套箱围堰施工方案

1、1、工程概况 绍兴*公路，全线全长为22.5KM,该标段为三标，线路长度为 2.22KM。 沿线在跨越杭甬运河时有两个水上墩柱，围场河常水位标高为+2.0 m,河床 底标高-1.0m，两个水上承台底标高为-3.700m，承台位于水面以下近6m。由于 施工时围场河必须满足通航和泄洪的要求,因此两个承台施工时采用钢套箱围 堰施工。 2、钢套箱施工 2.1 钢套箱设计 钢套箱设计主要考虑钢套箱抽水后承担的土压力和水压力的合力，另外要 考虑施工起吊、定位及混凝土浇筑压力等因素，钢套箱内径根据设计承台的平 面尺寸，为矩形6.7Mx6.3m，每侧预留宽度为0.15m。 钢套箱下沉到位后顶标高为+2.4m，

2、底标高-5.1m，总高度7.5m，总重量约 为35t，钢套箱内外壁距离23.2cm。 为方便运输和吊装下沉，钢套箱分成三节制作，第一节高度 3.5m，第二节 高度2.0m，第三节高度为2.0m。钢套箱每块钢构件外层选用5mm厚内层选用 6mm厚的钢板制作，工厂分块制作，每节由现场岸上拼装完毕后，采用 50t履 带吊整体吊装就位。钢构件之间当采用螺栓连接，联接处用 2CM遇水膨胀橡胶 条。 2.2钢套箱制作 （1）材料：所用的钢材和焊接材料符合设计规定，并且由厂家质量保证 书。（ 2）放样、下料：按照图纸尺寸，对面板及其它构件进行放样、下料，对 于内外壁面板在加工图中必须考虑错开纵缝，防止应力集

3、中。 （3）坡口加工：面板坡口采用刨边机加工，保证拼装和焊接质量。 （4）单块组装：单块构件的组装在平台上进行。将外面板、内面板和其他 构件按图纸进行组装点焊固定。 （5）单块焊接：将组装好的单块钢构件进行焊接，焊接时采用合理的顺序 和工艺，减少应力和变形，对于连接与面板（井壁）的焊接，两端留 250mm 待 工地整体组装后再焊接。 （ 6）加固：为防止单块钢构件在运输和吊装过程中变形，对单块钢构件的 开口用型钢进行加固。 2.3 钢套箱运输 钢套箱单块钢构件重量 5t 左右。用履带吊吊装，每个钢套箱的第一节钢构 件均运至岸边场地上进行整体拼装。第二节、第三节单块钢构件直接用岸边履 带吊运至水

4、上进行拼装。 2.4 钢套箱拼装 （1）测量复核：拼装以前，在平台上预先测放出钢套箱打样，对单块的编 号进行复核，防止误拼影响钢套箱精度。 （2）拼装顺序：现将一节的第一块钢构件吊放在平台上，将内、外井壁 （面板）支撑牢固，并保持垂直状态，然后将第二块钢构件吊放在平台上，与 第一块钢构件连接，调整好位置后点焊固定，并做好支撑。用同样的方法依次 将剩余的钢构件吊放在平台上，使其组成一节整圈的钢套箱。（3）整体焊接： 调整其垂直、水平等各项数据使其符合标准。焊接采用合理的工序和工艺进 行，每节先焊分块立缝，然后再焊节间环缝以减少焊接变形和压力。 2.5 钢套箱安装 2.5.1 定位桩（见图 1）

5、利用已经施打的 630钢管桩作为定位桩对钢套箱位置进行控制，定位桩与 钢套箱之间的工作距离为15cm，是钢套箱顺着定位桩就位和下沉。定位桩顶标 高+2.85,桩底标高-14m。钢套箱下沉到位底标高为-5、3m,确保定位桩在钢 套箱下沉到位后入土深度大于 8.5m。 2.5.2 钢套箱起吊、就位 钢套箱第一节重量小于20t，整体起吊就位是关系到钢套箱能否顺利下沉的 关键。采用50t履带吊起吊就位。履带吊作于幅度 6m,臂长16m，能够满足起 吊要求。 为确保钢套箱在吊运及下沉过程中不变形，在钢套箱内部勇20#H型钢安装 斜撑、纵向加强撑及横向加强撑,每节设两道支撑,第一节两道之城分别设置 为承台

