双壁钢围堰施工方案

双壁钢围堰施工方案一、编制依据1.项目施工图设计文件、地质勘察报告、水文观测资料；2.《公路桥涵施工技术规范》JTG/T3650-2020；3.《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205-2020；4.《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015（2010版）；5.《水下焊接技术规程》CECS224:2007；6.《建筑施工起重吊装工程安全技术规范》JGJ276-2012；7.现场实测水位、流速、河床高程等勘察数据；8.企业同类桥梁围堰施工的成熟工艺及技术储备。二、工程概况本次施工对象为XX大桥3主墩双壁钢围堰，桥墩位于河道主槽位置，设计承台为矩形，尺寸为32m×22m×5m，承台顶面高程为-1.5m，底面高程为-6.5m。1.水文条件：施工期设计常水位为+3.0m，10年一遇施工水位为+4.5m，最大流速1.8m/s，汛期最大流速可达2.6m/s。2.地质条件：河床面高程为-8.0m~-7.2m，从上至下地层依次为：粉质黏土层（厚度1.2m，承载力特征值120kPa）、砂卵石层（厚度4.8m，承载力特征值350kPa）、中风化花岗岩层（高程-14.0m以下，单轴饱和抗压强度42MPa）。3.围堰设计参数：双壁钢围堰采用矩形带圆角形式，平面尺寸为36m×26m，外壁半径38m，内壁半径36m，双壁间距2.0m；围堰总高度18.0m，顶面高程为+5.0m，底面高程为-13.0m，入砂卵石层深度5.0m，入中风化岩深度1.0m；壁板厚度为8mm，竖向加劲肋采用∠100×10等边角钢，间距300mm，水平环向桁架采用I25a工字钢作为主弦杆，∠80×8角钢作为斜腹杆，竖向间距1.5m；围堰共分5个节段加工，底节高度4.0m，标准节高度3.5m，顶节高度3.0m，节段间采用M24高强螺栓连接，拼接面涂防水密封胶，接缝处设置3mm厚橡胶止水条；围堰内部设置3道横向内支撑、2道纵向内支撑，采用φ630×10螺旋钢管，支撑两端与围堰内壁预埋钢板焊接固定。4.主要工程量：围堰钢结构总重量386t，封底混凝土为C30水下混凝土，厚度2.5m，方量2340m³；壁舱内灌注C25压重混凝土，总方量1280m³。三、施工部署1.工期安排总工期45日历天，其中：围堰加工15天，拼装及下水7天，浮运及定位3天，下沉及着床10天，清基及封底7天，抽水及内支撑安装3天。2.人员配置设置施工总负责人1名，技术负责人1名，现场施工员3名，质量检查员2名，安全员2名，测量员3名，钢结构焊工20名，起重工8名，潜水员6名，混凝土工12名，辅助工15名，所有特种作业人员均持证上岗。3.设备配置钢结构加工设备：等离子切割机2台，CO₂气体保护焊机15台，卷板机1台，喷砂除锈设备1套，超声波探伤仪1台；现场施工设备：200t浮吊1艘，80t汽车吊1台，拖轮2艘（功率1200马力/艘），高压水泵4台（扬程60m，流量150m³/h），空气吸泥机4台（φ219型），空压机3台（20m³/min），测深仪1台，GPS定位系统2套，混凝土搅拌船1艘（生产能力120m³/h），水下混凝土灌注导管6套（φ300mm），污水泵10台。4.