杭州下沙大桥主墩钢围堰施工.

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1、杭州下沙大桥主墩钢围堰施工(姚平张世奎黄朝晖丁松柏一、工程概述1. 简述杭州下沙大桥(钱塘江六桥主桥为双幅分离式五孔预应力钢筋混凝土刚构连续梁组合体系桥梁,桥跨布置为127+2323+127m,主桥全长950m,单幅宽度16.75m。17#、18#主墩基础为钻孔灌注桩、承台结构,17#主墩钻孔桩直径2.3/2.0m, 18#主墩直径2.0m,基桩数量:17#主墩213根,18#主墩2(12+1根(其中每个分离墩各有一根备用桩,钻孔桩深度大于100m(自钻孔平台+10.0m起算。主墩基础承台平面为六边形,平面尺寸25.60m13.40m,承台厚度5.5m,承台底标高-9.5m,顶标高-4.0m,

2、承台底标高远低于钱塘江最低水位+0.37m和河床面高程+0.4m。主墩基础施工顺序为先搭设钻孔平台进行桩基施工,再进行钢围堰拼装下沉以及封底和承台的施工。2.工程特点大桥施工的重点和难点是要在钱塘江特殊的水文条件强涌潮情况下进行水下基础的施工,特别是主墩基础钢围堰的施工。从钱塘江上已建三座大桥来看,下沙大桥是距河口最近,涌潮影响和作用最大,河床变化最剧烈,水流条件也最复杂的一座特大桥梁。大潮周期一般为半个月,持续时间5-7天,涌潮高度1.51.8m,根据浙江省河口海岸研究所提供钱塘江六桥工程水文分析报告,推算涌潮压力34Kpa左右,实施期实测涨潮最大流速6.0m/s,落潮最大流速3.0m/s,

3、主墩钢管桩、钢护筒涌潮期冲刷深度根据实测在5.0m左右。主墩基础承台位置低,埋置较深,需采用钢围堰进行承台干施工。主墩基础承台的长边为迎水面,用于承台施工的钢围堰要与主墩承台尺寸相适应,由此增大了涌潮作用和水流力对围水结构的影响;同时,如此巨大的围水结构入水后,必将引起水流变化,加剧主墩位置的河床冲刷,将给围水结构的定位和稳定带来不利的影响。二、钢围堰设计与制作双壁钢围堰的主要作用和用途是为承台、墩身施工创造一个良好的干施工作业环境,同时应具有抗涌潮和防洪水的能力。因此,钢围堰的施工是主墩基础施工的关键工序之一。根据水文资料分析,钢围堰设计涌潮压力为34.2kPa。钢围堰由钢板和型钢焊接而成,

4、围堰壁、分隔仓均为水密结构。经过多种方案研究、比较,采用上、下游两个分离式钢围堰作为主墩基础的围水结构。 钢围堰平面内尺寸为25.82m13.6m ,壁厚 1.5m ,底标高与封底砼一致为-14.0m ,顶标高+8.5m ,总高度22.5m ,双壁钢围堰外型尺寸为29.26m16.60m22.5m (长宽高。主墩钢围堰结构见图1。136022502003.21826.86001660680钢围堰平面图680150150150夹壁砼510778.0949.6+8.50500500140-4.00米计外,余均以cm计。-5.00(冲刷线-10.00(预估冲刷线钢围堰立面图150-9.50封 底承

5、台-14.00+7.24(二十年一遇水位-2.000.00(原始河床面+3.00图1:钢围堰结构图钢围堰共分5节,其分节高度及重量见表1。 表一序 号 名 称 分节高度(m 分节重量( kg 1 第一节双壁 5.1 108675(108162 2 第二节双壁 6 120837(119982 3 第三节双壁 5 112319(111464 4 第四节双壁 5 108155(107300 5第五节单壁1.412945(12942括号内数字为上游幅围堰钢围堰分片划分关键是受到围堰拼装时起吊设施的起重能力限制,在17#、18#墩的上、下游分别安装有两台桅杆吊,根据桅杆吊的起重能力和吊幅,为保证围堰制作

