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        深水基礎(chǔ)中鋼套箱圍堰施工及質(zhì)量控制研究

        2020-04-01 18:32:18溫斌李鑫
        西部交通科技 2020年9期
        關(guān)鍵詞:施工工藝質(zhì)量控制

        溫斌 李鑫

        摘要:鋼套箱圍堰具有剛度大、強度高、能自浮、材料可回收等優(yōu)點,但施工工藝復(fù)雜,控制性工序多,對焊縫的質(zhì)量和水密性要求很高,整體下放時風(fēng)險高、難度大,施工質(zhì)量控制困難,所以需對圍堰的施工工藝和質(zhì)量控制進(jìn)行研究。文章從施工工序中發(fā)現(xiàn)質(zhì)量風(fēng)險源,總結(jié)施工質(zhì)量通病,為鋼套箱圍堰施工質(zhì)量控制提供參考依據(jù)。

        關(guān)鍵詞:鋼套箱圍堰;施工工藝;質(zhì)量控制

        0 引言

        本文以廣西崇水西環(huán)線項目的崇左西左江大橋鋼套箱圍堰施工為背景,淺談鋼套箱圍堰的施工工藝及其質(zhì)量控制。左江大橋主橋為(77+145+77)m的連續(xù)剛構(gòu)橋,橋梁主墩4#、5#墩處于江水中,平均水深超過20 m。主墩承臺分為左右兩幅,為矩形承臺,單幅承臺為12 m的正方形,厚度為4 m。采用鋼套箱圍堰進(jìn)行主墩承臺基礎(chǔ)施工,圍堰既是擋水的結(jié)構(gòu)物,也是承臺澆筑的模板。圍堰采用Q235B鋼材進(jìn)行加工,其設(shè)計尺寸為長30.134 m,寬15.204 m,高23.5 m,壁厚1.5 m,封底混凝土厚4 m;圍堰總重約900 t,在高度上分三節(jié),沿周長分塊,平均每塊重約20 t。各單元塊用焊縫連接。見圖1。

        1 鋼套箱圍堰施工工藝

        鋼套箱圍堰施工流程為:施工準(zhǔn)備→圍堰分塊加工→拆除部分鉆孔平臺→河床整平→搭設(shè)臨時拼裝平臺→拼裝底節(jié)圍堰→搭設(shè)下放系統(tǒng)→圍堰整體提升→拆除臨時拼裝平臺→下放底節(jié)圍堰→拆除下放系統(tǒng)→拼裝中節(jié)圍堰及安裝底、中層內(nèi)支撐下放中節(jié)圍堰→拼裝頂節(jié)圍堰及安裝頂層內(nèi)支撐→下放頂節(jié)圍堰→清理河床→澆筑封底混凝土→承臺、墩身施工→圍堰拆除。

        1.1 圍堰加工

        在橋位附近因地制宜布置圍堰加工場地,加工場地應(yīng)有堆料區(qū)、加工區(qū)及成品堆放區(qū)等。圍堰在加工場地進(jìn)行加工,對每塊成品進(jìn)行編號,按順序堆放,再用25 t板車運至墩位處拼裝。圍堰放樣下料等均由專業(yè)人員進(jìn)行,且對每塊成品均需進(jìn)行焊縫檢驗,確保加工出來的圍堰符合設(shè)計圖紙要求。

        1.1.1 放樣

        嚴(yán)格依據(jù)圖紙進(jìn)行圍堰各構(gòu)件的放樣,并根據(jù)工藝要求適當(dāng)預(yù)留焊接收縮余量及切割加工余量,以保證焊接質(zhì)量。

        1.1.2 下料

        (1)切割:切割前,需把鋼材表面區(qū)域內(nèi)的鐵銹、油污等清除干凈,采用氣割或其他設(shè)備切割,切割后的斷口不得出現(xiàn)裂紋,并清除所有的熔瘤、飛濺物等。

