双壁钢围堰作业指导书.doc

双壁钢围堰施工作业指导书1目的双壁钢围堰是所有深水基础工程施工重要组成部分，也是整个质量管理活动的重点，关系到整个工程质量的优劣。为了保证双壁钢围堰过程的质量特制定本作业指导书。2适用范围适用于中铁三局武广客运专线第一工程总队承建的深水基础工程项目中的基础施工。3编制依据31铁路混凝土施工技术指南。32客运专线铁路桥涵施工技术指南。33客运专线铁路桥涵施工质量验收暂行标准。34铁路混凝土工程施工质量验收补充标准。35客运专线铁路工程施工质量验收标准应用指南。4施工要求4.1钢围堰构造钢围堰是基础施工的挡水结构，又是施工主要机具设备和人员的工作平台的承重结构。钢围堰采用双壁自浮式结构。根据水深分节拼装，每节高度5m左右 。为了满足起吊设备的要求，每节钢围堰在平面上等分成十二块，每块之间用互不连通的隔舱分开，以使围堰在下沉、灌水、分舱灌注混凝土时保持稳定。内外壁之间以刚性支撑连结。见“双壁钢围堰构造图”。4.2预制钢围堰的模板选择钢围堰块件预制采用立式靠模。立式靠模由两部分组成，一侧为固定模（外圆模），另一侧为活动模（内圆模），工作时移动活动模，用对拉葫芦合模。在整个预制，起吊，运输，安装过程中不转体，减少了边角处的变形，并且块件尺寸精度高，易于质量控制，见“立式靠模图”。II 固定模活动模轨道II立式靠模图4.3钢围堰的制作施工工艺为了提前和缩短制作时间，钢围堰的制作在工厂进行，检查合格后用船运至现场起吊安装。钢围堰的制作采用三套立式靠模，组成流水施工。其工艺流程：见“钢围堰制作施工工艺流程框图”。4.3.1底节钢围堰拼装底节钢围堰拼装是在拼装船上进行。拼装船由三艘200t铁驳相互牢固连接组成，连接强度以在可能达到的荷载条件下能保持其基准面不致变动为准。平台表面精确找平，确保钢围堰拼装精度。拼装船与导向船在岸边相互连接，底节钢围堰拼装和导向船联结梁拼装同时进行。底节钢围堰组拼时，先在拼装船上准确画出各单元体轮廓位置，然后沿周边逐件拼装，操作时要边拼装边调整，待全部点焊成型后，方可全面焊接。围堰焊接时，按先焊环板，后焊内壁，再焊外壁的程序进行对称施焊。为保证内外壁垂直焊缝焊透，以碳弧气刨使内外壁封底焊完全见白，然后内外焊缝盖两遍。4.3.2定位船、导向船舱面布置导向船都采用2艘200t铁驳和联结梁拼装组成。船上布置四台10t桅杆吊，每个角上一台，吊臂杆长20 m，吊距覆盖全部施工范围。联接梁桁架下铺设脚手架作为人员走道。墩位处高、低压配电装置设在导向船下游端部；水下高压电缆采用转向滑车，牵引钢丝绳和平衡重的方法引上配电装置。牵引钢丝绳一端与电缆固定，并在水下吊一个混凝土平衡块，使水下电缆尽量垂直入水；钢丝绳另一端通过转向滑车组吊挂一个平衡重箱。该平衡重箱高度可随水位变化自行调整，使水下电缆始终处于拉紧状态。导向船舱面布置采用万能杆件对称连接边锚的固定座方式。定位船舱面锚定布置的固定座采用万能杆件做连接杆的对拉平衡受力体系。固定座均固定在两组分配梁上，两组分配梁用万能杆件对称连接，尽量使两端拉力平衡。见“拼装船和导向船平面布置图、定位船舱面布置图”。4.3.3锚碇布置由于钢围堰外径大，高度高，施工中受水流和风力影响大，为了保证钢围堰顺利下沉就位和平安渡洪，三墩各配备一套安全可靠的锚碇系统。