桥梁施工双壁钢围堰施工.doc

双壁钢围堰施工1 适用范围本作业指导书适用于水下基础施工。2 作业准备2.1技术准备2.1.1详细调查施工墩位处的水深、水流速度、水下地形及地质情况，结合调查资料，根据设计承台尺寸的大小、抽水施工承台时的最大水头差等进行双壁钢围堰设计。2.1.2 双壁钢围堰的制作在工厂中按互换件或对号入座的办法制成块件，其分节分块的大小应按工地吊装、浮运设备确定。2.1.3 组织所需船驳、浮吊、铁锚及锚链、钢丝绳等材料设备进场。2.1.4 与航道、海事等部门取得联系，并对水下基方案进行可行性论证，并请求调整航标。2.1.5 调查水运及陆上运输钢围堰路径，并进行经济可行性对比，确定钢围堰进场方案。2.1.6 与水文气象部门取得联系，要求其每天准确预报水位涨落及天气情况。2.1.7 编制详细可行的水下基础施工组织设计及相关作业专项技术及安全施工方案，办理水上水下施工作业证书。2.1.8 上报抛锚作业时间计划表，请求在抛锚作业时段封航，并发布正式通告。2.1.9 组织熟练的水上作业人员，并进行安全培训。2.1.10 安装定位船及导向船马口、将军柱、固定座、卷扬机及滑车组，用钢丝绳编制千斤。根据设计长度钢丝绳下料并分组编号。2.1.11 如果锚碇设有地龙，则浇筑地龙。2.1.12 修建一临时码头，以备泊船用。2.1.13 对导向船龙骨进行加固。2.1.14 拼装导向船联结梁，将导向船形成一个整体。2.1.15 修建栈桥或者浮桥，作为临时通道。2.2 主要机具设备如下表：双壁钢围堰施工主要机具设备表序号机具设备名称规格及型号数量（台、套）备注1浮吊50t22汽车吊25t23铁驳800t2导向船4铁驳400t1定位船5铁驳300t1抛锚工作船6拖轮400匹马力2抛锚浮运7机驳100t2运输船8潜水设备19吸泥机2围堰下沉10空压机21m3/min211发电机500KW1置于导向船上备用12液压振动打桩400t113布料杆1封底砼浇筑13霍尔式铁锚8t6主锚14霍尔式铁锚4t12开锚15霍尔式铁锚5t4尾锚16锚链D62mm若干根据方案确定17钢丝绳43、36.519若干锚缆18卷扬机5T819固定座14可利用船上已有设备20滑车三门1621导向轴若干钢丝绳导向用22导链若干围堰初定位用23卡环若干24梨型环2225多级水泵2吸泥26单级水泵4围堰抽水27万能杆件若干联结梁28贝雷梁（军用梁）若干钻孔平台2.3 劳动力组织如下表劳动力组织机构表序号项目名称人数备注1焊工40现场拼焊钢围堰等2吊装工30起吊各种材料3架子工50搭设联结梁等4铆工10铆钢围堰5潜水工3水下作业6电工47机修工88混凝土工12浇筑井壁、封底、地龙砼9石工8打地龙10水手20抛锚作业11爆破工2水下爆破12木工813普工40转运材料3 操作方法3.1 双壁钢围堰施工工艺流程如下：钢围堰底节制作、平行进行底节以上围堰接高块件的制作底节刃脚春的浇筑导向船设施及锚碇系统的布置底节浮运、就位底节以上围堰块件的拼装接高及下沉围堰着床堰内清淤下沉、接高并逐层浇筑堰壁砼钢围堰的着、嵌岩，或下沉至设计标高，并全部完成堰壁混凝土浇筑堰内清基堰顶平台搭设堰内钻孔桩钢护筒的定及振动下沉封底施工设施的布置水下浇筑封底混凝土钻孔成桩堰内抽水基桩桩头混凝土凿除承台施工墩、塔施工给定切割线以上围堰的切割、回收。3.2 双壁钢围堰施工3.2.1 双壁钢围堰的构造形式圆形双壁钢围堰由刃脚、堰身构成。圆形双壁钢围堰构造图如图1所示。图1 圆形双壁钢围堰构造图 刃脚部分采用楔体形状，便于围堰在覆盖层中下沉。刃脚处形成楔形形状的斜板也是双壁间的封底底板。