2007年度科技攻关创新-880项目深水围堰.doc

2007年度科技攻关创新-安哥拉库内内桥项目深水基坑围堰一、 工程概况： 库内内河特大桥，全长880m，桥面净宽8m，桥梁起点桩号为K99+054，终点桩号为K99+934。库内内河是南北向水上运输而开挖的人工运河，河面宽约100m，旱季(4月11月)水位较低，雨季(12月次年3月)水位较高，最高水位1143.81m，平均水位1138.94m。桥梁处地质概况表层深度为粉质粘土，向下为砾质粘土、含钙结岩和粘土的砂岩、含钙结砾岩块的硬砂岩。本桥上部结构跨径组合为40m+(1650m)+40m共1联18跨，下部结构为台帽、墩柱、承台、灌注桩的群桩基础（冲击钻机成孔或者人工挖孔成孔）；上部结构采用连续开口钢箱梁，在中国国内工厂内分段制造，现场焊接及拼装，采用顶推法一次顶推就位；桥面采用预制板结合现浇，桥面沥青面层为4cm冷铺沥青。主桥钢箱梁高2.45m，上口宽2.9m，下口宽2.4m ，腹板厚为12mm。二、 科技攻关创新项目的主要内容1、参加科技攻关创新项目的人员（1）项目负责人：孙晓俊（2）主要研究人员：成晓煜、杨松、刘保中（3）项目其他人员：杨生鹏、王国庆、王建华、吴学峰2、立项背景和依据（1）项目研究目的：为了能在安哥拉材料极度匮乏的情况下顺利完成主河道中的二个深水基础；如果从国内再组织钢板桩围堰的话，费用不计就要耽误时间至少在三个月以上，并且还有配套的设备如震动锤等均需要组织发运。如果工序越多，牵涉的资源越多的话就会导致施工工程中不可控制因素就变得越多。加上原来试验桩静载试验平台留有大量的工字钢和槽钢，可以重复利用。项目之初经理部就统一认识，用最简单的办法解决问题。（2）现状分析与评价：目前已经利用蛇皮口袋围堰，顺利完成了主河道中的二个深水基础的施工；3、主要研究内容：如何解决围堰渗水的问题，如何解决蛇皮口袋围堰的稳定性及围堰的整体安全性及如何加固围堰，解决在开挖过程中位移与沉降的观测，在开挖过程中如果出现意外如何处理等等；4、初步研究方案（1）研究内容：l 研究开挖的尺寸；l 研究如何分层开挖；l 研究围堰出现紧急情况的处理措施；l 研究加固方案（两围堰的土质情况不一样，B#墩围堰时采用钙石土，C#墩围堰时采用砂性土，两种土质遇水所表现的强度及特性截然不同，加之B#墩水流比较急，加固措施须分别对待）；l 研究拆除方案。（2）拟解决的关键问题：l 分层开挖是保障围堰安全的前提，怎么可以做到边开挖边加固；l 采用适当的方法减少围堰的整体渗水；l 在围堰施工过程中围堰中异物的清除，以防止在围堰施工完毕后出现由于存在异物，围堰被掏空而出现险情；l 加固拟采用的结构，如何保障围堰的整体安全性；l 现场准备好装好土的蛇皮口袋以及碎石，装载机、挖机以及辅助黑工随时待命，以防止紧急情况的出现。（3）技术路线：l 采用圆形结构进行围堰，圆形结构是受压最好的结构之一；l 采用蛇皮口袋横竖叠垒的方法增加口袋之间的摩擦力，保证口袋之间不轻易发生滑动；l B#墩采用大框架结构进行主支撑的加固，围堰外围采用插打工字钢抛填蛇皮口袋，起到防冲刷的作用，保证围堰结构的安全，C#墩采用局部插打工字钢和槽钢的方法，对比较脆弱的围堰部分进行二次加固；（4）创新之处l 本项目最大的创新之处在于采用了圆形的围堰结构，整个结构可以有略微的变形，但是也能保证结构的安全；l 采用彩条布覆盖围堰外围并延伸至围堰底部，同时再在彩条布外围覆土，使围堰中间形成1层阻水层，有效减少了围堰的整体渗水；l 支撑结构采用边开挖边安装的阶梯施工工艺，基本类同于钢结构围堰的开挖过程；l 在围堰施工过程中专人负责检查有无异物存在于围堰中，如发现有异物立即结合机械设备予以清除；l 施工过程中在围堰中预埋水泥沉降桩，每天对沉降桩的沉降以及位移进行跟踪观测，发现沉降以及位移值异常时立即通知现场对相应部位进行加固保护措施。5、项目研究计划l 通过多次的技术会议讨论施工技术方案，明确施工关键控制点；l 通过施工过程中发现的问题，在现场召开碰头会以便于及时调整施工方法，确保开挖尺寸；6、预期研究成果及形式l 预期安全完成围堰及承台的施工，预先研究的方案以及应急措施在施工过程中均起到一定的效果；l 由于B#墩采用钙石土围堰，钙石土的特性是遇水即会软化，没有任何强度，故B#墩的围堰加固主要采用蛇皮口袋结合整体钢结构焊接使围堰的加固结构形成了一个整体。而C#墩采用砂性土围堰，砂性土的特性是遇水会自密实，围堰施工完毕待其自然稳定都本身具有一定的强度和整体性，故采用蛇皮口袋阶梯状加固并结合工字钢、槽钢对局部脆弱部位进行加固即可。7、经济性预测l 按照以往的施工经验，如果采用钢板桩围堰施工承台，水深6m，承台尺寸：9m*5.5m*1.5m,单个围堰的造价不会低于10-15万美金，并且这是在国内施工材料单价较低，设备充足的情况下。而且需要等待国内发运，加上运费、关税以及其他辅助费用成本可能会高达40万美金。如果加上海运的时间并结合现场水位情况，不能在水位上涨之前完成2个水中墩，将会对项目的后续施工甚至工期产生严重影响，其隐性成本非常高昂。l 采用蛇皮口袋结合工字钢、槽钢围堰成本比较低廉，大部分钢结构来自于试验桩的静载平台，现场只需要进行部分切割和焊接即可施工，使用的氧气乙炔数量也非常有限，所用的当地人工略为超出钢板桩围堰。初步统计安哥拉桥项目采用蛇皮口袋结合钢围堰的施工成本不会高于3.5万美金每个