锚碇系统主要由定位船、导向船、主锚、侧锚、尾锚、八字锚和平衡重止摆船组成。4.3.3.1锚碇系统各组成部分和作用4.3.3.1.1定位船只设上游定位船。在上游距桥轴线约300m处设置一艘200t的铁驳定位船。定位船主要用作确定、调整钢围堰顺水方向的位置，控制主锚的受力。4.3.3.1.2导向船采用两艘200t的大型钢围堰甲板驳船，以万能杆件拼成空间桁架梁将两船联结，形成导向船联结体系。导向船既作为调整、确定钢围堰位置的约束体系，又作为基础施工的辅助平台。4.3.3.1.3主锚布置在定位船上游。在钢围堰未着床前，主锚承担钢围堰锚碇系统顺水方向的所有外力作用，是保证围堰安全的关键结构物。4.3.3.1.4侧锚横桥向布置，包括定位船侧锚和导向船侧锚，作用是调节和控制定位船和导向船横向位置，使定位船和导向船在横向风力、水力、船舶撞击力作用下保持稳定。4.3.3.1.5尾锚顺桥轴垂线方向拉在导向船尾部，主要作用为保持钢围堰导向船水流方向的稳定，调节导向船系统和围堰的位置。4.3.3.1.6八字锚拉在钢围堰下部，沿围堰周围布置四个锚，呈八字状。主要作用是调整钢围堰下端着床前的平面位置。4.3.3.2锚碇系统分阶段实施方案锚碇系统根据不同施工阶段受力不同分三阶段抛锚。第一阶段为定位船自泊，导向船联结梁拼装好同底节钢围堰浮运就位后进行，抛锚数量以保证定位船和导向船的稳定为前提。第二阶段是在第二节围堰接高过程中进行，以补充调整后的锚力，确保导向船和钢围堰的稳定。第三阶段是指在施工过程中，视水位、流速变化情况以及锚碇系统发生意外时增抛备用锚。4.3.3.2.1定位船加固，改装及设备安装定位船首先应满足强度要求，还要有足够的面积和长度以供布置数量很多的缆绳和系缆、调缆设备。采用200t铁驳，铁驳中央部分采用14根长4.5mI36工字钢互相连接并与船甲板连接形成一个拉力架，作为主锚、定位船侧锚及拉缆的锚固端。铁驳前、后端用直径100mm，壁厚10mm无缝钢管设置马口，四角设置转向滑轮，在拉力架、马口等处适当加固船体的纵向桁架、肋骨及甲板。 4.3.3.2.2导向船联接梁拼装导向船应具有足够的吨位、强度和面积。还要求两船的船型完全相同，以利于受力时的对称平衡。导向船采用两艘200t钢质甲板铁驳。联接梁采用万能杆件组拼，万能杆件底座放样应精确以保证合拢时杆件顺直，且组拼时应保证每组万能杆件底座顶面在同一标高。为防止组拼时挠度过大，应在悬拼时适当位置加以支撑。对导向船船体应考虑增加船体结构强度，在围堰支承处及联接梁支承处增设横向桁架，对围堰支承处的原船体进行杆件加强。对安装马口、锚固点等处的肋骨、甲板也应局部加强。4.3.3.2.3锚碇设备的检查与整理必须对锚碇设备进行检查、鉴定和整理，对符合要求的进行编号、配套、标志，以备取用。4.3.3.2.4定位船自泊由测量人员配合，用拖轮将已安装好设备的定位船拖入预定位置，在前后各抛一个2t左右的小锚。4.3.3.2.5抛锚抛锚采用浮吊抛锚。先将20t浮吊在锚位附近自泊，然后将存放锚、锚链和锚缆的分节驳在浮吊旁自泊，利用浮吊并在全站仪测量人员的指挥下抛入已联结好锚链和锚缆的铁锚。为防止锚链、锚缆出现堆积或缠绕，应根据锚位水深，利用浮吊放下相应长度的锚链，然后利用拖轮边顶边放，尽量使锚链顺直。在放锚缆时应设置23个刹车，防止扭转。然后利用拖轮将锚缆牵至定位船的拉力架上临时固定。