钢吊箱围堰工艺.doc

中铁大桥局福厦铁路工程项目经理部技术文件 编号：FX-DS-GY-005新建铁路福厦线厦门跨海特大桥126#128#墩钢吊箱围堰施工工艺 编制：审核：批准：中铁大桥局福厦铁路项目经理部二七年元月发布：2007-1-30 实施：2007-1-31本工艺仅就新建铁路福州至厦门线DK681+595厦门跨海特大桥126#128#深水墩承台施工采用的钢吊箱围堰施工方法进行阐述。一、编制依据1、新建铁路福州至厦门线DK681+595厦门跨海特大桥施工图；2、新建铁路福州至厦门线DK681+595厦门跨海特大桥施工图变更设计；3、新建铁路福州至厦门线DK681+595厦门跨海特大桥126#128#墩钢吊箱围堰设计图；4、中华人民共和国行业标准铁路桥涵施工技术规范TB102032002；5、中华人民共和国行业标准铁路桥涵工程施工质量验收标准TB104152003；6、铁路施工技术指南客运专线铁路桥涵工程施工技术指南TZ213-2005；7、中华人民共和国行业标准客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准铁建设2005160号；8、中华人民共和国行业标准铁路工程施工安全技术规程（上、下册）TB 104012003。二、工程概况福厦铁路厦门跨海特大桥126#128#墩基础均设计为高桩承台型式，8根2.0m钻孔灌注桩布置成双排。126#、127#、128#墩承台设计为上下双层式，承台尺寸相同，承台底标高分别为-4.466m、-4.101m、-4.383m。下层承台平面呈矩形，长15.6m、宽8.5m、高3m，混凝土体积V=397.8m3,混凝土等级为C30防侵蚀混凝土，混凝土浇注面积每层F=132.6m2；上层承台高1.5m，两端为直径D=5.3m的圆弧端，中间直线部分长5.7m、宽5.3m，混凝土体积V=78.4m3,混凝土等级为C30防侵蚀混凝土，混凝土浇注面积每层F=52.3m2。福厦铁路厦门跨海特大桥126#128#墩位于厦门西海湾主航道上，属于深水区，126#、127#、128#墩海床面标高分别为-8.5m、-19.1m、-10.7m。西海湾潮位特征值：高潮位H1/300=5.0m，H1/100=4.77m；低潮位H1/300=-3.46m，H1/100=-3.47m。三、施工方案126#128#墩承台采取单壁钢吊箱围堰法施工，即采用单壁钢吊箱作为形成干施工环境的临时围水结构物，同时作为承台混凝土浇筑时的侧面模板。承台混凝土分三次浇注，即下层3m高承台按高度方向分两次浇注，首次浇注1.3米，第二次浇注1.7m；上层1.5m高承台采取一次浇注。钢吊箱施工采取工厂制造，现场组拼成型，再通过在护筒顶口布设下放装置，整体下放吊箱就位，堵塞吊箱底板与钢护筒间缝隙，最后采用多点导管法浇注水下混凝土封底形成防水围堰。四、钢吊箱结构设计钢吊箱平面为矩形，吊箱内框净长15.8m、净宽8.7m、净高12m，吊箱总重174.6t。整个围堰由底板龙骨、底板、侧板、内支撑、吊挂系统等五大部分组成。围堰最大防水水位+4.0m，第一次承台施工水位不高于+4.0m，承台施工最低水位+3.0m。1、底板龙骨底板龙骨采用型钢焊接形成的格构式结构，平面尺寸为9.7m16.8m，底板龙骨总重14.9t。