堰身由内外壁板构成。内外壁板、刃脚斜底板使堰身形成了可自浮的仓体结构。刃脚斜底板、内外壁板均在其仓内侧面设有型钢加强肋。在内外壁板间每隔一定高度设置水平桁架托板，以使内外壁板联结形成整体。在堰身的仓体内，以过圆心的半径线等分圆周。则半径线与内、个壁板各有一个交点，在交点设置隔仓板，使堰身被等分为数个互不相通的隔仓体。设置隔仓体的目的是为了能对围堰局部进行灌水压重，以调整围堰在水中自浮时的倾斜状态。因隔仓板要承受相邻体不平衡的水头差，所以在隔仓板上每隔一定高度设置了水平型钢加强肋。钢围堰块件构造图如图2所示。图2 钢围堰块件构造图围堰必须能承受所要示的水头差、自重及堰顶施工荷载。但结构计算以水头差所致侧压力为控制。因此围堰在沿高度方向中根据受力需要可分为标准段和加强段两种结构形式。当然围堰身身的构造还需满足施工需要和其它一些非受力方面的要求。3.2.2 钢围堰制作钢围堰的制作一般在现场进行。但在有条件的地方，也可考虑在船厂或桥梁工厂分节加工，然后浮运至现场，用浮吊起重就位。也可分节厂制成型后，运至现场在拼装船上或岸上拼装成形后整体下水。3.2.3 钢围堰底节就位3.2.3.1 底节下水一般采用沿滑道下水或浮吊吊装下水的方法。如果采用在拼装船上拼装，侧可将钢围堰与拼装船整体浮运到位后，再用起吊装置或设备起吊钢围堰，拼装船退出后钢围堰便下水。3.2.3.2 底节浮运就位在水中浮运的底节，可采用两种方式运至墩位一是在岸边先将围堰浮运进入导向船体系内，并将二者连接后将导向船、钢围堰整体浮运至墩位，然后与锚碇系统连接，使整个体系处于稳定状态。另一种方法是先将导向船体系浮运至墩位，并与锚碇系统连接，使其处于稳定的状况后，再将钢围堰底节浮运至导向船下游，在墩位上游侧采用牵引或在上游采用顶推的方式将钢围堰引进导向船体系内。以上两种方法均需足够功率的拖轮拖送，所需功率经计算确定。3.2.3 导向船体系导向船体系既是钢围堰抵抗水流的依靠和下沉的导向，又是锚碇系统布置和施工作业的平台。导向船体系由两艘大吨位铁驳船及联结梁构成，导向船工作体系构造图如图3所示。图3 导向船工作体系构造图联结梁一般由万能杆件拼成，有以将两船连接成整体。在导向船与围堰之间设置导向架，使围堰平面位置得到时控制，但竖向不得限制围堰下沉。导向架与围堰之间的接触面应使之尽量处于钢围堰的骨架位置上，且导向架上的接触面构造应采用橡皮、软木等软性材料。导向船联结梁一般在岸边拼装。3.2.4 起重设施钢围堰块件拼接、堰壁混凝土浇筑、堰内清淤、封底混凝土浇筑等工序都需吊装作业。常采用起重设备为：桅杆吊、浮吊、塔吊。吊机的吊装能力，吊机的数量及设置位置应由吊装施工实际需要，通过合理选择和布置，吊机吊装所达范围应能有效覆盖吊装施工面，且基本能满足各项工序的吊装需要。3.2.5 锚碇系统布设钢围堰的锚碇系统是为了使钢围堰及其施工平台在钢围堰着床前，能在水流中抵抗水流冲击而布设的。在钢围堰着床后，锚碇系统的受力得到缓解，但考虑到洪水和其它意外因素的影响，为了工程的安全，锚碇系统一般在钢围堰封底以后再行拆除。锚碇系统的一般布置方式图4。图4 锚碇系统的一般布置方式3.2.5.1 锚碇系统的构成锚碇系统一般由以下几部分组成：导向船夹钢围堰体系、定位船、主锚、定位船侧锚、定位船拉导向船拉缆、定位船拉钢围堰拉缆、导向船侧锚、导向船尾锚、锚缆（由锚绳和锚链组成）。锚碇系统拉缆布置示意图如图5。图5 锚碇系统拉缆布置示意图3.2.5.2 锚体形式锚体系统的水中锚体一般可采用两种形式：钢筋混凝土蛙式锚和船只使用的较大吨位的铁锚。锚碇系统常用锚体示意图如图6所示。