某特大桥39#～44#深水桥墩基础双壁钢围堰施工方案_secret

某特大桥39#～44#深水桥墩基础双壁钢围堰施工方案一、工程概况1、桥型和结构某特大桥起讫里程为DK138+34.4～DK140+217.59，全长2183.19m，中心里程为DK139+125.995，孔跨为40-32m简支箱梁+(70+3×120+70)m连续箱梁+11-32m简支箱梁，为双线特大桥。32m简支箱梁为单箱单室后张法预应力砼箱梁，主桥为一联（70+3×120+70）m单箱单室、变高度变截面预应力混凝土连续箱梁。甬台和1#～36#墩位于江北岸，37#～45#墩位于江中，属于水中墩，46#墩～55#墩及温台位于江南岸，其中1904.09m位于直线段上，其余位于缓和曲线上，缓和曲线长280m，竖曲线半径20000m。37#~45#基础结构形式见表一。2、水文资料本桥位于三江口上游，为感潮河段，受迳流影响，也受潮汐影响。Q100=17602m3/s,Q300=22179m3/s,H100=6.82m,H300=8.67m,V100=2.85m/s,V300=3.1m/s,平均潮位1.20m,最大潮差6.19m，潮水为不规则半日潮，每日两次涨落。主河槽一般冲刷深度为25.16m，局部冲刷深度为33.2m。根据我部所了解的水文站资料，海门站（在本桥址下游23.6公里处）多年平均高潮位为4.22，多年平均低潮位0.20，历年最高高潮位为7.50；上游临海西门站多年平均高潮位4.69，平均低潮位1.21。根据《某防洪规划》，本段防洪堤规划高度为5.90米。表137#～45#基础结构形式表序号桥墩号桥基承台标高(m)桩数(个)桩径(m)桩长(m)长(m)宽(m)高(m)河床承台底施工水位平均潮位13782.571.52014.43-3-4.6465.881.223882.5732014.44-5.5-5.6445.881.233982.5752014.44-5.7-6.1445.881.244082.5802014.44-6.2-6.5785.881.2541122.58123.216.85-5.27-5.7635.881.2642122.58123.216.85-5.72-5.7635.881.2743122.589.523.216.85-5.75-6.7635.881.2844122.562.520.216.85-5.8-6.7635.881.294582.544.51614.44-1.9-2.6685.881.23、气象资料桥区属于亚热带季风气候，受海洋性气候影响，气候特征为温和湿润，雨量丰沛，光照充足、四季分明。多年年平均气温17.7～18.6℃，多年平均降水1537.0mm。本桥区常风向为西北～北东，每年10月至次年2月盛行北及西北风，6～8月盛行偏南风，3～5月和9月为冬丰夏季风转换期，风向不定，每年影响本桥区的台风为2次左右。4、通航资料桥位处某主河段为Ⅳ级航道，通航孔为2个，通航水位6.20m，通航净宽为112.0m，通航净高21.5m，通航等级为1000吨级海轮。5、工程地质某特大桥37#-45#桥墩位于江中，均为钻孔桩基础，钻孔桩穿过地层依次为淤泥质粘土(Q4al+m)、细圆砾土(Q4al)，粉质粘土(Q4al)，粗圆砾土(Q4al)、全风化凝灰岩(J3c-1)、强风化凝灰岩(Q3dl+pl)、弱风化凝灰岩(Q3dl+pl)。其中40#～45#桥墩为主桥70m+3×120+70m桥墩。二、大临设施1、栈桥、码头某北岸修建临时栈桥1处、临时码头1处，南岸修建临时栈桥1处，临时码头1处，临时栈桥宽6米，为汽车栈桥。其中考虑到某通航要求，北岸临时栈桥修至41#墩，南岸临时栈桥修至44#墩，临时栈桥在41#～44#间留通航孔，通航孔共宽360m。北岸码头设50吨履带吊一台。2、施工用电本桥用电采用从业主提供的10KVA专用输电线路接入，在江南设立1000KVA和500KVA变电站各一座，在江北设立800KVA、1250KVA和630KVA三座变电站，供岸上及水中桩基及墩台施工用电。