抛锚时应注意由于水流作用及锚受力过程中可能发生稍微移动，主锚抛锚点应在上游方向偏离理论坐标1020cm，侧锚向外偏离15cm。锚位一定要精确，尽量减少收索时滑轮组行程次数或锚缆不必要的接长工作。4.3.3.2.6收索收索时要采用拉力计、30t 滑轮组和5t卷扬机。锚缆收紧顺序为：先抛后收，后抛先收。收紧索，通过拉力计测力。并通过多次反复收紧的方法，使各锚受力均匀。4.3.4底节钢围堰浮运就位，起吊下水底节钢围堰在拼装船上拼装完毕经检查合格后，将拼装船与导向船组用一艘大马力主拖轮，两艘帮拖轮拖拉至上游定位船侧，系好锚绳及拉缆，再将导向船组顺流放至墩位处初步定位。抛导向船侧锚和尾锚，绞紧锚绳和收紧定位船与导向船间的拉缆。系好钢围堰上层拉缆、临时下层拉缆和下层拉缆，详见“钢围堰与导向船拉缆布置图”。安装水上供电设施和通讯设施。利用导向船上的吊索塔架将底节钢围堰吊起，使之离开拼装船面0.1m左右，观察十分钟，如无反常情况则继续提升，至其高度能使拼装船退出时停止提升，然后迅速将拼装船向下游方向退出。拼装船退出后，将底节钢围堰徐徐平稳地落入水中，收紧钢围堰底部和顶部所有拉缆，使其保持垂直而不被水流冲斜。底节钢围堰起吊下水后，通过导向船四角之导向架、锚绳和拉缆的共同作用，使底节钢围堰象船体一样稳定垂直地自浮于水中。再通过调节隔舱内的水位使底节钢围堰处于次节待拼高度，等待与第二节围堰接高后一起加水下沉。4.3.5双壁钢围堰接高，水中下沉围堰接高是在导向船拼装联结桁架梁平台上进行。钢围堰块件用200t铁驳运至墩位处接高。每节钢围堰均在前一节钢围堰顶面分片吊装焊接，再加水使围堰下沉。施工时，定出测量基准面，确定围堰中心点。拼装钢围堰时，围堰的上下口均以此中心点进行放样和校核。为方便控制钢围堰下沉时的平面位置，在第一节钢围堰顶部的顺桥向和横桥向轴线上，以围堰中心为基点定出四个点，围堰接高后逐节接高上移围堰顶部的四个点，以这四个点的坐标来控制钢围堰的水平位置。围堰焊接时，按先焊环板，后焊内壁，再焊外壁的程序进行对称施焊。为保证内外壁垂直焊缝焊透，以碳弧气刨使内外壁封底焊完全见白，然后内外焊缝盖两遍。施焊内外壁焊缝时，应预先制作好吊笼挂梯分层搭设脚手板，以便操作。钢围堰在接高下沉时，应将每节钢围堰顶部外壁上的两个吊耳通过拉缆连接到定位船上锁住，防止钢围堰在接高下沉过程中转动。每节钢围堰都在距工作平台顶面上1.5m左右接高。接口内外壁板不吻合部位应进行处理。接缝经油浸试验检查合格才能灌水下沉。下沉过程中，围堰内外水头差、相邻单元体水头差必须满足设计要求。随围堰接高和注水压重下沉交替作业，围堰上层拉缆亦需随之拆除、安装交替倒换上移，并随围堰入水深度的增加随时调整拉缆受力状态，使围堰保持垂直。围堰刃脚接近河床面时，停止灌水，进行纠偏。同时加强对墩位处河床面的测量，及时掌握墩位处的河床冲刷及水位情况，以便选择围堰落床的时机。纠偏方法是：在钢围堰刃脚上方水平桁架处设围堰纠偏缆，与纠偏锚上的转向滑车和定位平台上的卷扬机连结。将两侧纠偏缆同时收紧、放松，或一侧松、一侧紧达到纠偏目的。工作平台钢围堰纠偏锚滑轮卷扬机浮筒纠偏拉缆围缆设在水平桁架处纠偏装置图4.3.6双壁钢围堰着落河床钢围堰精确着床定位是钢围堰施工中的重要环节，直接影响到围堰最终定位的质量。