        (2)矯正:加工成型后,上下節(jié)圍堰的豎肋及隔艙板必須嚴(yán)格對齊。同一節(jié)圍堰各分塊相鄰水平環(huán)板必須嚴(yán)格對齊。圍堰各構(gòu)件之間嚴(yán)格按圖加工與拼接,并保證焊接質(zhì)量。壁板及隔倉板圍成倉格要滿足水密試驗。壁板水平環(huán)板與隔艙板開坡口等強焊接,并保證其中心線在一個水平面內(nèi)。隔艙板上下層之間現(xiàn)場等強對接,要求隔艙板一端在工廠預(yù)開坡口。

        1.2 河床整平

        鉆孔樁施工完成后,除預(yù)留輔助施工平臺和用于臨時拼裝平臺的貝雷梁外,拆除圍堰拼裝下放范圍內(nèi)的鉆孔平臺,包括妨礙鋼套箱安裝及下放的支撐樁、分配梁、鋼護(hù)筒掛樁結(jié)構(gòu)及連接系。該橋4#墩河床表面到圍堰底標(biāo)高范圍內(nèi)為淤泥,需用抓斗清除淤泥,進(jìn)行河床整平;5#墩圍堰底部河床為巖層,間距小于封底混凝土厚度,為此應(yīng)先進(jìn)行爆破清理,再用抓斗進(jìn)行清理。由于水深過大,遇到體積較大的石頭或其他抓斗難以清除的雜物時,派潛水員下水查明情況,并適當(dāng)采取爆破處理。

        1.3 圍堰拼裝

        用45 a工字鋼在鋼護(hù)筒和臨時平臺的鋼管柱之間架設(shè)圍堰臨時拼裝平臺。在拼裝平臺上測量放樣出圍堰側(cè)板的外邊線和平面尺寸控制點(主要包括四個拐角點、四邊的中點和單元塊接縫點)位置。用板車將圍堰運至墩位處,利用50 t履帶吊將底層側(cè)模分塊安裝就位并固定后,逐塊焊接成整體,完成側(cè)模安裝。

        底節(jié)拼裝完成后下放到自浮,再進(jìn)行中節(jié)拼裝;中節(jié)加水下沉到指定標(biāo)高后,再進(jìn)行頂節(jié)拼裝,然后整體加水下沉到位。拼裝過程中時刻監(jiān)測側(cè)板的焊接變形量,一定要保證側(cè)板與底板的垂直,中節(jié)和頂節(jié)圍堰應(yīng)對稱拼裝。所有塊段拼在一起后,需仔細(xì)檢查圍堰的拼接縫,包括水平接縫豎向的拼縫。側(cè)模安裝后需在圍堰倉內(nèi)灌滿水以檢查圍堰的水密情況。

        1.4 圍堰下放

        1.4.1 安裝下放系統(tǒng)

        下放系統(tǒng)由鋼護(hù)筒、分配梁、千斤頂、下放導(dǎo)向等組成。底節(jié)圍堰拼裝完成后,接高圍堰四根角樁鋼護(hù)筒,接高時按照等強進(jìn)行焊接,焊接時應(yīng)注意鋼護(hù)筒的垂直度和水平偏位。在鋼護(hù)筒上安裝吊掛設(shè)備,準(zhǔn)備下放鋼套箱圍堰。鋼護(hù)筒上采用貝雷梁作為分配梁,每4根32 mm精軋螺紋鋼配1臺150 t液壓千斤頂,千斤頂上下均為型鋼小分配梁。整個套箱共有導(dǎo)向6個(長邊方向4個,寬度方向共2個),導(dǎo)向在現(xiàn)場根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行安裝。

        1.4.2 下放底節(jié)圍堰

        利用吊掛系統(tǒng)將鋼套箱吊起,使之脫離臨時拼裝平臺0.5 m,靜置30 min并調(diào)平,進(jìn)行受力體系的轉(zhuǎn)換,對刃腳焊接不到位處進(jìn)行補焊,之后拆除臨時拼裝平臺。通過提升下放系統(tǒng)緩慢均勻下放鋼套箱,在吊桿上畫好刻度,每下放5 cm左右即調(diào)平一次。派專人進(jìn)行統(tǒng)一指揮,所有液壓千斤頂統(tǒng)一減壓下放,每下放一定距離,使用全站儀、水準(zhǔn)儀測量鋼套箱圍堰的中線、標(biāo)高,使鋼套箱圍堰的中線、標(biāo)高的偏差在合理范圍內(nèi)。待由于浮力下沉遇阻時,可在圍堰側(cè)壁灌水輔助下沉至設(shè)計標(biāo)高位置。

