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        金沙江下游鋼結(jié)構(gòu)擋水墻施工技術(shù)研究

        2022-06-29 05:18:15彭建軍
        智能建筑與工程機(jī)械 2022年4期

        彭建軍

        摘 要:布置于深水急流河床內(nèi)的設(shè)施設(shè)備進(jìn)行水下安裝時,一般需要采用丁壩或者順壩進(jìn)行水流整治以降低流速,為水下作業(yè)創(chuàng)造條件。文章介紹了由中鐵五局承建的宜賓市普安水廠項目,其取水頭的取水口位于距岸邊80 m、水深9 m、最高流速達(dá)6 m/s的金沙江中,為加快施工進(jìn)度、減少對生態(tài)環(huán)境影響,在施工方案深化階段,摒棄了土石材料修筑丁壩的傳統(tǒng)作法,創(chuàng)新采用了鋼結(jié)構(gòu)擋水墻作為丁壩,并順利實施,為深水急流河床內(nèi)取水設(shè)施水下作業(yè)創(chuàng)造了條件,為類似工程提供有益參考。

        關(guān)鍵詞:金沙江;安全防護(hù);鋼結(jié)構(gòu)擋水墻

        中圖分類號:TV52? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號:2096-6903(2022)04-0013-03

        0 引言

        金沙江江畔普安水廠位于宜賓市敘州區(qū)普安鎮(zhèn),是一座總規(guī)模30萬m3/d的大型水廠,項目位于四川省宜賓市Q21縣道與金沙江之間的周壩村,項目占地約148.48畝(98 898 m2),設(shè)計生產(chǎn)能力為20 m3/d×104? m3/d。項目主要工程內(nèi)容包括取水頭、引水管、取水泵房、凈水廠及配套管網(wǎng)工程,總工期14個月,根據(jù)設(shè)計文件,取水頭及取水頭至K0+060段引水管安裝采用水下作業(yè)方式進(jìn)行。創(chuàng)造性的采用了雙排鋼管桁架單壁擋水板的結(jié)構(gòu),降低了取水頭與引水管水下施工區(qū)域流速,減少了急流河床內(nèi)水流對安裝作業(yè)的沖擊沖刷影響。

        1 技術(shù)優(yōu)點

        ①鋼結(jié)構(gòu)擋水墻采用鋼桁架+鋼面板型式,結(jié)構(gòu)輕巧,占用空間小,布置靈活,對周邊環(huán)境影響小,且使用的材料能回收利用,材料消耗少,對環(huán)境污染小。

        ②鋼桁架和鋼面板分步實施,在水中拼裝,利用水流沖擊荷載維持組合,結(jié)構(gòu)簡單、拆除方便。

        ③鋼桁架上下弦桿采用內(nèi)外柱組合型式,內(nèi)柱通長設(shè)置并下錨上拉,外柱分段與腹桿制作成桁架,施工時無需大型設(shè)備,從而施工方便、快捷、安全,能有效節(jié)省施工工期。

        ④鋼桁架上下弦桿內(nèi)柱分階段施工,消除因內(nèi)柱施工誤差而導(dǎo)致桁架拼裝困難的隱患,降低施工難度。

        2 施工技術(shù)

        作者帶領(lǐng)的團(tuán)隊通過驗證摸索出了一種金沙江下游深水急流河床內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)擋水墻施工技術(shù),其核心是一種深水急流河床內(nèi)的擋水防護(hù)結(jié)構(gòu),是在山區(qū)深水急流河床內(nèi)施工嵌巖鋼管支撐樁,組合成雙排鋼管桁架單壁擋水板的結(jié)構(gòu),迎水面急速水流的沖擊力通過擋水鋼板進(jìn)行抗力分解,下部通過嵌巖的支撐樁將抗力傳遞至基巖,上部通過鋼絲繩將沖擊力拉錨到地錨上。以達(dá)到為下游水中構(gòu)筑物提供一個安全穩(wěn)定的水下施工環(huán)境。消除了急流對于水中施工的沖刷、沖擊造成的安全隱患。同時也解決了原設(shè)計中施作丁壩或順壩的困難,再國家環(huán)保、水保、資源配置和使用上均有利于工程實體。

        2.1 施工流程

        施工準(zhǔn)備→河床清理→支撐樁鉆孔及安裝→擋水桁架安裝→平聯(lián)安裝→擋水板安裝→取水頭、引水管施工→擋水墻拆除。

        2.2 施工方法

        2.2.1 施工準(zhǔn)備

        ①根據(jù)工程數(shù)量,安排型鋼、鋼管等原材料的采購和型鋼加工廠建設(shè)。

        ②熟悉施工流程及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn),安裝操作規(guī)程,并進(jìn)行安全培訓(xùn)和施工操作規(guī)程培訓(xùn)。