图6 锚碇系统常用锚体示意图钢筋混凝土蛙式锚体积大，自重大，其刃口必须面朝拉力方向，从而抛放的方向性强，抛放作业困难。混凝土锚辅助投入大，锚着能力不强，在砂卵石床面的有效承拉力为锚自重的1/2-1/3，在细砂层承拉力更低，在无覆盖层床面不宜使用。这种锚还有难以回收的缺点。铁锚自重轻，体积小，本身可以自动对向，运输、抛放都方便。其抓力大、适应性强，特别在风化、弱风化无覆盖层岩面或高低不平岩面也能有效持力，其在砂卵石床面的锚着力为自重的3-5倍。其缺点是新锚成本高，故一般购买和利用旧锚。3.2.5.3 锚碇系统布置 对锚碇系统最基本的要求是：有足够的能力抵抗水流、风力等因素对钢围堰的不利作用，保证钢围堰系统在水中的稳定；不影响通航；不影响施工作业。另外，锚碇系统也应满足布置合理、简捷、费用节省、操作方便等各种要求。 3.2.5.4 锚碇系统计算 在了解、掌握计算所需的基础设计、风速风压、水位、水流速度与方向、地质条件、冲刷等方面的情况下，对一些与时间、地点、地质、水文条件、施工情况等因素有关的参数如水位、水流速、水流向、围堰处地面高程等进行确定。然后对锚碇系统所受外力、主锚所需个数、主锚链直径、主锚钢丝绳所需规格大小、钢围堰下拉缆规格大小、下拉缆所决定的定位船与钢围堰安全距离计算、定位船拉导向船组拉缆规格、导向船与定位船侧锚等进行计算。详细计算请参见公路施工手册-桥涵（上册）。3.2.5.5 锚碇系统布置的实施 锚碇系统设置的一般工序定位船定位必要数量主锚、定位船侧锚、导向船侧（尾）锚的抛设导向船、钢围堰浮运就位，并挂、收必要数量的拉缆及已抛锚体的锚缆第一阶段其它锚体、拉缆布设用卷扬机收锚，并进行主、尾锚的对拉试验。通过收锚调整锚碇系统受力状态，保证受力均匀，视情况布设第二阶段锚体和拉缆。 分批、分阶段抛设锚体、挂设拉缆因受进度、通航等因素影响，锚碇系统布设施工不可能一次连续将所有锚体、拉缆抛、挂设完毕。分批抛、挂可先抛、挂一定数量的稳定定位船、导向船和钢围堰所必需的主、侧或尾锚及拉缆，然后再逐步完成其它锚体、拉缆的抛、挂工作。 以浮吊、拖轮、工作船、卷进扬机为工具布设锚碇系统浮吊将挂好锚链、锚绳的锚体逐步放入水中；拖轮和工作船将锚绳牵至定位船或导向船上；卷扬机牵挂下拉缆围绕在围堰上，人工将上拉缆挂在导向船上，拖轮和工作船牵引拉缆至定位船上。定位船、导向船都是由拖轮运送至预定位置上，锚缆均以卷扬机收挂。 合理收紧锚缆以卷扬机通过滑轮走丝收紧锚缆，在滑轮绳丝上装拉力表以掌握绳的受力状态。收紧锚缆按先抛后收、后抛先收的顺序进行，防止锚缆互相缠绕。同一批、同一类锚，例如同一批主锚，应分次收紧到位。收紧某一个锚的同时务必观察其它受力情况，保证每个锚受力相等，误差在5%以内。3.2.4 钢围堰拼接及下沉双壁钢围堰的拼接成形，一般采用分场、分节边拼接边接高下沉的方式，也可采用先在岸上将块件拼成整节，然后在墩位处由大型浮吊整体安装的方法。但此方法易使围堰因吊装而变形，拼接地接缝难以密合，拼装精度较差。所以应根据现场条件，慎重选择施工方法。块件拼接应对围堰几何尺寸进行严格控制，保证其符合要求。3.2.4.1 块件的运输和吊装块件用汽车运至岸边码头，通汽车吊或浮吊将其转运至船上，然后在墩位处由导向船上的吊装设施进行拼接。3.2.4.2 块件拼接块件拼装时要求各节段均按预制时的划分方式对接，使接高块件的立面焊缝线从下至上均在一条直线上，并保证上下块件的外弧板、内弧板、隔仓板均对应对接。施工时在堰壁内外设置临时焊设工作平台，并在钢围堰上设置导向、限位装置，以使块件的吊放、定位方便，简捷且精度高。