        1.4.3 下放中、頂節(jié)圍堰

        中、頂節(jié)圍堰采用在壁倉內(nèi)灌水的方法下沉,在壁倉對稱位置注水,使圍堰勻速下沉。在加水過程中要注意保持鋼圍堰的垂直度,即保持鋼圍堰的整體平衡。同時,當(dāng)下放過程中遇到土層阻力時,要先查明阻力是局部的還是整體的,避免鋼圍堰突然大幅下沉。

        鋼圍堰下放時,需跟蹤測量,進(jìn)行復(fù)核,如出現(xiàn)圍堰頂面傾斜不平的情況,需立刻停止注水并查明原因。若因注水不對稱造成,可調(diào)整注水位置來調(diào)平,但應(yīng)保持圍堰內(nèi)的注水高度相同。若不是注水的原因,則可能因河床某部位的阻力比較大導(dǎo)致河床不平,此時可讓潛水員下水查明情況,然后采取合理的措施。

        1.5 封底

        本項目設(shè)計封底混凝土厚度為4 m,共1 260 m3。封底采用泵送,多點安裝導(dǎo)管,封底導(dǎo)管按6 m左右的間距布置,因封底混凝土方量大,為保證混凝土的流動性和延長混凝土的初凝時間,在混凝土中可添加緩凝型減水劑(25 h緩凝時間)、粉煤灰等。灌注混凝土?xí)r,要勤測混凝土面上升高度,以便進(jìn)行導(dǎo)管的拆除和混凝土的下料?;炷撩鎽?yīng)均勻地上升,高低偏差不宜過大;同時,也能防止導(dǎo)管的埋置深度太小而出現(xiàn)導(dǎo)管懸空的情況?;炷翝仓瓿珊?,對混凝土表面進(jìn)行調(diào)平,保證其平整度。在灌注之前,應(yīng)事先準(zhǔn)備好多套導(dǎo)管提升裝置,避免堵管。

        1.6 圍堰拆除

        圍堰作為承臺、墩柱施工時的擋水結(jié)構(gòu)和承臺澆筑的模板,待墩柱澆筑出水后,圍堰施工結(jié)束。此時,便可對圍堰進(jìn)行回收處理,派潛水員下水進(jìn)行水下切割,分塊切割并轉(zhuǎn)移到指定位置堆放。

        2 鋼套箱圍堰施工質(zhì)量控制

        施工前應(yīng)認(rèn)真閱讀設(shè)計文件和圖紙,編制可行性施工組織設(shè)計和建立健全的質(zhì)量保證體系。綜合考慮人力、機械設(shè)備等資源配置,對工程的材料、施工工藝、檢測及檢驗等提出合理要求。并針對施工中的關(guān)鍵工序及特殊過程,編寫專項施工工藝及作業(yè)指導(dǎo)書。

        2.1 質(zhì)量檢驗

        2.1.1 制作拼裝誤差檢測

        在圍堰的加工和拼裝環(huán)節(jié),需對圍堰的尺寸進(jìn)行檢測,確保制作誤差在允許范圍內(nèi)。圍堰各構(gòu)件嚴(yán)格按照圖紙進(jìn)行放樣、下料;每一塊加工完成后需對其平面尺寸、高度等進(jìn)行檢測;鋼套箱全部加工完成后,在正式拼裝前應(yīng)先進(jìn)行試拼裝,檢查出圍堰存在的缺陷,杜絕質(zhì)量隱患;拼裝前應(yīng)檢查圍堰是否在運輸時發(fā)生變形,若有變形需先進(jìn)行矯正;拼裝圍堰時需加強鋼套箱偏位的控制,首節(jié)的定位至關(guān)重要,首節(jié)誤差過大將影響整個圍堰的拼裝;拼裝過程中還需檢測圍堰的垂直度,確保圍堰豎直下放;整體焊接完后對鋼圍堰外形的幾何尺寸進(jìn)行檢查,確保符合圖紙和規(guī)范要求。見表1。

