加勁勁肋，肋肋間距為40CM，水平勁勁板板采用□110＊10鋼板加勁勁，間間距為50CM，并每隔1M設(shè)置一道14＃槽鋼水水平平包箍，外外鋼鋼套箱加加工平平面尺寸寸（直直徑）比比承臺(tái)臺(tái)大10000mmm，為方便便拆拆模，底底節(jié)套套箱6條豎向拼拼縫縫中必須須有一一條作成成斜縫縫，偏角10~15cm。底節(jié)模模板板豎向拼拼縫固固定采用用偏心心抽拉式式卡夾夾板，便便于分分節(jié)抽拔拔。2、導(dǎo)向架制作作作盡管外套箱平面面面位置精精度要要求不高高，但但是為了了保證證套箱準(zhǔn)準(zhǔn)確就就位，防防止套套箱下沉沉傾斜斜，需要要在護(hù)護(hù)筒外設(shè)設(shè)置導(dǎo)導(dǎo)向架來(lái)來(lái)控制制，根據(jù)據(jù)承臺(tái)臺(tái)周邊放放樣點(diǎn)點(diǎn)掛線制制作導(dǎo)導(dǎo)向架，導(dǎo)導(dǎo)向向架與鋼鋼護(hù)筒筒聯(lián)成整整體。導(dǎo)向向架由水平平撐和豎向向?qū)驐U組組成，水平平撐焊接在在外圍護(hù)筒筒上，外設(shè)設(shè)滑槽，可可安裝豎向向?qū)驐U，導(dǎo)導(dǎo)向桿上端端彎折向承承臺(tái)中心傾傾斜約15°，以便套套箱快速就就位。導(dǎo)向向架安架時(shí)時(shí)，由掛線線錘控制其其豎直度，隨著套箱下沉，導(dǎo)向桿在滑槽內(nèi)可以上下滑動(dòng)，直至承臺(tái)底部。3、內(nèi)支撐制作作作安裝為保證鋼套箱在在在起吊和和下沉沉過(guò)程中中具有有足夠的的剛度度，以及及提高高套箱抗抗風(fēng)浪浪和水壓壓力的的剛度，需需在在每節(jié)鋼鋼套箱箱頂部（三三分分之一位位置）安安裝井字字形內(nèi)內(nèi)支撐。內(nèi)內(nèi)支支撐骨架架采用用18#工字鋼制制作作，由于于不同同直徑的的承臺(tái)臺(tái)其樁位位布置置也不同同，因因此內(nèi)支支撐的的形式應(yīng)應(yīng)根據(jù)據(jù)樁位布布置來(lái)來(lái)確定。4、鋼套箱拼裝裝裝底節(jié)鋼套箱拼裝裝裝需要臨臨時(shí)搭搭設(shè)平臺(tái)臺(tái)。拼拼裝底節(jié)節(jié)時(shí)，首首先用螺螺桿進(jìn)進(jìn)行臨時(shí)時(shí)固定定，然后后將抽抽心式卡卡夾板板卡緊，進(jìn)進(jìn)行行最后固固定，并并卸下臨臨時(shí)連連接螺桿桿。底底節(jié)鋼套套箱采采用整體體吊裝裝，就位位后，在在底節(jié)上上分塊塊拼裝或或整體體吊裝上上節(jié)鋼鋼套箱。5、鋼套箱下沉沉沉套箱下沉要避開(kāi)開(kāi)開(kāi)潮水，選選擇擇在低潮潮位時(shí)時(shí)進(jìn)行，保保證證施工人人員安安全。A、底節(jié)套箱拼拼拼裝好并安安裝裝完內(nèi)支支撐后后，通過(guò)50噸履帶吊吊在在護(hù)筒外外導(dǎo)向向架限位位下把把鋼套箱箱滑行行下沉至至河床床面，當(dāng)當(dāng)?shù)谝灰还?jié)套箱箱入土土就位穩(wěn)穩(wěn)定后后即可依依次下下沉第二二、第第三節(jié)套套箱（可可整體吊吊裝或或分塊拼拼裝就就位）；；然后后采用射射水吸吸泥法將將套箱箱內(nèi)泥砂砂吸出出套箱外外，使使套箱逐逐漸下下沉至設(shè)設(shè)計(jì)標(biāo)標(biāo)高。B、最后一節(jié)套套套箱就位好好以以后，用6根鋼索將將整整個(gè)鋼套套箱反反吊在鋼鋼護(hù)筒筒上，并并通過(guò)過(guò)控制鋼鋼索的的長(zhǎng)度來(lái)來(lái)保證證鋼套箱箱的入入土標(biāo)高高。高潮位時(shí)箱內(nèi)一一一般不進(jìn)進(jìn)行施施工，并并打開(kāi)開(kāi)平衡窗窗將套套箱內(nèi)注注滿水水，防止止涌砂砂。對(duì)于于箱內(nèi)內(nèi)泥漿泵泵等施施工工具具應(yīng)放放在浮箱箱上，防防止被水水淹沒(méi)沒(méi)。十、鋼套箱拆除除除由于本工程部分分分墩身位位于浪浪濺區(qū)，其其在在養(yǎng)護(hù)期期內(nèi)不不得與海海水接接觸，鋼鋼套箱箱拆除必必須在在底節(jié)墩墩身完完成后才才可進(jìn)進(jìn)行，首首先將將上部?jī)蓛蓪诱{(diào)調(diào)整節(jié)鋼鋼套箱箱分層整整體拆拆分節(jié)拆拆除，底底節(jié)模板板依次次抽出連接接豎豎向拼縫縫的偏偏心抽拉拉式卡卡夾板。