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文檔簡介
南京大勝關(guān)長江大橋80.2m×38.2m鋼圍堰施工技術(shù)2015-04-2913:16
系統(tǒng)分類:技術(shù)資料
專業(yè)分類:路橋隧道
瀏覽數(shù):142長江大橋橋墩鋼圍堰其外形尺寸為80.2m×38.2m(長×寬),由雙層殼體組成,其分為底節(jié)和頂節(jié)兩個分段。底節(jié)高為14.5m,重約1845t(不計刃腳混凝土重量),分108個單元(含下層內(nèi)支撐),其兩端半圓中間為矩形的內(nèi)、外環(huán)雙壁自浮式鋼結(jié)構(gòu),外環(huán)總長80.2m,總寬為38.2m,內(nèi)外環(huán)間距為2m。中節(jié)圍堰為雙壁鋼圍堰,外形為橢圓型,兩端為半圓結(jié)構(gòu),外直徑為38.2m,長度為80.2m,壁厚為2m,高度為9.3m,總重約為1046t。其中側(cè)板為632t,內(nèi)部支撐為415t。頂節(jié)為焊接梯形結(jié)構(gòu),兩端為圓弧,中間為直線。上部尺寸為0.32m,下部為0.82m,高度為3.2m,總重為24.7t。底節(jié)圍堰支架的掛筒標高+8.63m,支架頂?shù)降坠?jié)圍堰頂0.32m,底節(jié)圍堰頂標高約為:+9.31,底節(jié)圍堰高度14.50m,中節(jié)圍堰高度9.30m,圍堰截面積(刃腳以上部分)395.336m2,刃腳高度2.5m。按圍堰刃腳中有0.5m高度的的水無法排出考慮。圍堰制造總體方案考慮施工條件和運輸?shù)纫蛩?,鋼圍堰中?jié)擬采用分節(jié)制造,依次組拼的原則。即采用車間分節(jié)制作成單元塊,在原圍堰底節(jié)的基礎(chǔ)上整體組拼。經(jīng)過對圖紙的分析、參加制造的有關(guān)人員的意見和鋼結(jié)構(gòu)車間的吊機的起吊能力(有一臺20t龍門吊機),決定對圍堰的中節(jié)作如下分節(jié):中節(jié)高度9.3m,在高度方向不分塊,沿周長方向分直線段和曲線段。直線段(半邊)分為4.5m×4+3.0m×2+4.5m×4共10塊(采用1.5m×9.3m的開平鋼板)。其中最大的一塊為9.3m×4.5m重量約為16.9t。曲線段(半邊)分為7.5m×8共8塊(采用1.5m×9.3m的開平鋼板),每塊(7.5m×9.3m)的重量為19.7t。圍堰拼裝施工:1、圍堰接高1)圍堰接高綜述在鉆孔樁施工結(jié)束后,開始進行中節(jié)圍堰接高施工。采用80t、150t全回轉(zhuǎn)吊船同時對稱拼裝,吊機布置情況見《鋼圍堰接高施工布置圖》。內(nèi)支架拼裝采用相類似的方法,在鐵駁上組拼成60t左右的組件后,現(xiàn)場拼裝。拼裝順序:先側(cè)板、后內(nèi)支撐。中節(jié)圍堰接高見《中節(jié)套箱接高施工示意圖》。2)圍堰拼裝懸浮狀態(tài)分析十一月份到一月份歷史水位情況見下表:歷史最低平均水位+0.93m,平均水位(+0.93m~+3.25m)底節(jié)圍堰未接高在歷史最低水位可以實現(xiàn)自浮;底節(jié)圍堰+中節(jié)圍堰(未有內(nèi)支架),在水位為+2.36m時可以實現(xiàn)自??;水位低于+2.36m時不能實現(xiàn)自??;底節(jié)圍堰+中節(jié)圍堰(有內(nèi)支架),在水位為+3.41m時可以自浮,水位低于+3.41m時就不能實現(xiàn)自浮;因此全部拼裝完成后,需在提升裝置的配合下才能完成由固定狀態(tài)向懸浮狀態(tài)的體系轉(zhuǎn)換。