纵向龙骨为4组F1，每组236b槽钢，横向龙骨有F2、F3、F4、F5、F6等5种规格，均采用228a工字钢。2、底板底板总体平面尺寸为16.7m9.6m，平面上根据桩位预留8个2.5m孔洞以备底板套入桩基护筒，整个底板分A1、A、B正、B反、C、D等6种规格，底板总重10.6t。底板面板采用厚6mm的钢板，加劲肋采用8槽钢。底板开孔直径较桩基钢护筒直径大20cmm，底板安装时需根据现场实测护筒直径、倾斜度等计算结果调整孔口尺寸。3、侧板吊箱周边长49m，高12m，长边侧板由5块A板+1块B板组成，短边侧板由1块C正板+1块C反板+1块B板组成。侧板面板采用厚6mm钢板，竖肋为HN500200H型钢，横肋为8槽钢，竖向连接法兰为12512512角钢，侧板与底板连接采用钢铰连接。侧板总重124.5t,其中单块A板重6.9t，单块B板重5t，单块C板重6.7t，单块D板重8.2t。4、内支架吊箱顶口以下2米处设内支架一道，内支架由纵横内导梁、纵横内支撑组成，导梁采用40b，支撑钢管采用273mm和600mm两种规格。内支架总重15.2t。5、吊挂系统每根钢护筒上分别在标高+0.62m、+1.0m处设置吊挂分配梁，通过分配梁悬挂4根32精扎螺纹钢吊杆将底板吊起。在钢吊箱抽水的过程中要求进行体系的转换，最终在抽水完成后，将其与伸入承台的钢护筒焊接。吊挂系统总重10.45t，单根吊杆长10.5m。五、施工工艺（一）工艺流程钻孔桩施工完成后，拆除影响吊箱拼装的钻孔平台清除妨碍钢吊箱下沉的障碍物在护筒上安装底板拼装支承牛腿及吊挂分配梁下支承牛腿拼装钢吊箱底板及吊挂系统拼装吊箱侧板在护筒顶口布置下放装置下放钢吊箱就位安装钢吊箱内支架底板堵漏水下混凝土封底施工围堰内抽水割除吊杆、钢护筒，清浮浆、凿桩头扎承台底板钢筋分三次浇注承台混凝土混凝土养生拆除内支架墩身施工拆除钢吊箱侧板。（二） 施工步骤及注意事项各墩承台施工在钻孔桩施工完成后进行，承台及钢吊箱围堰施工步骤及注意事项如下：1、准备工作.改装钻孔平台：拆除钻孔平台影响吊箱拼装的中间部分，留下便于吊箱拼装的两侧部分。.钢护筒外围周边情况探测及清除.为保证钢吊箱能顺利下放就位，对钢护筒外围周边情况进行探测，以检查是否还存在妨碍钢吊箱下沉的障碍物。探测内容包括钢护筒的外壁及吊箱沉放范围内的水下情况。.钢护筒的外壁探测方法采用圆钢加工成内径较钢护筒直径大5cm的钢圈，套入钢护筒，保持水平下放，检查钢护筒、钢管桩周围有无影响钢吊箱沉放的障碍物。吊箱沉放范围内的水下情况则主要由潜水工探摸。.探测到有妨碍钢吊箱下沉的障碍物则及时清除。.准确测量钢护筒的坐标、椭圆度、倾斜度及倾斜方向，根据测量结果调整钢吊箱底板上预留孔。其主要操作方法为：a.将各钢护筒理论中心坐标，换算成钢吊箱底板平面相对坐标O1；将钢护筒、钢管桩解除约束之后顶面中心坐标测定成果，换算成各钢护筒、钢管桩顶面中心相对坐标O2；根据钢护筒解除约束之后倾斜度及倾斜方向实测成果及沉桩记录，综合考虑，推算吊箱底标高处各钢护筒、钢管桩中心相对坐标O3；b.在钢吊箱底板上放样各钢护筒中心相对坐标O1、O2、O3，并用油漆标示于钢吊箱底板平面相对坐标系上；c.