水中桩基及墩台（除42#及43#墩）施工用电通过在施工临时栈桥上铺设的专用电缆提供，42#墩及43#墩用电通过铺设水底电缆提供，同时备用2台350KVA发电机组，以保证停电时施工用电。3、航道维护根据设计提供的资料某主河道为四级航道，目前航道部门航标已设置，海事部门已进入施工现场进行监管，以保证航道的通航安全。三、围堰施工方案根据施工段某水域水流特点，决定水中37#~45#墩围堰分别采用双壁钢围堰与钢板桩围堰施工。由于江中心（主墩位置处）水流速度快（最快达3.5米/秒），水深（高潮时达12米），通航量大（上下游船厂密集，过往船只均从41~44#水域通过），决定39#~44#墩采用双壁钢围堰，另外双壁钢围堰结构刚性好，不怕下沉时翻砂，施工十分安全可靠。37#、38#、45#墩由于流速较慢，受涨落潮影响相对较小，决定采用钢板桩围堰。四、双壁钢围堰施工方法1）双壁钢围堰构造根据计算，选定双壁钢围堰基本构造如下（43#墩）：双壁钢围堰内外壁隔舱距离为：1.4m。钢围堰高：16.6m（钢围堰顶层加单壁高1.5m，围堰总高度：18.1m）围堰内壁长：23.4m（承台尺寸：23.2m）围堰内壁宽：17.0m（承台尺寸：16.8m）钢围堰顶面标高拟为：+5.5m（河道枯水期施工水位涨潮时4.2m～4.5m）钢围堰水下砼封底根据计算定为3米为保证围堰内砼封底的成功率，围堰刃角伸入砼封底面以下2.8m即围堰下沉到位，围堰刃角底标高：-12.6。施工河床地面高-5.0m～-6.0m，围堰外围的覆盖层厚：7.26m～6.26m，由于河床覆盖层地质为淤泥质黏土层，它们的抗冲能力较差，不涨潮时河流正常流速在2.0m～2.2m/秒，涨潮和退潮时河床水流流速达到2.8m～3.5m/秒，这种流速对河床由钢围堰的存在会造成较严重的冲刷，围堰施工期间（即封底砼未完成前）局部冲刷严重的部位要抛投片石铅丝石笼和砂袋。围堰内支撑。在围堰的中部做两道内支撑，两道内支撑的层间距离4.0m。内支撑主型钢为两根工45-a工字钢，两道内支撑间用∠125×125×10角钢做成竖向平面桁架连接成一整体。竖向单个隔舱板与阁舱板补强板组成的工字型梁为壁板的主受力骨架，所以隔舱板共24块，隔舱板之间根据水压力变化要求而设置水平桁架由水平桁架弦板和角钢组成水平桁架承受隔舱之间的荷载。这是双壁围堰壁板在竖向和水平向的主受力构件。经计算下层内支撑距围堰刃角达到8.0m。同时为了增加底层钢围堰矩形长边的刚度和围堰的构造整体性，需要在刃角的上方4.0m位置矩形长边的中部增加一道钢箱梁。钢箱梁的下端做成易切入覆盖层的刃脚，当底层围堰下放入水后，钢箱梁内灌入C30干硬性砼8.6m3，增加下沉重量和钢箱梁本身的刚度。2）双壁钢围堰加工制作及运输双壁钢围堰在岸上加工厂分块加工，加工完成并经试拼检验合格后，分块装车运至临时码头，然后再由码头装船运至墩身拼装现场。利用钢围堰作为某桥深水墩承台施工开挖的围水结构，根据水上50t浮吊的起重能力，将围堰高分成三节（底节高5.2m，中间节5.6m及上层5.8m）每节平面按隔舱划分成12块，每块最大重量限制在10t以内，块的大小是根据现场制造设备、运输和墩平台上组拼时的起吊能力确定。在围堰钢块件加工场组装工作平台，杆件集中下料，在平台上放大样后焊接块件骨架，安装隔舱板、焊接内外壁板检查节间、块间接缝及舱板是否渗水、漏水并及时处理渗水部位，确保钢围堰的严密性。组拼工序为：外壁板竖向加劲角钢、水平桁架弦板、水平撑、隔舱板、内壁加劲角钢、内壁板、脱胎模翻身、焊接成件。拼装时要求：上下隔舱板对齐，各相邻水平桁架弦板对齐，上、下竖向加劲角钢允许不对准，但必须和水平桁架弦板焊牢。内外壁钢板拼缝不能对接焊时，允许采用搭接焊或贴板焊接，但必须满焊，并保证全焊水密结构的可靠性。3）墩位平台上钢围堰的组拼及下放水钢套箱在钻孔平台上组拼，在钻孔平台上画出钢套箱底层的安装位置，做好组拼前的准备工作。