全全部部卡夾板板抽出出后，自自倒梯梯形塊開(kāi)開(kāi)始依依次將鋼鋼套箱箱分塊拔拔出，如如阻力較較大可可考慮采采用振振動(dòng)錘夾夾持起起拔或清清除套套箱外圍圍泥漿漿。（二）承臺(tái)鋼鋼鋼套箱設(shè)設(shè)計(jì)和和驗(yàn)算一、鋼套箱構(gòu)造造造鋼套箱典型尺寸寸寸內(nèi)直徑Φ=11..88m，內(nèi)側(cè)鋼鋼板板厚5mm,,鋼板外側(cè)側(cè)設(shè)設(shè)橫斷面面尺寸寸1×100ccm的水平加加強(qiáng)強(qiáng)肋，上上下間間距50cmm;水平肋之之間間設(shè)10號(hào)槽鋼豎豎肋肋，每4度設(shè)置一一根根，共設(shè)90根；內(nèi)側(cè)側(cè)鋼鋼板與豎豎肋和和水平肋肋焊接接連成整整體;根據(jù)施工工起起重能力,鋼套箱沿沿圓圓周方向向分割割為6塊,上下方向向節(jié)節(jié)高分為2.5和3m兩種，各各板板塊邊緣緣設(shè)置置翼緣，在在翼翼緣上鉆鉆孔后后用螺栓栓連接接拼裝成成整體體。為建建模和和計(jì)算方方便計(jì)計(jì)，按上上述構(gòu)構(gòu)造建立立理想想計(jì)算模模型如如下圖：：二、最不利工況況況:經(jīng)分析56號(hào)墩墩墩水深最最大為為最不利利工況況,套箱施工工簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖如下下圖:A56號(hào)墩外套套套箱示意意圖根據(jù)杭州灣水文文文有關(guān)資資料，10年一遇高高潮潮位為4.955mm,承臺(tái)底標(biāo)標(biāo)高-1.55mm,封底抽水水后后套箱承承受最最大水壓壓，為為最不利利工況況，水位位差6.45米，計(jì)算算時(shí)時(shí)按未封封底水水位差H=7..225m計(jì)算。三、鋼套箱承受受受荷載:1、靜水壓力：：：靜水壓力沿圓周周周朝向圓圓心方方向，水水平面面p=0,最大水深H=7..225m處p=7..225t//m22，按三角角形形分布；；2、動(dòng)水壓力：：：按最大流速V===3.77m//s考慮，根根據(jù)據(jù)《公路路橋涵涵設(shè)計(jì)通通用規(guī)規(guī)范》JTJ00221-889中公式（2.3..110）計(jì)算動(dòng)動(dòng)水水壓力，得得p=P/A=KKKγυ2/2/gg==0.88*11*3..722/2/99..81==0..56tt/mm2動(dòng)水壓力沿垂直直直于套箱箱直徑徑方向施施加于于一半套套箱上上。3、自重：根據(jù)構(gòu)造材料自自自動(dòng)計(jì)入入自重重。荷載示意圖如下下下：1）、靜水壓力力力分布圖2）、動(dòng)水壓力力力分布圖四、驗(yàn)算：驗(yàn)算利用大型結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)計(jì)算算軟件件MIDAAS進(jìn)行。五、驗(yàn)算結(jié)果：：：變形：鋼套箱最大變形形形如下圖圖所示示：最大變形δ=222.022mmm<L//6000應(yīng)力：1）、內(nèi)側(cè)鋼板板板應(yīng)力如下下圖圖所示：：最大應(yīng)力σ=11110MMpaa<[σ]=14455Mppa2）、豎肋應(yīng)力力力如下圖：：最大應(yīng)力σ=9998.55Mppa<[σ]=14455Mppa3）、水平肋應(yīng)應(yīng)應(yīng)力如下圖圖：：最大應(yīng)力σ=4447.88Mppa<[σ]=14455Mppa驗(yàn)算結(jié)論：從計(jì)算結(jié)果看，應(yīng)應(yīng)力和變形均均小于有關(guān)規(guī)規(guī)范設(shè)計(jì)允許許值，滿足要要求。六、其他：從計(jì)算結(jié)果看應(yīng)應(yīng)應(yīng)力及變變形均均較小，但但考考慮到鋼鋼套箱箱整體尺尺寸較較大，整整體剛剛度也較較弱，因因此在鋼鋼套箱箱整體拼拼裝高高度較高高時(shí)要要求在套套箱內(nèi)內(nèi)部設(shè)井井字架架水平支支撐，以以加大套套箱的的整體剛剛度。在動(dòng)水壓力下下下雖然套箱箱應(yīng)應(yīng)力和變變形也也符合要要求，對(duì)對(duì)于深水水區(qū)考考