套箱圍堰懸浮工況具體計算分析見附件1。2、圍堰接高前準備工作1)另鋪設(shè)施工通道,重新布置周圈套箱接高操作平臺及圍欄設(shè)施。2)套箱接高前,對底節(jié)套箱結(jié)構(gòu)進行一次全面大檢查,對于施工中損壞的結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件進行恢復(fù),側(cè)板滲水的位置進行處理。3、圍堰中節(jié)接高施工套箱中節(jié)安裝按照先安裝側(cè)板,再安裝頂層內(nèi)支撐主桁及聯(lián)結(jié),最后安裝附屬設(shè)施的順序進行;套箱側(cè)板的安裝及合攏按照先安裝兩端圓弧段側(cè)板,再對稱安裝兩側(cè)直線段側(cè)板,最后直線段中部實現(xiàn)合攏。拼裝前,應(yīng)對每個單元組合進行編號排隊,且拼裝工作應(yīng)對稱進行,直至最后合攏。拼裝合攏后,全面調(diào)整其垂直、水平、橢園度等,務(wù)使接頭對準,所有誤差均在允許范圍之內(nèi)。經(jīng)檢查認可后方可進行電焊。1)套箱接高測量控制(1)圍堰拼裝前,首先精確測量圍堰原有的軸線點的坐標,圍堰頂面結(jié)構(gòu)中心點坐標是由同一軸線上的A、B或C、D點平均得出,其他兩個點平均值復(fù)核。2)鋼套箱側(cè)板安裝、焊接鋼套箱中節(jié)側(cè)板在工廠組拼成單元,利用起重碼頭20tГMK吊機倒運下河,在鐵駁上將圍堰單元拼裝成重量約40~60t的塊件,運輸至墩位,利用浮吊吊裝拼接。側(cè)板由兩圓弧段對稱四點向套箱中間安裝,兩側(cè)分別在直線段中部合攏。側(cè)板吊裝分別利用兩側(cè)的80t或150t全回轉(zhuǎn)浮吊。拼裝時,分別吊裝單元塊在底節(jié)圍堰上就位,并按拼裝線在底部焊定位擋塊,上部鉛垂到位后,在臨時吊點處設(shè)纜風(fēng)進行調(diào)整并固定。在單元間內(nèi)、外壁板內(nèi)側(cè)加裝鋼墊板,并采用手工焊定位。側(cè)板經(jīng)測量、精確定位后進行拼縫焊接,合攏段可根據(jù)現(xiàn)場具體空隙尺寸進行調(diào)整。3)頂層內(nèi)支撐桁架及連接段安裝頂層內(nèi)支撐主桁組裝成整長的單組桁架,利用起重碼頭20tГMK吊機裝船運輸至墩位,再利用80t浮吊或150t浮吊整體吊裝,內(nèi)支撐主桁聯(lián)結(jié)系安裝分別利用80t浮吊或150t浮吊安裝、與內(nèi)支撐桁架焊接。頂層內(nèi)支撐主桁由圓弧一端向另外一端依次安裝。4)套箱中節(jié)質(zhì)量驗收中節(jié)套箱拼裝、焊接完成后,對焊縫質(zhì)量、側(cè)板水密性及套箱尺寸、安裝精度進行檢查驗收。鋼套箱的結(jié)構(gòu)尺寸必須符合鋼套箱主要尺寸允許偏差的要求,焊縫質(zhì)量檢測合格,側(cè)板面板焊縫全部進行煤油滲透試驗,以檢驗側(cè)板的水密性能。焊縫質(zhì)量檢驗驗收標準同中節(jié)套箱圍堰制造焊縫質(zhì)量驗收標準。圍堰下沉1、河床調(diào)整6#墩圍堰底所處河床受沖刷嚴重,河床呈高低不平狀態(tài)。