跨海大橋建設(shè)項目灘涂區(qū)承臺單壁雙套箱鋼圍堰施工方案[優(yōu)秀工程方案]

1、杭州灣跨海大 橋建設(shè)項目(灘涂區(qū)承臺)單壁雙套箱鋼圍堰施工浙江省交通工程建設(shè)集團有限公司杭州灣跨海大 橋I合同項目經(jīng)理部二五年十二月三十日單壁雙套箱鋼圍堰施工本工程為杭州灣跨海大 橋北引橋A27號A56共30個墩60個承臺,其中9.8米36個,10.8米20個;14米4個,位于灘涂上.海上灘涂橋梁基礎(chǔ)的 修建,主要困難在于防水、防潮、防土,還要防止沖刷、滑坡、涌砂等,用圍堰配合施工的 目的 ,就是在堰內(nèi)施工和修筑基礎(chǔ)時,使堰外的 水和土不至于大 量涌進堰內(nèi),而待基礎(chǔ)、墩臺修筑出水面后即可將其拆除.根據(jù)本項目的 地質(zhì)、水文特征,灘涂承臺基礎(chǔ)施工采用單壁雙套箱鋼圍堰,具有施工簡便、工序單一,套箱周

2、轉(zhuǎn)快,成本低等優(yōu)點.一、基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方案 的 比較,A27A56號墩位于堤外,將受潮汐和水流影響;本區(qū)段地勢平緩,地面高程約2.8米-3.2米;表層土為淤泥質(zhì)亞粘土(或亞砂土).承臺砼封底底標(biāo)高在2米-3.2米,除個別深水區(qū)承臺外,絕大 部分承臺封底砼在表層土內(nèi). 杭州灣北岸隨乍浦內(nèi)河港池圍堤完工,對我標(biāo)段A27-A45墩水文變化影響較大 ,基本無強潮潮大 流急現(xiàn)象,經(jīng)觀測海床面有淤積現(xiàn)象,基本無沖刷現(xiàn)象.潮位處潮汐屬規(guī)則半日潮,平均潮差4.65米,最大 潮差7.57米,實測最高潮位5.54米,實測最低潮位-4.01米,此時灘涂區(qū)地面均為露出水面.從上述水文、地質(zhì)和工程特點可以看出：海床面基本無沖

3、刷,潮流不急,退潮時海床面露出時間較長,特別是近岸處海床面露出每天至少在一半時間以上.因此我標(biāo)段采用單壁雙套箱鋼圍堰,是充分考慮現(xiàn)有施工特點：具有施工簡便,可以利用退潮后套箱整體吊裝快速下沉,落底至承臺底以下5080厘米;套箱周轉(zhuǎn)快,從套箱下沉至第一節(jié)墩身完成僅需20天周轉(zhuǎn)一次;成本低,一般直徑11.8米承臺每套單壁雙套箱總重量約需30T鋼材.而鋼板樁圍堰方案 更適用于深水作業(yè),投入成本大 (至少二倍以上),施工工序復(fù)雜,周轉(zhuǎn)慢.三、單壁雙套箱鋼圍堰結(jié)構(gòu)和設(shè)計鋼套箱主要由外套箱、內(nèi)支撐、導(dǎo)向架、內(nèi)套箱組成,外套箱作承臺施工的 擋水、擋土圍護及水下封底砼模板的 作用,也可作施工平臺使用,內(nèi)支撐保