先要进行水中墩平台的部分拆除，底层围堰高5.2m，围堰刃角底标高放在+3.5m的标高位置。高潮时水位一天只有2～3小时能上到这个高度，+3.0m～+4.0m范围内不能工作，其它标高部位还可照常进行焊接工作（底节围堰要与简易平台进行连焊，防止底层围堰组拼完成后受到浮力漂起）。平台顶面高+6.0m，底节围堰高出平台面2.7m，由于底围堰拼装的内外有钢管桩、钢护筒及施工平台，每块围堰的临时支撑固定不会有太大的难度。1、底节围堰组拼完成后下放入水作业，做法如下：A、在双壁围堰侧壁上焊牢带有竖直孔眼的牛腿，牛腿与堰壁的连接抗剪能力达到30t。全围堰共有吊点12处，内吊点6处、外吊点6处，以防止围堰偏载承力。底层围堰重135t，每个吊平均为11.5t，不均匀时最大吊点的受力不超过20t，采用φ32直径的精轧螺纹粗钢筋作吊杆，吊杆上有三个特制螺帽及扁担梁。B、内侧在钢护筒上，外侧在钢管桩上或钢管桩组成横担梁上，安设带有悬出的扁担梁（由两根工36-a工钢组成）C、每处用两台50t油压手动千斤顶（或两台32t手动螺旋千顶，共24台）上述工具设备安装到位后，通过千斤顶与φ32直径的精轧螺纹粗钢筋上两个特螺帽的相互交替作用把底节钢套箱下放入水。2、钢围堰的接高在首节钢围堰锁定后，向其隔仓内灌注混凝土和向夹壁内加抽水等措施以调平围堰，并予留一定的干舷高度，使其处于待拼次节围堰的状态。以后每一节段船运到围堰旁，由浮吊起吊与首节或上一节进行焊接，每接高一节既均匀下沉，并予留相应的干舷高度，以便接高下一节时施焊作业。3、钢围堰的下沉和着床稳定双壁钢围堰在水中是以隔舱内灌水下沉。如遇到刃角有变形时可灌1.0m～3.0m的刃角砼，本桥双壁围堰内有十二支钻孔成桩的钢护筒及矩形围堰的横、纵向各两根内支撑防碍抓泥斗的使用，即有些部位抓泥斗不能到位，则使用空气吸泥机高压射水龙头清除。4、钢围堰的竖向定向：在围堰的内壁面上对应承台的四只角钢护筒的位置，上下各安放用型钢制作钢套箱下沉时竖向定位系统。即横纵向的水平限位系统竖向起着导向作用。如果围堰偏时在平潮位用50t手动油压千斤顶进行调控。围堰的适当位置安设两处补水孔直径30cm的钢管长1.7m水平穿过围堰壁并周围焊牢，钢管端头焊有法兰盘，对应有一块套钻孔眼的堵头钢板，不用时加上橡胶垫圈用螺栓拧上，或用潜水人员进行水下操作。钢围堰着床是钢围堰施工中的一道重要关键工序，钢围堰着床后的位置和倾斜率对钢围堰以后的下沉，乃至钢围堰落到设计高程时的质量都有重要影响。不过本桥可选择在平潮时，基本没有多大流速的条件下着床。通过在钢围堰的隔舱内灌水以调平围堰这样可以反复几次。当围堰接高下沉至刃尖距河床0.5米左右即停灌水下沉，通过反复纠偏以实现围堰的精确定位。然后均匀灌水，快速实现围堰刃脚的着床，继之以均匀吸泥下沉使围堰下沉到位。若围堰着床后发现偏位较大，可排除隔仓内的水使围堰上浮再进行第二次准确着床，直到精度符合设计要求。4）围堰内清基钢围堰下沉确认合格后，既可进行清基工作。清基到位后，则可进行水下混凝土封底。5）围堰内水下混凝土封底经过计算，围堰内水下封底混凝土厚3米，封底混凝土的抗浮力系数达到1.69，可满足安全需要。浇筑封底混凝土。采用泵送多点用导管浇筑封底混凝土，因封底混凝土数量大，为提高混凝土流动性和延长混凝土的初凝时间，混凝土中掺加适量的缓凝型减水剂（30小时缓凝时间）和粉煤灰。水下混凝土浇筑过程中应注意的事项：用测深锤每隔一段时间，测出混凝土表面标高，将原始资料记录下来，随时告诉现场值班技术员，用以指导各导管提升及下料，要求混凝土均匀上升，以免造成混凝土面高低偏差过大，同时，也避免导管埋置过浅而使导管悬空，混凝土浇筑终结时，尽量调平混凝土表面平整度。灌注水下混凝土时，准备多套导管提升装置，防止混凝土堵管。封底混凝土达到设计强度后，进行围堰抽水，边抽水边完成剩余支撑。在承台底设计标高以上钢护筒割除，将封底混凝土表面找平。五、双壁钢围堰劳力组织：根据大桥水中墩钢围堰施工工期安排和现场实际情况，劳