分别以点O1、O2、O3为圆心，按比钢护筒、钢管桩外半径加大20cm为半径画圆，按三圆形成的最大包络图切割底板，并加以“修饰”，即为钢吊箱底板预留孔最终成孔。.验收钢吊箱制作质量，重点是控制吊箱侧板质量，吊箱侧板出厂前必须进行预拼，面板需做煤油渗透试验，经检查合格后才可运往现场。2、拼装钢吊箱.底板拼装支承牛腿及吊挂分配梁下支承牛腿安装.低潮位期间，在护筒-1.0m标高处焊接吊箱底板拼桩支承牛腿。.在底板拼桩支承牛腿上安装用于拼装底板的分配梁。.按吊挂系统结构图要求分别在标高+0.62m、+1.0m处将护筒开四个洞口（洞口尺寸为30cm38cm），再在护筒内壁上焊接吊挂分配梁下支承牛腿。.钢吊箱底板及吊挂系统拼装.利用低潮位拼装钢吊箱底板。.在拼装底板的分配梁上铺设底板龙骨，再在测量指挥下调整底板龙骨平面位置。.安装吊挂分配梁（注意控制分配梁上的吊杆孔与底板的吊杆孔在同一直线上），并焊接吊挂分配梁上支撑牛腿。.在龙骨上测量放出承台的纵横中心线。依据纵横中心线在龙骨上按先中央后周边、自中间向两侧顺序对称铺设底板，面板之间预留2mm间隙，控制面板平整度不超过10mm。.面板铺设完毕后，面板之间用塞焊焊牢。.将底板周边面板（A1板、B正反板）的8加劲肋与底龙骨28a接触的地方焊接，其余各板只需在面板四周接触的地方焊接焊牢即可。.在一块底板安装完成后、下一块底板安装前应及时将该块底板配有的及钢筋吊杆及时装上，要求底板表面必须上螺帽固定吊杆，吊杆下端伸出锚固螺帽的长度不小于10cm。 .拼装吊箱侧板.利用低潮位拼装钢吊箱侧板。.在底板上测量放出侧板安放位置。.在护筒上对应钢吊箱设计顶部位置设置吊箱下放导向木。.拼装吊箱侧板，侧板下端与底板铰接，上端则临时固定在护筒上。.侧板拼装顺序：自一侧长边中央A板开始拼装，并遵循自中央向两侧对称拼装、沿中线对称拼装两个原则进行侧板拼装，最后在两短边中央合拢。. 侧板与底板间采取铰接连接，钢铰座在现场焊接在底板上，侧板通过上贝雷梁销轴而与底板连接（底板根部有一定倒角，确保侧板能作一定转动），钢铰座安装误差按5mm控制。.侧板间采用M22螺栓连接，拼装时侧板之间的缝隙应加6mm止水橡胶皮，拧紧后按压缩3mm控制。.侧板拼装完毕后，应用型钢在不影响吊箱下放的地方将两侧侧板连结成整体，以保证侧板稳定。. 吊箱下放装置安装.按照吊箱围堰施工步骤图（二）中步骤六，吊箱下放采用六个下放装置，每个下放装置挂两个吊杆，配置一台5080t千斤顶.按设计图在护筒顶口安装下放扁担梁及千斤顶。.下放装置吊杆采用接长吊箱悬挂吊杆方式实现。.钢吊箱下放就位.在钢护筒上测放标高，定出吊箱安装定位线，并设置限位板。.下放装置布置检查完毕后，将下放装置吊杆安装就位，并收紧吊杆使所有吊杆受力均匀一致。.在低潮位期间，同步启动六台千斤顶，将吊箱提升约10cm，静待30分钟，吊箱稳定后割除吊箱支承牛腿，准备下放钢吊箱。.下放钢吊箱:a.反向操纵千斤顶，使钢吊箱平稳下落，直至千斤顶行程走完，将吊杆锁定；b.顶升千斤顶（此时下放装置吊杆已锁定，钢吊箱不随之上升）顶升到位后，将下放装置吊杆开锁；c.重复前面的操作，直至钢吊箱下沉至设计标高；d.将所有吊箱悬挂吊杆锁定；e.拆除下放装置。.吊箱沉至设计高程后，复核其平面位置，如不满足要求，可将千斤顶安放在四角的四个护筒外壁与吊箱侧板之间调整吊箱位置，待其满足要求后，在四角的四个护筒与吊箱侧板之间用定位器焊接定位。.