圍堰上游側(cè)刃腳底河床標高約為-23.0m,下游側(cè)刃腳底河床標高約為-9.0m。依據(jù)設(shè)計要求6#墩圍堰就位后,刃腳底設(shè)計標高為-18.0m。6#墩圍堰要在河床一端高一端低的情況下下沉,其下沉精度難以控制,為保證圍堰的順利下沉,需先對河床進行平整處理后,再進行圍堰的下沉作業(yè)?,F(xiàn)底層內(nèi)支架的標高約為+8.63m,刃腳的標高約為-5.19m。圍堰下沉到位刃腳底設(shè)計標高為-18.0m,圍堰要下沉約12.81m。鉆孔樁接近完成時即開始對河床進行處理工作。首先在上游側(cè)進行拋填片石及砂礫,使上游側(cè)河床標高達到-18.50m,再在上游側(cè)河床上填4~5m厚砂(河床填砂采用吹填),使上游側(cè)河床標高基本達到-14.50m~-13.50m,從而保證上下游河床高差控制在2m以內(nèi),使圍堰下沉易于掌控。對于下游側(cè)河床,采用挖泥船挖泥法對河床進行降低,以使上游和下游的河床標高的高差盡量小。在河床處理完成后,測量組須進行測量檢查,以確保河床的狀況達到使用要求。如不符合要求,可再適量拋填一定數(shù)量的礫石及砂,直至達到使用要求。1)上游河床回填方案上游河床采用拋填不同種類的砂石來進行整平。河床標高-23.0m~-20.0范圍內(nèi)拋填片石;-20.0m~-18.5m范圍內(nèi)拋填卵石、砂礫;-18.5m以上范圍內(nèi)進行吹填砂??紤]到以后的混凝土封底防止混凝土漏出,在圍堰外測的河床面要多拋填一定范圍的片石及砂礫。拋填區(qū)域初步定為在6#墩圍堰所處水平面向外各增加2m范圍內(nèi)。但具體施工時,可依據(jù)現(xiàn)場實際情況而定。上游河床拋填土方量計算參見附件3。2)下游吸泥方案下游河床采用挖泥船挖泥對河床進行降低??紤]到周圍砂土對剛剛挖過的河床的回填影響,可以考慮安排2艘挖泥船進行挖泥來降低河床標高,使上下游河床高差滿足下沉要求,即可以進行圍堰的下沉施工。圍堰下沉?xí)r采取邊吸泥、邊下沉的方法進行。圍堰下的河床為全新統(tǒng)河床和地層,為松散細砂。采用空氣吸泥機進行吸泥??諝馕鄼C采用φ250mm并配備供應(yīng)能力為20m3/min的空氣壓縮機。吸泥機靠近下游處不均勻吸泥。吸泥時要保持吸泥機下口不低于刃尖,以免吸泥過深而使坑深超過刃尖過多而引起翻砂。圍堰下沉到河床面附近時,河床底的水流流態(tài)發(fā)生變化,流速增加,使水流對后側(cè)的河床沖刷增加,此時應(yīng)該控制吸泥量,嚴格控制圍堰的位置,保證圍堰位置準確,直至達到-18.0m的設(shè)計標高。在圍堰下沉的過程中,下游刃腳先進入河床而上游刃腳還未進入河床。下游圍堰刃腳在下沉過程中受到河床砂的摩擦阻力,隨著圍堰的不斷下沉摩擦力也不斷加大。下游圍堰內(nèi)壁考慮加水來克服阻力解決下沉困難。如果仍難以取得較好的下沉效果,可以輔助以高壓射水擾動破土的方法來取得較好的吸泥除土效果。所除土盡量遠棄。2、圍堰下沉前準備1)6#墩套箱下沉前,需拆除平臺上的鉆機設(shè)備及泥漿循環(huán)系統(tǒng)等多余設(shè)施,即拆除平臺上的封閉鋼鋪板、平臺外圍的懸挑平臺及圍欄等。2)圍堰下沉前,需清除套箱封底混凝土范圍內(nèi)內(nèi)壁、鋼護筒外壁及刃角內(nèi)的鉆渣、泥漿等,可利用高壓水槍或吸泥機清理干凈,以保證后續(xù)隔倉砼施工的質(zhì)量。