6、质量以及施工工期,尽量减少水上工作量,每个主墩上、下游围堰采取不同的分片方案,即上游分9片,下游分12片。围堰分片示意见图2,分片重量见下表。幅别分片编号重量(t上游幅S1、S216.5S612S5、S710.5S3、S4、S8、S914下游幅X1、X3、X8、X1010.5X2、X912X4、X145.5X5、X138.5X6、7合 X11、X12合14根据以上分片方案,结合桅杆吊的起吊曲线,有四个分片S4、S8、X6、7合、X 11、12合由两台桅杆吊联合作业,抬吊安装,四个分片均由上游桅杆吊吊至23m处,这时分片一端已经伸至27米位置,达到下游桅杆吊10T起吊区域,两桅杆吊抬吊至下游围堰

7、14T起吊区域后由下游桅杆吊单独作业。上游围堰大分片S 4、S8在两桅杆吊区域内联合作业。三.钢围堰施工钢围堰施工分作陆上分片制作和墩位现场接高、下沉两个施工作业环节。17#主墩和18#主墩分别形成两个施工作业面。每个作业面形成上、下游两个施工作业点,有利于钢围堰施工按流水作业组织生产。3.1施工工艺流程图原材料采购主墩钻孔平台拆除钢围堰拼装平台搭设钢围堰陆上分片制作 首节钢围堰拼装 导向定位装置安装首节钢围堰分仓注水检查第2节钢围堰拼装接高第1、2节围堰入水、注水下沉围堰拼装平台拆除第3节钢围堰拼装、接高钢围堰注水、吸泥下沉第4节钢围堰拼装、接高 钢围堰壁仓砼浇注钢围堰吸泥下沉到位 钢围堰封

8、底砼浇注钢围堰封底砼平台及导管准备第5节单壁钢围堰拼装、接高围堰四周抛砂袋防护河床钢围堰设计挂架安装3.2主墩钢围堰施工顺序先下游幅1-3节,再上游幅,形成上下游两个作业点交叉进行或视下游三节围堰下沉到位后,在涌潮的作用下的稳定性而定。钢围堰在现场陆上车间分片制作,通过钢栈桥运输至墩位,用两台桅杆吊进行吊装分节组拼、接高、注水、吸泥和浇注夹壁砼下沉到位。 3.3钢围堰拼装平台的安装首节钢围堰搁置在拼装平台上进行组拼,在上、下游周边已成桩的10根钢护筒上焊接I25牛腿形成拼装平台,根据围堰的分片数量上游设置18个,下游设置24个,然后在围堰内外设置50cm 宽的通道,供施工时人员的行走。 首节围

9、堰施工时的一般高潮位+6.0m ,故拼装平台牛腿的顶标高定为+6.0m ,底标高+3.0m ,牛腿的结构为三角形支撑,均由I25型钢构成。拼装平台牛腿布置见图2。说明:1. 为牛腿中轴线;2. 为围堰分片线,其中下游围堰分12片,共24个牛腿,上游围堰分9片,共18个牛腿.图2:钢围堰分片与拼装平台牛腿平面布置图E02合E01E03E04合E07E08水流方向S8S7S9S1S6S5S4S3S23.4 升降挂架的安装第一、二节钢围堰在高潮位以上拼接完成后入水,通过在上、下游周边10根钢护筒顶部设置5.8m 高的挂架,每根钢护筒上设两个吊点,共计20个吊点, 然后在第一节围堰顶面以下1.18m

10、处焊接与吊点角度一致的吊耳,利用20个200KN 手拉葫芦及32.5-637-100钢丝绳将第一、二节围堰(总重230t 挂在护筒上。挂架由2037mm 钢管立柱及2758拉杆组成,挂架构造见图3。 3.5 导向系统的安装围堰抽水进行承台施工杭州下沙大桥桥址区涌潮大,河床冲淤变化大,深泓线摆动剧烈,钢围堰定位无法采用常规的定位船导向船系统,必须利用钻孔桩钢护筒作为围堰定位下沉的导向、支撑系统。+17.1+11.1+9.65 8 0 0275拉杆207*3立柱吊耳钢围堰钢护筒20t手拉葫芦拼装平台图3:钢围堰挂架构造图+6.03.5.1钢护筒的连接为增加钢围堰下沉时导向系统的刚度,在上、下游已成