围堰的着床与河水的流速、水位、河床冲刷及冲刷的范围、冲刷后河床面高差变化情况、气象条件、围堰着床前设定的位置有关。着床前用测深仪控制围堰下沉的深度，在刃脚距河床较高处约40 50cm时停止下沉，用全站仪观测围堰顶上顺桥向上两个点，调整钢围堰的倾斜和偏位，直到两点的实际坐标与计算坐标相符合为止，然后立即同时启动12台抽水机向十二个隔舱同时加水，使钢围堰迅速落入河床。若发现围堰刃脚有部分已落河床而大部分仍然悬空时，可配备吸泥机进行局部吸泥，使刃脚全部嵌入河床。围堰着床前，受水流影响，河床必定在一定范围内受到冲刷。设计位置处围堰刃脚下的河床面高低不平，会给围堰的着床工作带来困难。为减小河床的冲刷，从围堰内在围堰设计位置偏上游一定范围内抛一定数量大小均匀的碎石或卵石，以减小河床局部冲刷，使河床面较为平整，有利于围堰顺利着床。4.3.7双壁钢围堰吸泥下沉钢围堰在河床的覆盖层内采取往隔舱内加水，围堰内吸泥的方法使之下沉。用两台250cm的吸泥机布置在围堰的中心附近同时对称吸泥，随钢围堰下沉深度的增加逐渐向刃脚方向移动。吸泥过程中由于吸泥机排水量大，用12台水泵向围堰内补水，并在围堰内外壁之间设立连通装置，以保持围堰内外水位差，防止内外水头差过大而引起刃脚翻砂。围堰下沉过程中，随时用全站仪监控围堰顶面的四个点的平面位置和标高，发现偏位和倾斜及时纠正。纠正的方法有：4.3.7.1调整隔舱水：用抽水机往钢围堰高的一侧隔舱内加水，把低的一侧隔舱内的水抽出，利用两侧重力不同，使钢围堰水平，但需保证隔舱之间，隔舱与隔舱外的水头差在允许范围内。4.3.7.2用吸泥机在钢围堰的刃脚处不均匀吸泥，利用钢围堰高低两侧下沉时所受阻力不同，而使围堰纠偏。采用十二个隔舱中灌注隔舱混凝土进行调平。钢围堰一边下沉一边调整，并随时测量围堰内河床变化情况，以正确指导吸泥，确保钢围堰始终在准确位置下沉。下沉初期以纠正偏移为主，下沉中后期以纠正围堰的倾斜为主。当围堰在不断接高，灌水压重，吸泥下沉的循环过程达到一定的标高时，因灌水压重不够使围堰无法再通过吸泥下沉时，应浇筑井壁混凝土，加强围堰钢壳强度，增大压重再吸泥下沉直至钢围堰着岩。为便于围堰接高工作，每次接高前围堰顶面应高出导向船顶面不小于1.5m。4.3.8刃脚支垫、封堵和清基4.3.8.1刃脚支垫、封堵钢围堰刃脚尖着岩后，钢围堰尚未稳定，随时可能出现倾斜和变位，需对钢围堰采取有效的稳定措施。在钢围堰刃脚加工时，预先在内壁刃脚均匀设置24个倒牛腿，并设液压支承套桩箍。围堰尖被证实着岩后，即用麻袋装混凝土，钢板凳等在刃脚倒牛腿处进行水下支垫，必要时，用液压支承桩调节围堰倾斜。同时在围堰外周抛设钢筋石笼，稳定围堰并起挡流作用，然后浇注5m左右的夹壁混凝土，增加钢围堰自重，使围堰最后稳定就位。钢围堰调平顺序为：4.3.8.1.1调节围堰隔舱水量，使整个围堰的浮重小于200t ，然后方可用千斤顶顶升调平；4.3.8.1.2用型钢代替千斤顶支撑， 上下端分别与倒牛脚及钢管顶焊牢，然后取出千斤顶；4.3.8.1.3由潜水员将钢板凳垫在刃脚端有支撑牛脚与基岩间，并用钢板塞紧，在放板凳前，必须用空气吸泥机对支垫处进行吸泥，使岩面露出，然后用麻袋装混凝土垫平。围堰初步稳定后，为了保证封底混凝土的可靠性，在围堰外周围抛填钢筋石笼和部分块石护脚，然后再用袋装混凝土封堵围堰内刃脚。