3、圍堰下沉控制基于鋼套箱下游下沉比較深,上游下沉較少,下沉過程中平面位置及豎向傾斜難以控制等原因,選擇六個垂直度較好的樁(4#、9#、18#、29#、38#、41#樁)作為套箱下沉的定位及導(dǎo)向樁,并分別在導(dǎo)向樁處的套箱圍堰內(nèi)支架處設(shè)雙層導(dǎo)向架,使得套箱能沿定位樁準確下沉,每個導(dǎo)向架的高度為2.5m。導(dǎo)向結(jié)構(gòu)參見附圖3《6#墩圍堰下沉導(dǎo)環(huán)結(jié)構(gòu)圖》。6#墩圍堰在進入河床之前后,保留圍堰前拉纜及后錨繩不解除,用以配合可調(diào)導(dǎo)向克服上下游方向的不平衡,以及克服圍堰下沉過程中所受水流力及被動土壓力等。在圍堰下沉過程中,圍堰的位置調(diào)整采取灌注隔倉水的方式,而不采取灌注隔倉砼的方式,以防止灌注砼后,圍堰過重導(dǎo)致調(diào)整失控。1)下沉控制為保證圍堰下沉可控,圍堰下沉采取提升控制下沉。(1)提升控制下沉綜述圍堰下沉?xí)r采取主動下沉。河床處理完成后,在外排對稱位置的4根定位護筒(2#、7#、40#、45#)上安裝提升裝置,同時在上下兩層內(nèi)支撐上安裝導(dǎo)向裝置,提升裝置提升稍許,同時配以抽水等措施使圍堰上?。ù藭r圍堰保持內(nèi)外水頭差為5.30m),上浮后拆除原有部分樁位掛樁牛腿頂升裝置緩緩下放50cm,圍堰內(nèi)注水53cm,使吊掛系統(tǒng)受力變?yōu)樵瓉淼膰咧亓康?8%。繼續(xù)等距施頂使圍堰緩慢下沉50cm,同時向隔艙內(nèi)注50cm水,如此反復(fù),直至圍堰下沉4m左右,此時向圍堰內(nèi)注水,使圍堰處于自浮狀態(tài),拆掉接高鋼護筒牛腿吊掛梁及提升系統(tǒng),并將提升系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至圍堰頂層支架上。轉(zhuǎn)換完成后,檢測圍堰平面位置,合格后繼續(xù)向隔艙內(nèi)注50cm水,下沉50cm,如此反復(fù)直至圍堰進入河床。(注:圍堰在進入河床前,要保持圍堰內(nèi)外水頭差保持在5.27m)。圍堰進入河床后,采取隔艙內(nèi)注水方式使圍堰在提升裝置作用下緩慢下沉。為使提升裝置受力保持穩(wěn)定,要求圍堰內(nèi)外水頭差應(yīng)隨入土深度作相應(yīng)變化調(diào)整,其具體相關(guān)對應(yīng)數(shù)值詳見附件(五)。依據(jù)計算可知,圍堰在入土5.0m時(以下游側(cè)為基準),圍堰即可下沉至設(shè)計標高。準備水下封底施工。(2)下沉工況計算分析:4根鋼護筒上安裝提升裝置后,每根護筒設(shè)兩組分配梁,考慮承受套箱上導(dǎo)環(huán)處向上作用力125t,總設(shè)計承受反力為1000t。即圍堰的重量大于江水所產(chǎn)生的浮力,浮力只承受圍堰重量的72%,剩余的28%的圍堰重量由吊掛系統(tǒng)承受。①內(nèi)外水頭差h:h1=0.66987h1-81.5792h1+499.4033=2082.51936=2.10m即剛開始時,向圍堰內(nèi)壁內(nèi)注入2.10m高的水,即可使吊掛系統(tǒng)承受0.28G(G為圍堰重力),假定十二月份的平均水位為+2.21m,此時圍堰內(nèi)壁水位標高應(yīng)為-3.09m。