施工平面布置加工厂设置于河道岸边临时场地，占地面积2000㎡，设置下料区、拼装区、防腐区、成品堆放区；水上作业平台依托桥墩现有钻孔平台改造，平台顶面高程+6.0m，设置起重作业区、材料堆放区、人员上下通道，配备2套救生艇、40个救生圈、应急照明系统。四、双壁钢围堰加工制作1.加工工艺流程原材料进场检验→放样下料→板件加工→分块组焊→节段预拼装→防腐处理→验收出厂。2.加工控制要点1.原材料检验：所有钢材均采用Q235B钢，进场时需提供质量证明文件，按批次进行力学性能及化学成分复检，不合格材料严禁使用；焊接材料采用E43系列焊条，与母材性能匹配，存放于干燥通风库房，使用前按要求烘焙。2.放样下料：采用BIM技术进行1:1放样，标注所有开孔、加劲肋、拼接板位置，下料前对钢板进行校平，不平度≤1mm/m；壁板采用等离子切割机切割，切割面平整度≤0.5mm，切割边缘毛刺打磨干净，尺寸偏差控制在±2mm以内。3.板件加工：圆弧段壁板采用三辊卷板机卷制，卷制后用样板检验，圆弧间隙≤2mm，防止出现椭圆变形；加劲肋采用机械剪切下料，端部垂直度偏差≤1mm。4.分块组焊：每个节段沿周长分为8个块体，单块重量≤15t，满足吊装要求；组焊在刚性胎架上进行，胎架平整度≤1mm，先拼装内壁板，固定竖向加劲肋，再安装水平桁架杆件，最后拼装外壁板；焊接采用对称分段施焊工艺，每段焊缝长度≤1m，减少焊接变形，焊缝高度符合设计要求，表面无气孔、夹渣、裂纹、弧坑等缺陷，所有壁板对接焊缝、桁架主受力焊缝进行100%超声波探伤，质量等级达到Ⅱ级以上。5.节段预拼装：所有节段加工完成后在加工厂进行立式预拼装，相邻节段拼接螺栓孔穿孔率≥95%，错孔量≤1mm，超差部位采用铰刀扩孔，严禁气割扩孔；节段对口间隙≤2mm，错边量≤板厚的1/10且≤3mm，预拼装合格后对块体、节段进行编号，标注定位标识。6.防腐处理：钢结构表面采用喷砂除锈，除锈等级达到Sa2.5级，粗糙度40~70μm；外壁喷涂环氧富锌底漆2道（干膜厚度80μm/道）、环氧云铁中间漆1道（干膜厚度100μm）、聚氨酯面漆2道（干膜厚度60μm/道）；内壁及壁舱内仅喷涂环氧富锌底漆2道，干膜总厚度≥160μm。五、围堰拼装及下水本次采用岸边滑道整体拼装下水工艺，滑道采用2根I40b工字钢铺设，间距8m，坡度1:15，滑道顶面涂抹黄油减少摩擦阻力。1.清理滑道表面杂物，检查滑道平整度，偏差≤3mm/m，在滑道末端设置止挡装置，防止围堰下水时失控。2.采用80t汽车吊按编号依次吊装底节块体，在滑道上进行组拼，组拼时对齐定位标识，先临时点焊固定，检查平面尺寸偏差≤±10mm，对角线偏差≤15mm，高程偏差≤±5mm后，进行焊接作业，焊缝验收合格后安装拼接螺栓，螺栓施拧采用扭矩扳手，扭矩系数为0.12~0.15，终拧扭矩为460N·m，施拧后逐个检查，欠拧、漏拧的及时补拧。3.底节拼装完成后，逐节向上拼装标准节、顶节，节段拼接前先在接缝处粘贴3mm厚橡胶止水条，止水条接头采用搭接，搭接长度≥50mm，拼接时对称拧紧螺栓，防止止水条偏移。4.整体拼装完成后，进行全面水密性检查：向壁舱内注入压水，压力为0.15MPa，持压2h，检查所有焊缝、拼接缝无渗漏，如有渗漏点标记后进行补焊，补焊后重新试压，直至合格。5.下水前切断所有临时连接，在围堰前端设置牵引钢丝绳，与拖轮连接，后端设置制动钢丝绳与岸边地锚连接；缓慢松开制动装置，控制围堰沿滑道匀速下滑，入水速度控制在0.5m/s以内，围堰完全浮起后，拖轮将其拖至锚泊区临时停靠。