11、桩的钢护筒顶标高+7.5m处相互间用8008m钢管进行连接。在连接部位的护筒内壁处,用I25型钢做成“十”字撑进行加强。3.5.2 导向结构围堰下沉时,围堰所受荷载传递到钢护筒上,在涌潮压力作用下会产生较大冲击力,而且在下沉过程中,钢围堰需进行导向,防止其偏位,因此在钢护筒上设置橡胶护舷,起围堰下沉导向及消能作用。迎潮面设6道橡胶护舷,背潮面设2道木护舷,每道2层,上层顶标高+7.50m,下层底标高+3.0m。为保证钢护筒和钢围堰能抵抗局部冲击力和承压力,在与导向、定位装置接触和连接部位作局部加固。迎潮面选用的DA型护舷通过在护筒上安装的底座螺栓进行连接,背潮面木护舷通过钢抱箍与在护筒上安装的

12、钢底座进行连接,导向护舷布置见图4。在上游幅桩号为W01、W02、W03、W04、W09、W12,下游幅桩号为E01、E02、E03、E04、E09、E12对应的钢护筒+7.5m、+3.0标高处按角度焊接护弦支座,为保证支座安装的垂直度,在安装时首先利用垂球吊出护筒的倾斜度,找出在护弦长度范围内上下点的偏差值,以便控制护弦支座高度。导向装置立面布置图夹壁砼水位+3.0钢围堰A A A-A截面 橡胶护舷布置大样钢护筒钢围堰内壁边线 导向装置(橡胶护舷橡胶护舷水位+7.5下游侧B B钢围堰内壁边线钢护筒木护舷B-B截面 木护舷布置大样图4:钢围堰导向布置图3.6 首节钢围堰的拼装钢围堰拼装、安装前

13、的准备工作就绪且拼装牛腿焊接完成后进行首节围堰转运、拼装。3.6.1 围堰单片就位与拼装首节钢围堰分片按顺序拼装,下游钢围堰X 9片由上游桅杆吊传置下游,由下游桅杆吊起缓缓落置对应的牛腿上,经测量校核围堰的定位点及垂直度无误后,用I12型钢将围堰内侧与护筒之间焊接,使其临时固定及限位,桅杆吊松钩,这样第一片围堰作为定位基准块,吊车再起吊X 10和X 8片,两片接口处以已修好的一边为基准,修整另一边,余量大小以保证横向支撑间尺寸为准,两接口通过手拉葫芦拉拢,余量割除后直接点焊,吊装一片后就位一片,12片围堰依次就位完毕。上游钢围堰的拼装工艺同下游。首节钢围堰12片(或9片待全部组拼,经测量校核其

14、平面位置及垂直度均合乎要求后,利用6m 长挂梯依次满焊12条(9条大合拢竖向缝。 首节钢围堰施焊完毕,分隔仓对称注水进行水密性检查。3.6.2围堰下放吊耳的安装围堰下放吊耳是挂架用来升降第一、二节围堰的重要部件,上、下游各设有20个,吊耳安装在第一节围堰顶面以下1.18m 的内壁板上,安装的角度应与挂架顶口的吊点一致,要求在内壁板上吊耳位置的内外侧局部用12mm 钢板加强,内侧面加2050cm 板,外侧面在环板处加2020cm 的三角形劲板。3.7 第二节围堰的接高下沉首节钢围堰拼装完成后,在首节围堰顶口以下1.2m位置,沿内外壁搭设操作平台。在第一节节间环板上直接按顺序分片安装,第二节围堰焊接工艺同第一节,上、下节定位可用码子固定,测量校核其垂直度。接高完成后,拆除操作平台,围堰内外壁不应残留施工部件,准备下沉第一、二节围堰。3.8围堰下放、注水下沉利用20个性能完好的200KN的手拉葫芦、40根2m长直径32.5的钢丝绳和20t的卡环将围堰吊在升降挂架上。选择小潮期间,在现场专人统一指挥下,40名操作工人同时向上将200KN手拉葫芦链条收10cm,使钢围堰脱离牛腿支撑,此时检查链滑车及吊耳受力状态,确定滑车及吊耳等悬挂系统无变形后割除钢护筒上的牛腿,注意牛腿要割除干净不留突出铁件,避免造成围堰下沉困难。牛腿全部切割完毕,检查护筒及围堰内外壁上无残留的施工物件后,