當圍堰開始下放后,圍堰內(nèi)水位超過刃腳時:ρgAh2=0.72G103×10×395.336×h2=0.72×(1845.323+632.137+414.928)×103×10則:內(nèi)外水頭差h2=5.27m,即在圍堰注水下放時,應(yīng)保持內(nèi)外水頭差h2=5.27m,方可使提升裝置承受0.28G的力。②吊掛系統(tǒng)受力分析:0.28G=0.28×(1845.323+632.137+414.928)=810t在吊掛系統(tǒng)承受810t的力的情況下,使圍堰沿著導(dǎo)向裝置緩慢下沉50cm。此時吊掛系統(tǒng)的受力為810-0.5×395.336=612t。每個點承受612÷4=153t的力。在圍堰的位置沒有偏差的情況下,進行下一步的下沉。即圍堰內(nèi)壁再注50cm的水,使吊掛系統(tǒng)的受力為810t,緩慢下放圍堰50cm,再使圍堰的受力為615t。如此反復(fù)直至圍堰進入河床。進入河床后,仍利用提升裝置使圍堰下沉可控,采取分批次向圍堰內(nèi)注水,使圍堰穩(wěn)定下至設(shè)計標高。(3)下沉?xí)r注意事項:①檢查圍堰的位置,確保位置的正確,如果位置有偏差要及時進行調(diào)整。②吊掛系統(tǒng)在受力恒定的情況下,對圍堰起到重力導(dǎo)向的效果,使圍堰能夠沿著豎直方向下沉著床。③在圍堰落至河床前應(yīng)準確調(diào)整圍堰的平面位置和垂直度在誤差范圍內(nèi)。2)圍堰精度控制及調(diào)整要求:6#墩圍堰接高后采用一次下放到位,圍堰下放后所處位置就是承臺施工時位置,因此下放到位的圍堰必須精確定位。(1)圍堰下放前的測量準備工作:①底節(jié)、中節(jié)圍堰輪廓結(jié)構(gòu)尺寸,頂面標高;②鋼護筒的平面位置及垂直度;③圍堰與鋼護筒之間相對位置關(guān)系;④新掛樁牛腿頂面標高;⑤加強河床的觀測,測點要有一定范圍、密度,繪制水下地形圖,為河床的處理提供參數(shù);⑥落河床前,觀測河床變化。(2)對下放過程中(進入河床前),圍堰平面位置、垂直度、平整度進行測量并與理論計算值進行比較,當需要調(diào)整時,采用如下方法:①圍堰平面位置利用錨碇系統(tǒng)的拉緊、松放調(diào)整;②圍堰垂直度、平面轉(zhuǎn)動利用提升裝置及隔倉水進行調(diào)整。(3)圍堰落到河床前后,涉及體系轉(zhuǎn)換,要可控。(4)圍堰進入河床后,由于平面位置不能再有效調(diào)整,下放過程中,采用安裝在六根樁上的雙層導(dǎo)向控制平面位置,圍堰垂直度、平整度利用下放裝置及隔倉水進行調(diào)整。圍堰一旦傾斜度、平面位置不滿足要求,利用提升裝置及調(diào)整隔倉水進行調(diào)整。(5)圍堰下沉到位后,圍堰垂直度、平整度利用掛樁牛腿頂面標高進行控制。圍堰下沉到標高后,受水流沖刷的影響,圍堰可能仍處在不穩(wěn)定狀態(tài),此時需用剪力撐將圍堰與鋼護筒焊連,確保平面位置的穩(wěn)定。(6)圍堰下沉到設(shè)計標高之前,若采用澆筑隔艙混凝土方法使圍堰下沉,則易造成圍堰突然偏載,導(dǎo)致圍堰平面位置及垂直度超出誤差允許范圍,所以擬采用隔艙內(nèi)加水的辦法調(diào)整下沉速度和下沉量,必要時施加向下拉
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