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        沱江二橋水中基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工技術(shù)

        2016-08-11 06:53:43王德平中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司四川省成都市610091
        低碳世界 2016年10期
        關(guān)鍵詞:雙壁沱江圍堰

        王德平(中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司,四川省成都市610091)

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        沱江二橋水中基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工技術(shù)

        王德平(中鐵二十三局集團(tuán)第四工程有限公司,四川省成都市610091)

        鋼圍堰是深水承臺(tái)施工的檔水結(jié)構(gòu),鋼圍堰施工前正確預(yù)估河床地質(zhì)情況是順利進(jìn)行鋼圍堰下沉施工的關(guān)鍵。本文以沱江二橋主墩水下承臺(tái)施工鋼圍堰為例,闡述鋼圍堰的設(shè)計(jì)、制造、拼裝、下沉等施工技術(shù),通過在施工過程中遇到的鋼圍堰下沉困難、圍堰每單元間焊縫漏水造成鋼圍堰施工不順利等問題,在施工現(xiàn)場(chǎng)采取相應(yīng)措施處理解決施工過程中遇到的難題,對(duì)圍堰施工的技術(shù)措施進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié),為后續(xù)施工提供參考。

        水中基礎(chǔ);雙壁鋼圍堰;施工;技術(shù)

        1 工程概況

        沱江二橋位于牛佛沱江橋下游,主橋橋型采用 (85m+ 150m+85m)連續(xù)梁橋,引橋采用(26.75m+4×27.5m+5×30m+4× 27.5m+26.75m)簡(jiǎn)支小箱梁,引道14.05m。

        16#墩施工里程為K0+526.80,河床標(biāo)高為+268.372,17#墩施工里程為K0+676.80,河床標(biāo)高為+267.49。設(shè)計(jì)洪水位為+288.05m,設(shè)計(jì)施工水位為+272.00m。根據(jù)沱江二橋大橋工程地質(zhì)勘察報(bào)告,工程地質(zhì)特征為:卵石土、砂質(zhì)泥巖夾砂巖。河道為Ⅳ級(jí)通航河道,最高通航洪水位為+279.75m。

        16#、17#墩基礎(chǔ)分別為18根直徑φ200cm、樁長28m群樁鉆孔樁基礎(chǔ),承臺(tái)為左右幅分離式14350×13500×4500mm圓端形承臺(tái)。承臺(tái)底面標(biāo)高為+267.82m。

        2 鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)資料,16#、17#墩承臺(tái)施工采用雙壁鋼圍堰,壁間距為1.5m,按照此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)鋼圍堰,經(jīng)施工圖預(yù)算發(fā)現(xiàn)用鋼量較大,過于保守,施工成本較高,且施工圖設(shè)計(jì)16#、17#主墩采取筑島圍堰施工樁基,再做雙壁鋼圍堰施工承臺(tái)。根據(jù)力學(xué)理論知識(shí)計(jì)算,鋼圍堰壁承受的只有接近靜態(tài)水水深的壓力,且封底之后水深只有 4m左右,根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算,將鋼圍堰壁間距優(yōu)化設(shè)計(jì)至1.2m,經(jīng)過對(duì)鋼圍堰整體穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)受力驗(yàn)算,完全能夠滿足施工安全要求,同時(shí)節(jié)約鋼材,降低施工成本。

        根據(jù)水中橋墩承臺(tái)平面尺寸、標(biāo)高和施工水位,16#、17#橋墩鋼圍堰采取矩形雙壁形式,內(nèi)壁與承臺(tái)四周之間設(shè)1.25m寬預(yù)留工作面,內(nèi)外壁之間相距1.2m,外壁寬度18.4m,長度32.95m,內(nèi)壁寬度16.0m,長度30.55m,高度為8m,頂面標(biāo)高高出施工水位2m。

        鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)詳見斷面示意圖1、平面示意圖2。

        圖1 鋼圍堰斷面示意圖

        雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)由雙壁、水平內(nèi)桁架、隔倉、刃腳、吊點(diǎn)、兜纜錨耳、內(nèi)外連通鋼管組成。根據(jù)吊裝設(shè)備的要求,16#、17#橋墩鋼圍堰豎向設(shè)計(jì)分成2節(jié),其中第一節(jié)高度為5.3m,第二節(jié)高度為2.7m,鋼圍堰每節(jié)由16個(gè)單元塊組成,用互不連通的隔艙將每個(gè)單元分開,以使鋼圍堰在下沉、灌水時(shí)保持穩(wěn)定。

        鋼圍堰內(nèi)外壁板為6mm鋼板,豎向肋設(shè)置2道∠75×50× 6角鋼,橫肋采用角鋼∠75×8。

        圖2 鋼圍堰平面圖

        3 鋼圍堰加工制造

        各分塊鋼圍堰在岸邊加工場(chǎng)地上加工,本橋鋼圍堰共分32個(gè)單元,每單元根據(jù)節(jié)段設(shè)計(jì)長度將內(nèi)外壁的6mm的鋼板沿高度方向?qū)印?/p>