吊箱内支架安装.在钢吊箱内壁+1.856m标高处焊接内导梁支承牛腿.在牛腿上安装吊箱内支架，内支架中心标高+2.0m。.在内支架上搭设作业平台，铺设脚手板。.底板堵漏.依据钢护筒实测外径，按直径放大2cm、周长小5cm制作两块半圆环（宽度取2530cm）制作堵漏封板，封板采用角钢法兰接头、螺栓连接。.钢吊箱调整到位并固定后，由潜水工下水将堵漏封板安装在钢护筒与底板接缝处，要求控制堵漏后缝隙不大于3cm。.吊箱封底.封底混凝土的作用：一是作平衡重主体，二是防水渗漏，三是抵抗水浮力在吊箱底板形成弯曲应力，四是作为承台的承重模板。.封底前准备工作a.检查钢吊箱底板与钢护筒之间缝隙的封堵情况由于水下操作不方便，极易造成空隙封堵不严、不实，因此在封底混凝土灌注前，潜水员水下检查，发现问题及时处理。b.钢护筒外壁清理为保证封底混凝土与钢护筒握裹良好，要求必须对与封底混凝土接触的钢护筒外壁进行清理，剔出钢护筒表面的海蛎、浮锈、海泥等杂物。清理工作由潜水员下水用钢刷完成。c.钢吊箱底板的清理由于钢吊箱下沉施工时间较长，钢吊箱底板上可能会沉淀有海泥。为了保证混凝土质量，在钢吊箱底板与钢护筒之间缝隙的封堵之前需要潜水员水下用高压水枪进行清理。d.在侧板上高于封底砼顶面以上开24个连通孔，确保围堰封底时内外水头平衡。.在吊箱内支架上搭设封底混凝土浇注平台。.浇注导管布置a.封底混凝土导管采用内径250300mm的刚性导管。b.封底混凝土采取泵送混凝土法3根导管多点快速灌注，导管沿吊箱纵中线等间隔布置，3根导管的作用半径覆盖全部钢围堰底部。c.导管使用前作水压、水密试验，合格后使用。试验的水压按导管超压力的1.2倍取值。d.导管在工作平台上预先分段拼装，吊放时再逐渐接长，下放时保持轴线顺直。导管底口下沉到底板后提升到距离底板15cm左右，再固定在工作平台上。e.阀门管、漏斗、首灌砼储料斗准备：现场至少需配备阀门管、漏斗、首灌砼储料斗各一个。漏斗容量不小于1.0m3；储料斗容量不小于3m3，且卸料高度不低于2m；阀门应开放自如。.测量点布设：由于围堰面积较大，在围堰内等间距布设910个混凝土标高测量点。.混凝土技术要求a.混凝土标号为水下C25级。b.封底混凝土厚为2m，混凝土方量208.5m3；c.混凝土初始坍落度202cm；d.5小时后，混凝土坍落度15cm；e.混凝土初凝时间24小时；f.混凝土满足泵送要求。.封底混凝土浇注a.混凝土采用商品混凝土，混凝土中掺加粉煤灰和高效缓凝型减水剂，以提高混凝土的流动性和延长混凝土的初凝时间。b.配备一台汽车泵泵送砼。c.按先周边后中间的顺序逐个拔球灌注水下混凝土。首批砼灌注应在导管顶口安装阀门管，并使阀门管处于关闭状态，再接上漏斗，并利用吊机吊装首灌砼储料斗放置于待灌导管口附近，并将卸料槽对准漏斗。拔球前应将储料斗储满料。d.当某一根导管封口完成后在进行其相邻导管封口时，先测量待封导管底口处的混凝土顶标高，根据测量结果重新调整导管底口的高度。e.导管封口完成后，按规定的时间进行及时补料，同一导管两次灌入混凝土的时间间隔控制在45分钟以内。f.因封底混凝土厚2m，为保证导管有一定埋深，混凝土灌注顺利时，一般不随便提升导管，即使需要提管，每次提升的高度都严格控制在2030cm。