        ③對擬定取水頭位置上、下游100 m范圍內(nèi)進(jìn)行水下地形測量,獲取河床砂礫石覆蓋面積、厚度、地形坡度,地層層厚分布等數(shù)據(jù)。

        ④檢查施工機(jī)具,機(jī)械設(shè)備配備,小型機(jī)具、船舶是否到位,所有設(shè)備性能需達(dá)標(biāo),且能保證正常運轉(zhuǎn)。

        ⑤與航道管理主管部門(如海事局)取得支持聯(lián)系,按照行業(yè)規(guī)定簽訂相關(guān)安全協(xié)議,派遣交通船值守,設(shè)置航標(biāo)船防護(hù)等措施。

        ⑥河床清理:水下施工前,采用挖泥船對河床卵石和漂石等水下障礙物進(jìn)行清理,否則鉆孔時無法成孔,亦或成孔后難以達(dá)到成樁。

        2.2.2 上游側(cè)支撐樁(桁架弦桿內(nèi)柱)施工

        ①上游側(cè)支撐樁鉆孔前,在打樁船上焊接固定間距的鉆機(jī)平臺,然后采用液壓鉆機(jī)在測設(shè)的點位施工鋼管支撐樁,鉆孔采用“三管兩鉆”法跟管鉆進(jìn),鉆機(jī)鉆頭為偏心鉆。

        ②鉆孔方法:“三管兩鉆”法跟管鉆進(jìn),鉆機(jī)鉆頭為偏心鉆。操作過程是:船舶定位,先下導(dǎo)向管,再放下套管→根據(jù)巖石表面情況,如果比較破碎,則先對套管進(jìn)行合金鉆進(jìn)(偏心鉆頭,通過承壓旋轉(zhuǎn)鉆頭將稍微擴(kuò)大,以利于套管跟進(jìn))→合金鉆進(jìn)至完整基巖后,提起有關(guān)鉆具→下鉆桿進(jìn)行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)至設(shè)計底標(biāo)高→量孔深,如不夠深,則重復(fù)上述步驟,如圖1所示。

        ③支撐樁采用圓形的無縫鋼管,內(nèi)徑不小于16.8 cm,壁厚不小于1 cm;采用絲扣接長,車絲長度不小于10 cm,絲扣宜在2.3~2.8 mm/絲之間;采用標(biāo)準(zhǔn)型內(nèi)車絲套管進(jìn)行接長;支撐樁入巖深度應(yīng)根據(jù)水深、流速確定,深入基巖中不宜小于2 m,支撐樁的管壁應(yīng)與基巖嵌固緊密。

        2.2.3 擋水桁架分節(jié)安裝

        ①擋水桁架安裝分為岸上按榀加工與水面船舶吊裝拼接兩部分,岸上加工,水面兜接避免了水下焊接。

        ②擋水桁架為貝雷梁式桁架結(jié)構(gòu),由弦桿(即外柱)、直腹桿、斜腹桿和筋板焊接而成,擋水桁架上下弦桿的外柱內(nèi)徑應(yīng)與內(nèi)柱外徑配套(大0.5~1 cm),桁架高度1.5 m,按長度不大于3 m進(jìn)行分段,減少安裝過程中對內(nèi)外柱平直度的要求,如圖2所示。324E6EBE-7361-4F1F-9753-56761C0697B4

        ③根據(jù)桁架安裝位置處河床清理后的水深確定桁架分段制作方案,工廠定制后采用小型浮吊吊運至安裝位置,人工配合下將弦桿(外柱)套住支撐樁(內(nèi)柱),然后利用桁架節(jié)段自重下沉到位,桁架平面位置在水流作用下自動調(diào)整至平行水流方向。底節(jié)桁架安裝完成后,順序安裝上部各節(jié)桁架。

        2.2.4 下游側(cè)支撐樁(桁架弦桿內(nèi)柱)施工

        ①下游側(cè)支撐樁鉆孔時,首先調(diào)整好已安裝桁架的下游側(cè)弦桿,使其各節(jié)完全對齊,再在弦桿內(nèi)穿入套管,然后利用上游側(cè)支撐樁施工時的機(jī)械設(shè)備,采用相同的施工方法進(jìn)行鉆孔錨固。