        2.1.2 焊縫質(zhì)量檢測

        圍堰的各構(gòu)件之間、塊與塊之間通過焊接連在一起,焊縫的質(zhì)量至關(guān)重要,焊接不到位將造成圍堰承載力不足或漏水,嚴(yán)重時將引發(fā)重大工程事故。因此在圍堰的加工制造和拼裝過程中,必須對焊縫進(jìn)行檢測。根據(jù)設(shè)計圖紙規(guī)定,本項目的圍堰焊縫要達(dá)到GB50205-2001中二級焊縫的相關(guān)要求。見表2。

        焊接完工后,首先對焊縫的外觀進(jìn)行檢驗,焊縫外觀清除所有焊疤、飛濺、毛刺,保證焊縫外觀成形美觀,焊腳尺寸符合設(shè)計圖紙要求。然后再對所有的焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢測,檢測方法有超聲探傷檢測和煤油滲透試驗等。圍堰拼裝完后,應(yīng)進(jìn)行水密性試驗,若有缺陷應(yīng)及時處理。

        2.2 圍堰施工常見問題及處理措施

        2.2.1 平面偏位超限

        造成圍堰平面偏位超限的原因主要是鋼套箱注水下沉?xí)r,沒有做到對稱加水,偏載現(xiàn)象嚴(yán)重。可采取的措施有:(1)掌握河水的情況,選在非汛時期下放鋼圍堰,首節(jié)定位要準(zhǔn)確;(2)注水下沉?xí)r,應(yīng)對稱注水,保持圍堰內(nèi)注水高度一致;(3)下沉鋼套箱時設(shè)專人進(jìn)行監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

        2.2.2 鋼套箱漏水

        造成圍堰漏水的原因一般是:(1)沒有按要求設(shè)置止水帶;(2)鋼套箱內(nèi)支撐安裝不準(zhǔn)確,使得鋼套箱變形過大,部分焊縫發(fā)生漏水;(3)鋼套箱制作質(zhì)量差,焊縫處漏水??刹扇〉拇胧海?)嚴(yán)格按要求設(shè)置止水帶;(2)嚴(yán)格按照設(shè)計圖紙進(jìn)行內(nèi)支撐的安裝,確保安裝準(zhǔn)確,防止圍堰出現(xiàn)過大的變形;(3)對焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢測,確保其達(dá)到規(guī)范要求。

        2.2.3 封底混凝土厚度不足

        造成封底混凝土厚度不足的原因:(1)澆筑時混凝土面上升不均勻,出現(xiàn)混凝土厚度不一、局部厚度不足的情況;(2)封底混凝土表面的平整度太差??刹扇〉拇胧海?)控制好混凝土的性能,使其有良好的和易性和坍落度,以及合理的初凝時間;(2)灌注時要時刻掌握混凝土面的上升情況,保證其均勻上升。

        3 結(jié)語

        鋼套箱圍堰的施工工藝總的來說分為圍堰制作和圍堰下放兩大步,其中又可細(xì)分為一系列具體步驟。圍堰的施工質(zhì)量控制應(yīng)從每道工序入手,相應(yīng)工序完成后,應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的檢測,符合規(guī)范要求后,方可進(jìn)行下一道工序的施工,對每道工序進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān),若某道工序控制不當(dāng),將意味著整個工程的失敗。對圍堰施工的常見問題,應(yīng)提前做出應(yīng)對之策,預(yù)防為主,治理為輔。

        參考文獻(xiàn):

        [1]JTG C30-2015,鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

        [2]JTG D64-2015,公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計規(guī)范[S].

        [3]GB50017-2012,鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

        [4]GB50205-2001,鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范[S].

        [5]JTG/T F50-2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

        [6]宋華清,唐 衡,林道錦.嘉紹大橋主墩雙壁鋼圍堰施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè),2012,42(4):100-106.

        收稿日期:2020-06-10

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