6、顶及承台垫层底位置,避免影响混凝土结构施工。 2.6 钢套箱下沉 施工工艺流程简图 2 所示 2.6.1 第一节钢套箱着床 在钢套箱就位前,钢套箱位置已清除障碍物,钢套箱第一节吊装进入定位 桩范围后,尽量调整其位置误差到最小,使其刃脚稳固落于河床。2.6.2第二节 第三节钢套箱连接 第二节钢套箱拼装连接时,应确保在每天的低水位进行,且第一节钢套箱 顶部应路出水面。 2.6.3 钢套箱下沉计算 （1）土与钢套箱外壁摩擦阻力计算： T=U X h 0 X f 公式中：U为钢套箱外壁周长，m，取27m; h为钢套箱入土深度，m，取 4.3m;穿越 3层为2.4m，穿越 1 层为 1.4m， 2 层为

7、 0.5m; f 为土与钢套箱壁摩阻系数， KN/m2， 2 层取砂土 11.8kn/m2 ， 1层取粘土层24.5JN/m2,按照下沉5m的摩擦三角形分布，则平均摩阻系 数为土层摩阻系数的。 可得： 摩擦力： T=U X h 0X f=27X(1.4X12.25+2.9X5.9)=925(KN) ( 2)浮力计算： B=V Xp 公式中：V为钢套箱入水的体积，水位去+2.0m,水深3m,第一节、第二 节双壁钢套箱完全入水，第三节下沉后水面外露 0.7m，下沉过程中内外水位高 度保持一致； p s 为水密度,该工程为 1t/m3. (3)钢套箱下沉需要压重： X=K X T + -Q 公式中：

8、K为钢套箱下沉系数，取1.15; T为土与钢套箱外壁摩擦阻力，为 92.5t; B为钢套箱下沉过程中所受最大浮力，为18.63; Q为钢套箱重量，为 50t。 需要压重： X=K x T + B-Q=1.15x92.5+18.63-50=75(t) 钢套箱第一节3.3m通过灌注混凝土压重下沉，混凝土重量 27x0.23x3.3x2.4=59.6(t)第二节、第三节共4m,通过分阶段灌水压重下沉。 ( 4)钢套箱抗浮： 套箱沉到设计底标高-5.3m,封底混凝土浇筑后，套箱所受浮力： 6.8x7.2x6.8x仁333 (t)，套箱自重50t，第一节灌注混凝土 59.6t,封底混 凝土： 6.3x6

9、.7x1.1x2.4=111.4(t)第二节、第三节灌水：27x0.23x4x仁24.84(t) 套箱封底后所受浮力：333-50-111-60-25=87 ( t)，通过钢套箱与10根定位 桩之间相互焊接，利用入土深度大于 8.5m 的定位桩来抗浮。 2.6.4钢套箱下沉 (1)每个钢套箱配置高压水泵(扬程120 m,单机流量130m3/h )台、水 枪(喷嘴口径 12mm) 2 根，水力吸泥机(口径 25mm) 2台、高压输水管路和 低压输泥浆管路及调节水箱。吸泥机及水枪布置在钢套箱中心附近,同时对称 吸泥。吸泥机的吸水头应用绳子吊空,不应让吸水头埋在集泥坑的浮泥内导致 土块堵塞吸泥头的网

10、罩。为防止锅底坑中泥沙淤积,要经常用水枪在吸水头处 冲刷搅动,使排水畅通。 ( 2)水力机械设施安装好后应进行负荷试运转,要保证设备能正常运转, 水力吸泥机及水枪均应经过水压检验,检验压力为工作压力的 1.5倍。( 3)水力排土钢套箱下沉施工应按 “先中后边、分层对称破土、先 高后低、及时纠编 “的原则进行操作。 ( 4)钢套箱着床后,先用高压水枪配合吸泥机调平钢套箱内河床,然后进 行全断面水冲法吸泥下沉。因此时钢套箱入土较浅,自重较大,沉降系数也较 大,钢套箱下沉不稳定,应特别注意选择水冲吸泥的位置。对此应在钢套箱中 心向四周逐渐扩大均匀吸泥,避免在刃脚附近水冲吸泥,即在吸泥机吸水头处 先冲