        ②下游側(cè)支撐樁錨固完成后,在內(nèi)外柱內(nèi)灌入M30水泥砂漿,將內(nèi)外柱間縫隙填充密實。

        2.2.5 平聯(lián)安裝和地錨施工

        ①平聯(lián)安裝于擋水桁架頂部,處于水面以上,直接按設(shè)計位置進(jìn)行焊接連接。

        ②地錨將承受的水中鋼結(jié)構(gòu)擋水墻頂部傳遞過來的水平力,設(shè)置8根嵌巖支撐樁和12 m×8 m×1.5 m鋼筋混凝土承臺,頂部設(shè)置3~4個錨樁利于捆綁鋼絲繩。擋水墻平面布置示意圖如下圖3。

        2.2.6 擋水鋼面板安裝

        鋼面板長度一般為2.5 m(較桁架間距大0.5 m),高度2 m,一端預(yù)先焊接與鋼桁架弦桿配套的U型鋼件。擋水鋼面板安裝前,先檢查驗收平聯(lián)(含拉錨受力橫梁)的焊接加固情況,以及鋼面板安裝處兩側(cè)的拉錨情況,然后從擋水墻的一端往另一端逐孔順序安裝鋼面板。

        ①第一孔鋼面板安裝時,利用浮吊吊起鋼面板,外側(cè)靠近拉錨錨鏈,內(nèi)側(cè)將U型鋼件套住鋼桁架弦桿,利用鋼面板自重(河床中心位置時增加配重)將第一塊鋼面板下沉到河床面,然后逐塊安裝直至鋼面板頂露出水面。

        ②按第一孔鋼面板安裝方法進(jìn)行后續(xù)各孔鋼面板安裝,鋼板加長部分與前一孔進(jìn)行搭接。當(dāng)完成安裝的孔跨內(nèi)設(shè)置有拉錨時,先安裝錨錨鏈,然后拆除設(shè)置的過渡拉錨錨鏈,安裝至后一個過渡拉錨錨鏈位置處,再進(jìn)行后續(xù)孔跨鋼面板安裝,如圖4—7所示。

        2.2.7 擋水墻拆除

        隨著工程項目進(jìn)展,待主體完工后,需進(jìn)行河面河床工完料清,鋼結(jié)構(gòu)擋水墻應(yīng)當(dāng)拆除,應(yīng)當(dāng)遵循以下步驟:

        ①鋼結(jié)構(gòu)擋水墻先拆除鋼面板,按照安裝的反向順序拆除。

        ②單孔鋼面板拆除前,首先由潛水員從背水面下水,將每塊鋼面板穿上兩根吊索,然后一根吊索綁在浮吊上,另一根吊索掛在拖船上,由拖船將鋼面板拖離桁架,并在水流作用下旋轉(zhuǎn)方向后,采用浮吊吊起。

        ③鋼面板拆除后,即可采用拖船配合人工拆除拉錨錨鏈。

        ④鋼桁架采用潛水員下水切割后浮吊吊起方式拆除。

        3 技術(shù)進(jìn)步性

        該技術(shù)特別針對山區(qū)深水急流河床內(nèi)自來水廠取水頭、引水管水流降速施工安全防護(hù),具有施工速度快,符合高環(huán)保要求,最大限度的降低了材料、機(jī)械費用等優(yōu)點,避免了資源的浪費,有利于項目成本控制及避免了經(jīng)濟(jì)效益的流失。本技術(shù)的成功經(jīng)驗將在山區(qū)深水急流河床中的自來水廠建設(shè)中逐步得到推廣。

        4 結(jié)語

        由我公司承建的宜賓市普安水廠采用本技術(shù),項目于2017年10月開工、預(yù)計2019年1月30日竣工,其中水中作業(yè)時段為2017年10月至2018年6月,在河底地質(zhì)情況較為復(fù)雜(為:1.8 m厚卵石,1 m厚強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖,其下為中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖),距離岸邊80 m、水深9 m、流速6 m/s的金沙江中,于取水頭及引水管布置位置的8.52 m上游布置了一道雙排鋼管桁架單壁擋水板結(jié)構(gòu),解決了水頭水下作業(yè)安全防護(hù)難的問題,消除了急流對于水中施工的沖刷、沖擊造成的安全隱患。同時也解決了原設(shè)計中施作丁壩或順壩的困難。創(chuàng)新提出采用鋼結(jié)構(gòu)擋水墻丁壩作為水流調(diào)整措施,作為水下作業(yè)專項方案的一部分進(jìn)行專家評審時,得到了在座專家的一致認(rèn)可,并經(jīng)過精心組織,鋼結(jié)構(gòu)擋水墻得到順利實施,并達(dá)到了預(yù)期效果,受到了業(yè)主、設(shè)計及監(jiān)理單位的一致好評。也為以后類似工程的施工提供了一個思路和參考。324E6EBE-7361-4F1F-9753-56761C0697B4

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