4、證鋼套箱在起吊和下沉過程中具有足夠的 剛度 ,以及提高套箱抗風(fēng)浪和水壓力的 剛度 ;豎向?qū)蚣苤饕龑?dǎo)外套箱就位、同時也可作支撐作用防止套箱下沉落底時傾斜;此內(nèi)套箱作承臺模板使用. (一)單壁雙套箱鋼圍堰結(jié)構(gòu)及施工流程以A34墩為例,承臺直徑為9.8米,承臺底標(biāo)高1.5米,頂標(biāo)高為1.5米,地面標(biāo)高為0.5米,其結(jié)構(gòu)布置如圖：1、 外套箱結(jié)構(gòu)根據(jù)按十年一遇高潮位4.95米加0.6米浪高,外套箱頂標(biāo)高按5.5米進行控制,底腳標(biāo)高為承臺底以下0.5米.每個外套箱一般由一節(jié)底節(jié)和二節(jié)調(diào)整節(jié)組成,面板厚度 5米米,沿周圍分布豎向10槽鋼的 豎向加勁肋,肋間距為40厘米,水平勁板采用11010鋼板加勁,

5、間距為50厘米,并每隔1米設(shè)置一道14槽鋼水平包箍,外鋼套箱加工平面尺寸(直徑)比承臺大 1000米米,為方便拆模,底節(jié)套箱6條豎向拼縫中必須有一條作成斜縫,偏角1015厘米.底節(jié)模板豎向拼縫固定采用偏心抽拉式卡夾板,便于分節(jié)抽拔. 2、導(dǎo)向架制作盡管外套箱平面位置精度 要求不高,但是為了 保證套箱準(zhǔn)確就位,防止套箱下沉傾斜,需要在護筒外設(shè)置導(dǎo)向架來控制,根據(jù)承臺周邊放樣點掛線制作導(dǎo)向架,導(dǎo)向架與鋼護筒聯(lián)成整體.導(dǎo)向架由水平撐和豎向?qū)驐U組成,水平撐焊接在外圍護筒上,外設(shè)滑槽,可安裝豎向?qū)驐U,導(dǎo)向桿上端彎折向承臺中心傾斜約15,以便套箱快速就位.導(dǎo)向架安架時,由掛線錘控制其豎直度 ,隨著套箱

6、下沉,導(dǎo)向桿在滑槽內(nèi)可以上下滑動,直至承臺底部.3、內(nèi)支撐制作安裝為保證鋼套箱在起吊和下沉過程中具有足夠的 剛度 ,以及提高套箱抗風(fēng)浪和水壓力的 剛度 ,需在每節(jié)鋼套箱頂部(三分之一位置)安裝井字形內(nèi)支撐.內(nèi)支撐骨架采用18號工字鋼制作,由于不同直徑的 承臺其樁位布置也不同,因此內(nèi)支撐的 形式應(yīng)根據(jù)樁位布置來確定.4、鋼套箱拼裝底節(jié)鋼套箱拼裝需要臨時搭設(shè)平臺.拼裝底節(jié)時,首先用螺桿進行臨時固定,然后將抽心式卡夾板卡緊,進行最后固定,并卸下臨時連接螺桿.底節(jié)鋼套箱采用整體吊裝,就位后,在底節(jié)上分塊拼裝或整體吊裝上節(jié)鋼套箱.5、鋼套箱下沉套箱下沉要避開潮水,選擇在低潮位時進行,保證施工人員安全.A

7、、底節(jié)套箱拼裝好并安裝完內(nèi)支撐后,通過50噸履帶吊在護筒外導(dǎo)向架限位下把鋼套箱滑行下沉至河床面,當(dāng)?shù)谝还?jié)套箱入土就位穩(wěn)定后即可依次下沉第二、第三節(jié)套箱(可整體吊裝或分塊拼裝就位);然后采用射水吸泥法將套箱內(nèi)泥砂吸出套箱外,使套箱逐漸下沉至設(shè)計標(biāo)高.B、最后一節(jié)套箱就位好以后,用6根鋼索將整個鋼套箱反吊在鋼護筒上,并通過控制鋼索的 長度 來保證鋼套箱的 入土標(biāo)高.高潮位時箱內(nèi)一般不進行施工,并打開平衡窗將套箱內(nèi)注滿水,防止涌砂.對于箱內(nèi)泥漿泵等施工工具應(yīng)放在浮箱上,防止被水淹沒.十、鋼套箱拆除由于本工程部分墩身位于浪濺區(qū),其在養(yǎng)護期內(nèi)不得與海水接觸,鋼套箱拆除必須在底節(jié)墩身完成后才可進行,首先將