抛填钢筋石笼的作用是：使潜水员能安全下水工作，减缓围堰内部流速；使锚缆受力减小，水的冲刷力受到抑制；使水下封底混凝土的不平衡压力受到抵抗；封堵刃脚与岩面间较大的空隙。4.3.9围堰清基钢围堰刃脚封堵完成确认合格后，即可进行清基工作。清基采用两台250mm直管吸泥机吸取围堰内的淤泥和泥砂，并配备一台弯头吸泥机用来吸取刃脚斜面下的泥砂。空气吸泥机由放置在导向船上的43m3/min的空气压缩机供风。吸泥的顺序是从围堰中部开始，逐渐向内壁移动。开始吸泥时，两台吸泥机同时启动，在吸泥过程中经常摇荡管身和移动位置，以期吸泥效果最好。吸泥管口一般离开泥面为1550cm。要随时升降吸泥机，以能经常吸出最稠的泥浆为标准。如吸泥效果不佳时，可采用“憋气”的方法，即暂时将闸阀关闭，稍停23min，猛开风阀使风量风压突然增大，即可吸出较坚硬的土块或堵塞物。封底混凝土厚度范围内钢围堰内壁的淤泥由潜水员用高压水管冲洗干净，并用钢刷拉毛封底混凝土厚度范围内的围堰内壁，以利于封底混凝土与围堰内壁结合紧密。清基后期，潜水员下水检查，配合吸泥机吸泥，打捞，采用逐片检查、逐片清理的方法将基岩上的淤泥清除干净。清基完成后，按方格网坐标点采取拉网式逐点用测深仪测出基岩面高程，供水下放钢护筒时使用。4.3.10围堰水下混凝土封底4.3.10.1钢围堰封底砼施工准备4.3.10.1.1施工平台搭设施工平台分成上下平台，是用万能杆件拼装成的双层桁架梁。上平台作为今后桩基施工的永久性平台，在双壁钢围堰上作局部加强作为平台的支点。上平台主要用来放置施工机械设备和施工人员操作。下平台主要是为封底施工操作设计，上面用木板铺平，预留导管和测点位置。上下平台高度为4m ，保证了水下混凝土浇注的施工高度，使施工分工操作更加明确，有条不紊。这样可在下平台进行测控和导管拆除工作。4.3.10.1.2钢护筒埋设钢围堰着岩清基后，安装护筒固定架，在固定架下将钻孔桩钢护筒接成整体安装就位。固定架用角钢焊接。钢护筒分节制作，下放时焊接接长。导向架分片加工，运到钢围堰拼装船上再焊接成整体。用浮吊把固定架整体吊入钢围堰内，临时用钢丝绳悬挂在钢围堰井口处并调整其水平位置满足要求，把长钢护筒插入定位架内垂直下放到岩面，根据测出的岩面标高，焊在定位架上。钢护筒的底面线要尽量与基岩面相吻合；护筒与基岩面的缝隙由潜水工用砂袋堵住严实，再在护筒内回填一定高度（超过封底混凝土厚度）的碎石，以防止灌注封底混凝土时，混凝土挤压护筒，使护筒变形或移位，同时也防止封底混凝土进入护筒内而影响今后的钻孔施工。为防止在浇注封底混凝土时，固定架被推移变位，固定架要与围堰间设支撑固定。4.3.10.1.3设备、机具的准备为准备混凝土封底施工，我们配备了以下机具设备：在封底混凝土灌注的前一周，应对所需调用的机械设备进行全面检修并编号以确保施工期间所有设备的完好率达到规定要求。4.3.10.2混凝土灌注4.3.10.2.1水下封底混凝土性能及配合比选择封底混凝土既是水下混凝土和大体积混凝土，又是泵送混凝土。混凝土拌合物初凝时间必须大于20h，终凝时间必须大于25h；混凝土拌合物和易性好，不泌水，不贴底，可泵性好，流动性好，扩散性好；混凝土拌合物坍落度：开始为2223cm，2h后为1718cm；要求水化热低。为了满足以上要求，拟采用矿碴水泥和掺入粉煤