        鋼圍堰必須焊縫牢固,密封不漏水,且做煤油滲透試驗(yàn),防止下放后鋼圍堰每單元間滲水。若鋼圍堰焊縫不飽滿漏水,須采用重新吊起及抽水強(qiáng)排等措施,后重新補(bǔ)焊接,這樣造成的工期損失及經(jīng)濟(jì)損失較大,因此,鋼圍堰加工制作的關(guān)鍵是確保焊接質(zhì)量,確保鋼圍堰拼接密封不漏水。

        4 鋼圍堰拼裝

        拼裝前檢查各單元模塊的強(qiáng)度、剛度,各結(jié)構(gòu)表面模板撓度須滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求,拼裝成整體后確保鋼圍堰的穩(wěn)定性。

        樁基施工完成且混凝土強(qiáng)度滿足要求后,測(cè)量確定承臺(tái)及鋼圍堰底面、頂面標(biāo)高及中線,在承臺(tái)四周打φ630×8mm鋼管樁,用工字鋼連接作為牛腿,在牛腿上架設(shè)工字鋼作為拼裝平臺(tái),在平臺(tái)上準(zhǔn)確放出圍堰各單元體輪廓位置,試拼各格后,方可全面焊接。圍堰拼裝過程中必須注意焊縫質(zhì)量,焊接完畢須進(jìn)行水密試驗(yàn)并有檢查記錄,確保鋼圍堰下沉不漏水。

        5 鋼圍堰起吊下水

        因本橋地質(zhì)為砂質(zhì)泥巖及砂巖,承臺(tái)設(shè)計(jì)為低樁承臺(tái),泥巖開挖深度達(dá)到1.0m,開始因?qū)Φ刭|(zhì)預(yù)估不準(zhǔn)確,在鋼圍堰拼裝完成后直接吸泥抽砂下沉,無法將鋼圍堰下放到既定位置。后經(jīng)研究決定調(diào)整施工方案,采用鋼圍堰在下沉前用長臂挖掘機(jī)先開挖鋼圍堰范圍內(nèi)河床基坑后再下沉鋼圍堰。

        鋼圍堰能否順利下沉到位,是鋼圍堰施工能否成功的關(guān)鍵。

        鋼圍堰下沉前需做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作,包含如下:①鋼圍堰須安排在枯水期施工。根據(jù)往年此河段水文氣象資料,枯水期在12月份,此時(shí)水位低、流速??;②鋼圍堰落河床前對(duì)墩位進(jìn)行復(fù)測(cè),確保鋼圍堰位置準(zhǔn)確;③清理基底,使鋼圍堰就位處平整可靠;④在岸邊設(shè)觀測(cè)站,對(duì)鋼圍堰下沉作全程監(jiān)測(cè),以便調(diào)整鋼圍堰下沉的精確位置;⑤吊裝前檢查各種吊具、吊點(diǎn),確保吊裝落床順利;⑥鋼圍堰焊接完成后須進(jìn)行煤油滲透試驗(yàn)并做好檢查記錄;⑦鋼圍堰內(nèi)側(cè)安裝導(dǎo)向支架外側(cè)作標(biāo)記以方便控制鋼圍堰對(duì)接。

        為精確控制圍堰下沉位置,在圍堰吊起約30cm時(shí),調(diào)整平面位置后緩慢下沉,每下降一定深度,檢查滲漏情況,若漏水需做補(bǔ)焊處理后繼續(xù)下沉至完全處于自浮狀態(tài),檢查合格后拆除吊點(diǎn)。

        鋼圍堰拼裝平臺(tái)及吊裝系統(tǒng)吊點(diǎn)平面示意圖詳見圖3。

        圖3 拼裝平臺(tái)吊點(diǎn)平面示意圖

        6 鋼圍堰接高下沉及就位

        對(duì)稱吊裝節(jié)段鋼圍堰,通過懸浮節(jié)鋼圍堰的手拉葫蘆調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)拼裝節(jié),下降過程作業(yè)人員隨時(shí)觀察標(biāo)記導(dǎo)向設(shè)備對(duì)接情況以及卡殼現(xiàn)象,若不正常以便及時(shí)停機(jī)處理。

        鋼圍堰豎向兩節(jié)對(duì)接焊接后進(jìn)行煤油滲透試驗(yàn)及全面測(cè)量和檢查,完全滿足要求后放松吊點(diǎn),使鋼圍堰緩慢下沉,同時(shí)檢查滲漏情況并及時(shí)補(bǔ)焊處理。當(dāng)鋼圍堰靠自重?zé)o法下沉?xí)r采用8臺(tái)水泵對(duì)稱注水增加重量下沉,直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高,水下作業(yè)檢查刃腳著床情況,通過采取清基或封堵等措施,以及在圍堰內(nèi)外側(cè)固定,確保穩(wěn)定及施工安全。