11、出锅底坑,泥坑神 0.5m 左右,然后用水枪在各个方向冲土连步形成漏斗形 土坑,使泥浆水不断汇集到集泥坑吸排出钢套箱外。上述措施可使钢套箱缓慢 平稳地下沉,防止造成钢套箱倾斜和位移。 ( 5)当钢套箱中心吸泥形成的锅底坑深度低于刃脚时,如钢套箱仍不下 沉,应停止在中心吸泥,以防锅底坑过深,造成钢套箱突然下沉或翻砂使钢套 箱倾斜。此时应适当向刃脚方向对称移动水枪和吸泥机进行水冲吸泥,扩大吸 泥范围,使钢套箱下沉均匀。在靠近刃脚 2m 范围内吸泥,要保持吸泥机下口不 低于刃尖,以免吸混过深,坑深超过刃尖过多引起翻砂。 （ 6）在水枪冲泥时应注意控制好钢套箱内泥水数量，水枪应直接冲刷土 体。当泥水过

12、度时则可调整水枪出水量或暂停冲水。要经常检查吸泥机工作是 否正常。 （ 7）在水洗冲泥下沉过程中，应始终保持钢套箱内外水位一致，防止内外 水头差过大造成翻砂，必要时应用多台水泵向钢套箱内补水。 （8）钢套箱下沉前即在外壁用油漆做好标高刻度，利用定位桩顶标高进行 下沉标高和倾斜度测量，没 2h 测量一次，必要时应连续观测，及时纠编。钢套 箱下沉过程中，要随时测量记录钢套箱刃脚底标高，中心偏位、顶面高差、钢 套箱内外泥面和变化情况、钢套箱内外水头差等有关资料，发现问题及时分析 总结。 （ 9）整个沉放过程，必须要 24h 随时监控，发现问题及时调整。 （10）当刃脚至设计标高河床底还有 1m 时，

13、此时进入终沉阶段每小时至 少观测一次。当钢套箱井下沉离设计标高 30-50cm 时应停止吸泥，利用钢套箱 自沉至设计标高。待 8h 内钢套箱自沉累计不大于 10mm 时方可进行封底，此时 钢套箱的标高位移和倾斜应在允许偏差范围内，并经检验合格。 2.8 钢套箱封底 钻孔灌注桩完成后，将采用水下混凝土封底的方案，防止因干封底而造成 管涌、上浮的影响。封底混凝土厚度为1.0m，第一次采用水下混凝土灌注厚度 为0.8m。第二次抽干水后，对第一次水下混凝土补漏，检查后浇筑20cm找平 混凝土。 2.7.1xx底层混凝土施工顺序 布置水下混凝土导管，按混凝土导管影响半径为 3m 考虑导管的平面布置， 导

14、管平面的梅花桩布置。 灌注水下混凝土 -养护-布置抗浮设施-混凝土达到70%强度后抽干套向内 的水井检查补漏-封底混凝土找平层浇捣-养护。 2.7.2xx底层混凝土施工 (1) 封底层混凝土总厚度为100cm,分两次浇筑，第一次浇筑混凝土厚度 为80cm，采用水下混凝土灌注法，第二次灌注混凝土是在第一次混凝土达到 70%强度后,排干水后进行的。浇第一次混凝土的目的是为了止水,因混凝土不 易浇筑,难免会出现局部渗水现象。浇第二次混凝土的目的是为了补渗漏及对 封底混凝土层表面进行找平,所以采用常规混凝土浇筑方法。 ( 2)布置导管。布置导管要考虑到混凝土的流动度,由于水下混凝土层流 动性能较差,又

15、要考虑到钢套箱四周混凝土均靠混凝土自流来完成。 ( 3)在混凝土浇筑前要尽量满足水下混凝土的操作原则,混凝土要尽量避 免和水直接接触。所以要制定教导混凝土顺序,同时要确保第一根导管在完成 浇筑任务时混凝土应把第二根导管包裹住。 ( 4)要经常量测混凝土表面标高,以宁高不低为原则,以防起不到止水作 用。 (5)当浇筑完成后，养护时间不少于 3d，在有条件情况下，测试混凝土强 度,当混凝土强度达到 70%设计强度时方可开始排水。 ( 6)当排除钢套箱内水后,对第一次封底层混凝土表面进行清扫,并检查 是否渗漏现象,如有则要做好标记在第二次封底层混凝土(表面找平层)时, 重点考虑。 ( 7)无论是第一次还是第二次封底层混凝土均布置集水井,以利排水。 ( 8)封底混凝土与钢套箱之间的连接需加强,防止漏水,为此在钢套箱制 作时，在封底混凝土部位加焊 U型连接钢筋。2.8抗浮和抗管涌措施 钢