六、浮运及定位1.浮运前准备：提前3天收集水文气象预报，选择风速≤6级、流速≤1.0m/s的平潮时段进行浮运；对拖轮、锚具、钢丝绳、通信设备进行全面检查，配备2艘应急拖轮待命；测量围堰吃水深度，实际吃水2.2m，满足航道水深要求，航道水深实测为4.5m，富余水深2.3m，符合安全要求。2.浮运控制：2艘拖轮分别在围堰两侧对称布置，采用“前拖后顶”方式控制行进方向，浮运速度控制在1.0m/s以内，全程安排测量人员跟踪监测围堰位置，偏差超过2m时及时调整拖轮方向，浮运过程中安排专人检查壁舱是否渗漏，如有异常立即停止浮运，返港处理。3.定位锚碇设置：围堰上游设置2个主锚，下游设置2个尾锚，两侧各设置2个边锚，锚碇均为6t霍尔锚，锚绳采用φ39mm钢丝绳，长度为水深的6~8倍，上游锚绳与水流方向夹角≤30°，下游锚绳与水流方向夹角≤45°，锚抛设完成后进行拉力试验，抗滑安全系数≥2.0。4.精确定位：围堰浮运至墩位附近后，通过卷扬机逐步收紧各锚绳，配合GPS实时定位系统调整围堰位置，平面位置偏差控制在±50mm以内，倾斜度≤1/1000，顶面高程偏差控制在±30mm以内；定位完成后将锚绳锁死，设置明显警示标志，防止过往船只碰撞。七、围堰下沉及着床围堰下沉采用“分级加载+吸泥下沉”工艺，分3个阶段进行：1.第一阶段：着床前下沉1.定位完成后，向壁舱内对称灌注C25压重混凝土，首次灌注高度1.5m，灌注时沿围堰四周对称进行，相邻舱室混凝土面高差≤0.5m，控制围堰始终保持水平，倾斜度≤1/500。2.加载后围堰缓慢下沉，距离河床面1.0m时停止加载，调整围堰平面位置偏差≤30mm，倾斜度≤1/1000，采用小流量对称加水的方式控制下沉速度，使围堰平稳着床，着床后立即复测位置，偏差超出要求时将围堰浮起重新定位着床。2.第二阶段：土层内下沉1.着床后继续分级加载，每次加载高度0.5m，加载过程中每30min监测一次围堰倾斜度及平面位置，出现倾斜时立即调整加载位置，通过高侧多加载、低侧少加载的方式纠正偏斜。2.围堰刃脚切入砂卵石层1.0m后，启动空气吸泥机进行排土下沉，吸泥顺序从中间向四周对称进行，刃脚处保留1.0m宽的土堤，防止围堰突沉，吸泥时控制每个吸泥点的出土量，相邻区域河床面高差≤0.5m，下沉速度控制在0.3~0.5m/d。3.下沉过程中安排潜水员每班检查刃脚入土情况，如发现刃脚处有大粒径卵石（粒径≥30cm）阻碍下沉，采用水下爆破或破碎锤处理后再继续下沉，严禁强行加载导致围堰变形。3.第三阶段：终沉控制1.围堰下沉至距设计高程1.0m时，停止加载，减小吸泥强度，采用“慢吸少排”方式，每2h监测一次高程、倾斜度及平面位置，纠偏幅度控制在5mm/次以内，避免超沉。2.下沉至设计高程后，停止吸泥，静置24h，观测围堰累计沉降量≤10mm，确认稳定后进行终验，验收标准：平面位置偏差≤±50mm，顶面高程偏差≤±30mm，倾斜度≤1/500，刃脚高程偏差≤±50mm。八、基底清理及封底混凝土施工1.基底清理1.采用空气吸泥机配合高压水枪进行清基，清除基底所有浮泥、松动卵石及沉渣，高压水枪压力控制在0.5~0.8MPa，将结块的沉积物冲散后由吸泥机排出。2.清基过程中采用测深仪每2m×2m网格测量基底高程，潜水员逐点检查，确保基底无大于10cm的凸起物，基底高程偏差≤±100mm，沉渣厚度≤50mm。