        7 鋼圍堰水下混凝土封底

        因水下混凝土灌注面積大,而且水位不穩(wěn)定,因此水下封底混凝土灌注是鋼圍堰施工成敗的關(guān)鍵。主要采取措施是圍堰定位后封底前,每天測(cè)量觀察圍堰的穩(wěn)定性,水下混凝土灌注前,逐一檢查鋼護(hù)筒的四周以確保封底時(shí)底板不漏混凝土。精確計(jì)算和布置導(dǎo)管,灌注時(shí)先周圍后中部的順序,采用兩臺(tái)輸送泵同時(shí)泵送混凝土,確保一次完成。

        8 實(shí)施效果

        水中承臺(tái)施工采用雙壁鋼圍堰作為臨時(shí)設(shè)施,在工程施工中運(yùn)用廣泛。但施工前需要綜合考慮地質(zhì)、水文、鋼圍堰制作等多方面因素。從沱江二橋水中基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工過程情況看來,由于以往類似工程施工項(xiàng)目少,導(dǎo)致在施工中遇到了一些技術(shù)難題。具體如下:

        (1)在先施工的16#墩鋼圍堰施工過程中,由于我們對(duì)地質(zhì)條件考慮不周全,鋼圍堰拼裝完成后采取直接吸泥抽砂下沉,造成無法下沉到既定位置,后來組織研究及時(shí)優(yōu)化方案,增加了鋼圍堰在拼裝下沉前用長臂挖掘機(jī)先進(jìn)行鋼圍堰范圍內(nèi)河床基坑開挖,確保鋼圍堰能順利下沉到位,為后續(xù)施工的17#墩鋼圍堰施工提供了經(jīng)驗(yàn)。

        (2)在圍堰焊接加工制作過程中,對(duì)圍堰焊接質(zhì)量把控不嚴(yán),局部焊縫不飽滿,圍堰拼裝完成下水后造成鋼圍堰局部焊縫漏水現(xiàn)象,隔艙板變形,后采取抽水強(qiáng)排查找漏水點(diǎn)補(bǔ)焊,另外補(bǔ)強(qiáng)鋼圍堰隔艙內(nèi)的角鋼骨架措施,雖順利完成了鋼圍堰施工,但導(dǎo)致了16#墩鋼圍堰工期滯后??偨Y(jié)這一情況后對(duì)后續(xù)施工的17#墩圍堰半成品焊接質(zhì)量控制上,嚴(yán)格認(rèn)真檢查并進(jìn)行補(bǔ)焊,杜絕了類似情況再次發(fā)生,確保了在枯水期完成水中橋墩基礎(chǔ)的節(jié)點(diǎn)工期。

        此外,我們?cè)谑┕み^程中,重點(diǎn)抓了諸如鋼圍堰基槽開挖不夠平整,鋼圍堰與河床底面接觸高差過大將造成鋼圍堰下放時(shí)傾斜等問題,防止了鋼圍堰下沉傾斜,并通過采用倉內(nèi)刃腳處灌注混凝土(配重及增強(qiáng)刃腳剛度),刃腳以上部分采用8臺(tái)水泵同時(shí)對(duì)稱注水,以增加鋼圍堰重量及避免傾斜等措施,使鋼圍堰能順利下沉到位。由于方案制定合理、施工組織有序,16#墩鋼圍堰施工遇到的技術(shù)難題解決及時(shí)徹底,致使兩個(gè)主墩承臺(tái)施工中,封底混凝土沒有出現(xiàn)任何滲漏現(xiàn)象,確保了施工安全和工程質(zhì)量,并且鋼圍堰節(jié)點(diǎn)工期提前5d完成,為后續(xù)施工主墩及上部連續(xù)梁爭(zhēng)取了富裕的工期。

        9 結(jié)束語

        本施工技術(shù)通過水中低樁承臺(tái)鋼圍堰施工實(shí)例證明,采用先開挖基坑再下沉到位的技術(shù)方案解決了圍堰下沉砂質(zhì)泥巖入土深度較大的施工難題;同時(shí),加強(qiáng)鋼圍堰拼裝焊接質(zhì)檢、拼裝檢查,使之能順利投入使用,通過上述兩項(xiàng)措施確保了水中主墩施工的節(jié)點(diǎn)工期目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo),為該項(xiàng)目的順利實(shí)施鑒定了基礎(chǔ)。實(shí)踐證明該技術(shù)安全可靠,降低了施工成本,得到業(yè)主和監(jiān)理的認(rèn)可,取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。該施工技術(shù)為今后水中低樁承臺(tái)雙壁鋼圍堰施工提供了一些可借的經(jīng)驗(yàn),可供施工技術(shù)人員參考。

        [1]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTG/TF50-2011).中華人民共和國交通運(yùn)輸部發(fā)布.

        [2]《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD63-2007).

        [3]沱江二橋工程地勘報(bào)告、施工設(shè)計(jì)圖.

        王德平(1972-),女,漢族,工程師,本科,主要從事經(jīng)營投標(biāo)施工組織設(shè)計(jì)工作。

        U445.556

        A

        2095-2066(2016)10-0171-02

        2016-2-21

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