围堰焊接的施工焊顺序为：各块件水平焊缝点焊竖向焊缝点焊内、外水平环板对接施焊拼装前围堰直径差为负值时焊外壁板水平缝，正值时先焊内壁板水平缝，进行水平缝施焊内外壁板竖缝施焊其它缝施焊。在块件拼接过程中发生的直径收缩问题，可通过预扩相同量直径的方法加以消除。一般扩大量可取D/1000-D/4000（D为钢围堰外径）。3.2.4.3 围堰水中下沉通过在堰壁内灌水使围堰下沉。围堰应在纠偏的过程中下沉，即以纠偏为主，下沉为辅。3.2.4.4 围堰着床由于围堰在覆盖层中的纠偏难度大，故要求着床定位准确。着床的关键是严格控制钢围堰的平面位置和垂直度。上下游方向平面位置由上拉缆、尾锚调整，顺桥向平面位置由导向船侧锚调整。上下游方向垂直度由下拉缆调整，顺桥向垂直度通过在顺桥向两边的隔仓内灌水调整。3.2.4.5 围堰内吹砂清淤一般采用空气吸泥机进行。在河床板结，水浅的情况下也可采取冲抓斗抓砂或者用长臂挖掘机堰内对称开挖，应根据现场具体情况酌情考虑。在吸泥清淤过程中，应向围堰内不断补水，补水孔的面积，应为在堰内吹砂清淤所使用导管的过水面积的4-5倍。堰内的吹砂清淤要进行至将堰内所有的松散土体全部清出围堰为止。3.2.4.6 围堰堰壁混凝土的浇筑堰壁混凝土是钢围堰结构的一部分，一般设置在从刃脚至承台面的全堰壁范围内。因为承台面以上围堰需要切割，所以承台面以上不浇筑堰壁混凝土。堰壁混凝土可增强围堰堰壁抵抗水头差的能力。钢围堰在土中下沉过程中，利用堰壁混凝土增加其自重，以增强围堰的下沉能力。堰壁混凝土一般采用水下灌注方式。为控制水下混凝土对堰壁、隔仓板的压力，堰壁混凝土应分层浇筑。为保证围堰均匀、安全地下沉，堰壁混凝土的浇筑应以圆心轴为对称轴而对称进行。3.2.4.7 围堰的着、嵌岩围堰在穿越覆盖层接近岩层时下沉困难，因此要采取措施清除堰内刃脚斜板下的较坚固土层、河卵石和岩石。一般可采用专用设备在刃脚下高压射水，清除刃脚斜板下的覆盖层和岩石。必要时可采用潜水工水下清除或刃脚下水下爆破的方法进行。3.2.4.8 堰内清基钢围堰下沉到所要求的深度后，必须将堰内坚固覆盖层以上松散土体杂物清除出堰，以使封底砼浇筑在坚固的地基上。一般采用空气吸泥机辅以高压射水进行。3.2.4.9 钢护导向装置安装及钻孔平台搭设 在插打钢护筒前，应安装至少不少于两层的导向装置，与钢护筒直接接触处应加设方木，钢护筒导向长度原则上不能小于钢护筒长度的1/3。钢护筒导向架材料一般可用型钢及桁架。钻孔平台通常采用贝雷梁、军用梁及万能杆件杆桁梁等进行搭设。3.2.4.10 插打钢护筒钢护筒直径应根据设计孔径确定，一般应比设计大20cm。钢护筒下口应设置加劲环板，并形成刃口，以减小钢护筒插打阻力。钢护筒插打采用液压振动打桩机进行，为确保钻孔施工顺利，钢护筒应尽量全部嵌岩，嵌岩深度以不小于10cm为宜。3.2.4.11 围堰封底混凝土浇筑 围堰封底混凝土施工难点在于保证封底结构具有良好的连续性、整体性。为了达到这一要求，封底施工必须按有关规范操作，封底厚度应进行计算，混凝土流动半径一般按5.5-6.5m选用。3.2.4.12 围堰内抽水 钢围堰水下封底施工完成后，进行基桩成桩施工。待基桩施工完成后，即在堰内抽水，抽至承台底面以下一定高度处，以便进行承台施工。抽水水位标高不能高于钢围堰设计时的最高抽水水位标高。3.2.4.13 钢围堰切割回收 当索塔或墩身施工出水面后，可将承台面以上的钢围堰拆除。拆除采用在堰内水下切割的方法，水面回收。3.2.5 钢围堰定位下沉测量钢围堰在下沉过程中一般通过三个指标进行控制，即纠偏、纠斜、纠扭。