3.对刃脚与河床接触部位进行重点清理，潜水员采用钢丝刷清理刃脚内壁粘附的泥土，保证封底混凝土与刃脚结合紧密，清理完成后由质检及监理人员联合验收，合格后方可进行封底施工。2.封底混凝土施工1.采用垂直导管法灌注水下封底混凝土，共布置12根φ300mm导管，导管间距≤5m，距离基底高度为20~30cm，导管使用前进行水密性试验，试验压力为0.6MPa，持压15min无渗漏为合格。2.封底混凝土采用C30水下混凝土，坍落度180~220mm，扩展度≥500mm，初凝时间≥12h，由搅拌船现场生产，混凝土运输采用2艘6m³混凝土料驳，运距≤2km。3.灌注顺序从四周向中间进行，首批混凝土灌注量计算：单根导管首批混凝土量需满足导管埋深≥1.0m，计算得单根导管首批量为3.2m³，采用料斗容积4m³的大料斗，首批混凝土灌注后连续供应，不得中断。4.灌注过程中每30min测量一次混凝土面高程，控制各测点混凝土面高差≤0.5m，导管埋深控制在2.0~4.0m，严禁导管拔出混凝土面，如发生堵管、断管等情况，立即在该点位补设导管重新灌注。5.封底混凝土顶面高程偏差控制在±50mm以内，灌注完成后养护7d，待混凝土强度达到设计强度的100%后，方可进行抽水作业。九、抽水及内支撑安装1.抽水前对所有壁舱焊缝、拼接缝再次进行检查，确认无渗漏，准备10台流量50m³/h的污水泵，分3层布置，抽水速度控制在0.5m/h，避免水位下降过快导致围堰内外压力差过大变形。2.抽水过程中安排专人24h监测围堰应力、变形及水位变化，在围堰内壁布置16个应力监测点、8个位移监测点，应力报警值为120MPa（Q235钢设计强度的0.7倍），位移报警值为30mm，超过报警值立即停止抽水，分析原因并采取处理措施。3.当水位降至第一道内支撑设计高程以下0.5m时，停止抽水，安装第一道内支撑：先在围堰内壁标记支撑位置，焊接支撑牛腿，采用浮吊吊装φ630×10螺旋钢管支撑，支撑两端与牛腿、预埋钢板满焊固定，焊缝高度≥10mm，焊接完成后进行超声波探伤，焊缝质量达到Ⅲ级以上。4.第一道支撑安装完成后继续抽水，降至第二道、第三道支撑设计高程时重复上述工序安装支撑，所有支撑安装完成后，抽干围堰内积水，潜水员检查封底混凝土表面，如有渗漏点采用注浆堵漏处理，确保围堰内无明显渗水。十、质量控制措施1.钢结构加工质量控制：每道工序执行“三检制”，即班组自检、工区互检、质检部专检，不合格工序严禁进入下一道；所有焊缝100%外观检查，受力焊缝100%超声波探伤，拼接螺栓施拧后抽查10%的扭矩，偏差≤±10%。2.下沉质量控制：建立24h监测制度，每1h监测一次平面位置、高程、倾斜度，专人记录下沉数据，绘制下沉曲线，发现偏斜及时采用“对称加载、分区吸泥”的方式纠偏，严禁猛纠猛调。3.封底混凝土质量控制：原材料进场按批次检验，配合比经试验室试配确定，现场每2h检测一次坍落度，每台班留置3组标准养护试块、2组同条件养护试块，作为强度评定依据；灌注过程全程旁站，做好灌注记录，确保混凝土连续、均匀。4.测量控制：采用2台GPS双频接收机进行定位，平面定位精度≤5mm，高程采用精密水准仪测量，精度≤1mm，所有测量仪器定期校验，测量数据双人复核。十一、安全及文明施工措施1.水上作业人员必须穿戴救生衣，佩戴安全帽，高空作业（高度≥2m）系安全带，严禁酒后作业，现场设置足