8、上部兩層調(diào)整節(jié)鋼套箱分層整體拆分節(jié)拆除,底節(jié)模板依次抽出連接豎向拼縫的 偏心抽拉式卡夾板.全部卡夾板抽出后,自倒梯形塊開始依次將鋼套箱分塊拔出,如阻力較大 可考慮采用振動錘夾持起拔或清除套箱外圍泥漿.(二) 承臺鋼套箱設(shè)計和驗算一、鋼套箱構(gòu)造鋼套箱典型尺寸內(nèi)直徑=11.8米,內(nèi)側(cè)鋼板厚5米米, 鋼板外側(cè)設(shè)橫斷面尺寸110厘米的 水平加強肋,上下間距50厘米;水平肋之間設(shè)10號槽鋼豎肋,每4度 設(shè)置一根,共設(shè)90根;內(nèi)側(cè)鋼板與豎肋和水平肋焊接連成整體;根據(jù)施工起重能力,鋼套箱沿圓周方向分割為6塊,上下方向節(jié)高分為2.5和3米兩種,各板塊邊緣設(shè)置翼緣,在翼緣上鉆孔后用螺栓連接拼裝成整體.為建模和計

9、算方便計,按上述構(gòu)造建立理想計算模型如下圖：二、最不利工況:經(jīng)分析56號墩水深最大 為最不利工況,套箱施工簡圖如下圖:A56號墩外套箱示意圖根據(jù)杭州灣水文有關(guān)資料,10年一遇高潮位為4.95米,承臺底標(biāo)高-1.5米,封底抽水后套箱承受最大 水壓,為最不利工況,水位差6.45米,計算時按未封底水位差H=7.25米計算.三、鋼套箱承受荷載:1、靜水壓力：靜水壓力沿圓周朝向圓心方向,水平面p=0,最大 水深H=7.25米處p=7.25t/米2,按三角形分布;2、動水壓力：按最大 流速V=3.7米/s考慮,根據(jù)公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范JTJ021-89中公式(2.3.10)計算動水壓力,得p=P/A=K2

10、/2/g=0.8*1*3.72/2/9.81=0.56t/米2動水壓力沿垂直于套箱直徑方向施加于一半套箱上.3、自重：根據(jù)構(gòu)造材料自動計入自重.荷載示意圖如下：1)、靜水壓力分布圖2)、動水壓力分布圖四、驗算：驗算利用大 型結(jié)構(gòu)計算軟件米IDAS進行.五、驗算結(jié)果：1、 變形：鋼套箱最大 變形如下圖所示：最大 變形=2.02米米L/6002、 應(yīng)力：1)、內(nèi)側(cè)鋼板應(yīng)力如下圖所示：最大 應(yīng)力=110米pa=145 米pa2)、豎肋應(yīng)力如下圖：最大 應(yīng)力=98.5米pa=145 米pa3)、水平肋應(yīng)力如下圖：最大 應(yīng)力=47.8米pa=145 米pa3、 驗算結(jié)論：從計算結(jié)果看,應(yīng)力和變形均小 于有關(guān)規(guī)范設(shè)計允許值,滿足要求.六、其他：4、 從計算結(jié)果看應(yīng)力及變形均較小 ,但考慮到鋼套箱整體尺寸較大 ,整體剛度 也較弱,因此在鋼套箱整體拼裝高度 較高時要求在套箱內(nèi)部設(shè)井字架水平支撐,以加大 套箱的 整體剛度 .5、 在動水壓力下雖然套箱應(yīng)力和變形也符合要求,對于深水區(qū)考慮套箱下部僅靠封底混凝土來穩(wěn)定,所以