施工现场通常采用全站仪对钢围堰顶平面进行测量，然后对所测数据进行计算分析，以得出钢围堰的顶平面及底平面位置，从而达到指导现场钢围堰下沉施工方案的目的。3.2.5.1 钢围堰顶平面偏移值测量由于钢围堰顶平面中心一船无法直接测量，通常采用测量轴线上四个点间接计算。如：对于圆形钢围堰，其顶平面坐标偏移计算式如下：X=(A+C)/2表示围堰桥轴线方向的差值、Y=(B+D)/2表示围堰上下游方向的差值，如图7。图7 钢围堰顶平面测量计算公式示意图3.2.5.2 钢围堰下口偏移值计算由于围堰下沉时无法直接测量出其底平面的偏移量，所以采用测量上口轴线上的四个点的高差来间接计算钢围堰下口中心偏移量。公司推导前提为：假定围堰顶平面中心与设计墩位中心重合。且具体计算公式及图示如图8。图8 钢围堰底平面计算公司推导示意图4 质量标准及要求4.1 双壁钢围堰的制作拼装质量标准及要求4.1.1 钢围堰段采用的钢材和焊接材料的品种规格、化学成份及力学性能必须符合设计和有关技术规范的要求，具有完整的出厂质量合格证明。4.1.2 钢围堰壳元件的加工尺寸和预拼装精度应符合设计和有关技术规范的要求。4.1.3 放焊人员必须具有焊接资格和上岗证。4.1.4 焊缝探伤检测结果应全部合格。4.1.5 钢围堰拼焊后应进行水密试验，符合设计要求后方可下沉。4.1.6混凝土所用的水泥、砂、石、水、外掺剂及混合材料的质量和规格应符合有关规范要求，按规定的配合比施工。4.1.7 钢围堰内各舱浇筑混凝土顺序，应严格按设计规定进行。4.1.8 双壁钢围堰的制作拼装质量实测项目表如下：双壁钢围堰的制作拼装实测项目项次检查项目规定值或允许偏差1顶面中心偏位(mm)顺桥向20横桥向202围堰平面尺寸（mm）直径/500及30，互相垂直的直径差203高度（mm）104节间错台（mm）25焊缝质量符合设计要求6水密试验不允许渗水4.2 封底砼质量标准4.2.1混凝土所用的水泥、砂、石、水、外掺剂及混合材料的质量和规格应符合有关规范要求，按规定的配合比施工。4.2.2 围堰清基应符合设计要求。清基完成并检查合格后，方可浇筑水下混凝土封底。4.2.3 混凝土必须按水下混凝土的操作规程一次浇筑完成，在围壁处不得出现空洞，不得渗漏水。4.2.4 钢围堰封底混凝土实测项目如下表：钢围堰封底混凝土实测项目项次检查项目规定值或允许偏差1混凝土强度（MPa）在合格标准内2基底高程（mm）+0，-2003顶面高程（mm）504.3 其它质量注意事项4.3.1 围堰内外壁应满缝施焊，无伤痕、无漏焊、无砂眼。对钢板与角钢水平杆的焊缝长度，宜大于100mm，间距80mm。角钢骨架间的焊接应满焊，在骨架块的外壁板上，焊接吊环。组装成型后，应对围堰尺寸、高度、倾斜角以及焊接质量进行检查验收。4.3.2 采用吸泥下沉双壁钢围堰时，应向堰内补水，保持堰内水位不低于堰外。当下沉效果不好时，可在离围堰内壁一定距离处对称吸泥。吸泥时防止吸泥机直接伸到刃脚下吸泥或在刃附近吸泥过深。4.3.3 围堰下沉完毕，对堰内河床宜按方格网坐标分区逐块吸泥，将泥砂清理干净，由潜水员下水逐块、逐片检查，量测坐标点高程，检查合格后才能浇筑水下封底混凝土。4.3.4 注意各施工阶段堰内外的水面高差平衡，防止出现翻砂现象。4.3.5 封底混凝土施工时，要根据封底面积设计好导管的布置及灌注顺序，应防止灌注的混凝土表面高差太大及出现进水现象。4.3.7 先下围堰后成桩，围堰必须在汛期、台风季节之前下沉完毕并且封底，最好能成部分桩，以确保安全渡汛、渡台。成桩数量应经过计算确定。4.3.8 围堰的底标高应按基础受力要求和施工期稳定等要求来确定。当只需满足施工要求时，可以在确保围堰稳定、具有足