g.灌注过程中，根据灌注量，每隔一定时间测一次标高，用以指导导管下料，使混凝土均匀上升。h.灌注后期宜适当增加混凝土的坍落度，使混凝土形成较平坦的顶面，封底混凝土的灌注标高一般比设计标高提高1015cm，围堰抽水后再凿除混凝土顶面的松弱层至设计标高。i.混凝土浇筑临近结束时，全面测出混凝土面标高，根据测量结果，对混凝土面标高偏低的测点附近的导管增加灌注量，直至所测结果满足要求。j.当所有测点的标高满足控制要求后，结束封底混凝土灌注。.围堰内抽水.当封底混凝土强度达到规定强度后开始抽围堰内积水。一般在封底混凝土浇注完成后第46天抽水。.抽水前，应封堵钢吊箱连通水管。.抽水过程中，随时观察钢吊箱结构变形情况。.割除吊杆、钢护筒，清浮浆、凿桩头.围堰抽干水后，测量组检查封底砼标高。.拆除吊箱悬挂装置，将吊杆露出封底砼部分与桩头钢护筒连接。.割除桩顶以上多余钢护筒。.由于封底施工时间不长，钢吊箱内淤积的泥沙不多，清除时，先利用高压水枪冲洗，然后用泥浆泵将泥水抽出。.围堰抽水后，人工配合机械凿除桩头。桩头处理完成后，对桩头钢筋进行清理、调整。.清理封底混凝土表面，对局部高点进行凿除，对低处进行回填，使钢筋绑扎场地平整。.分三次浇注承台混凝土.绑扎下层承台底板钢筋，预埋施工缝钢筋，干处浇注第一次1.3m高承台混凝土。.第一次混凝土强度达60%以上后，干处浇注第二次1.7m高承台混凝土并预埋施工缝钢筋，。.第二次混凝土强度达2.5MPa以上后，绑扎上层底板钢筋，预埋墩身钢筋，干处浇注第三次1.5m高承台混凝土。.在浇注混凝土过程中，对渗入围堰的水和混凝土泌出的水要及时排出承台以外。.按大体积混凝土施工要求，优化承台混凝土配合比设计，降低混凝土水化热，并对施工过程和养护期（14天）严格进行温度监控，通过冷却水循环，降低混凝土内部温升，严格控制混凝土内外温差，防止水化热温度裂缝发生。.拆除围堰内支架不需对围堰采取措施，直接拆除围堰内支架。.墩身施工见相关工艺。.拆除吊箱侧板。. 人工拆卸水面以上部分侧板拼接螺栓，潜水工拆卸水面以下部分侧板拼接螺栓； .潜水工下水逐块拆卸侧板根部销轴，逐块拆除侧板。六、质量保证措施1、制定严密的劳动组织，明确分工，责任到人，忙而不乱，严格交接班制度，对所有作业人员进行全面的技术交底。2、建立高度统一的指挥系统，以便统一指挥，指导施工，要求通讯联系畅通、信息传递快捷，资料真实可靠。3、优化施工组织方案，严格施工工艺，加强施工管理，做到各道工序都有专人负责，层层严格把关，严肃施工纪律，加强质量意识。发现问题及时上报处理。4、电焊工要进行专门培训，持证上岗。5、所有施工机具设备均要事先进行检修，并保持良好状态。并加强施工期间的维修和保养，以确保施工正常进行。6、钢吊箱应慢速平稳下放，六台千斤顶应做到同步，下放过程中同步打保险。7、吊箱下放、水下封底混凝土灌注施工均系大型联合作业，时间长，工种多。开始前一定要做好专项技术交底工作，使每个参加施工人员明确职责，各司其职，不出任何安全质量事故。8、做好吊箱封底前的准备工作，确保钢吊箱底板与钢护筒之间缝隙封堵严密、钢护筒外壁清理干净，以保证混凝土与钢护筒间的握裹力。9、封底导管的布置要特别注意使混凝土在周围钢护筒和围堰间的流