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1、浮式沉井制造、浮运、下沉方法1、前言：随着桥梁科学技术的不断发展，在水深、流急、复盖层厚的水文、地质条件下修建桥梁基础时，近年来设计了一种双壁钢壳沉井基础，双壁钢壳沉井是一个带有斜面刃脚的圆筒形双壁水密钢结构，根据施工条件沉井全高可分数节制造，每节又对称分数个单元箱体。施工时，将已拼就的底节沉井浮运就位起吊下水，然后接高并在井箱内灌水下沉，沉井落入河床后，视需要在井箱内灌注混凝土（或灌水）以增加沉井重量并在沉井内吸泥使其渐渐均匀地下沉到设计高程。2、工法特点及运用范围：21、利用双壁钢壳重量轻（12.9t/m)、浮力大（93.24t/m）的特点，使钢沉井浮运就位起吊下水后能象船体一样稳定垂直地
2、自浮于墩位处水面上。沉井整个下沉过程不须钢气筒和供气系统充气机械等。因此减少了大量机械设备，大大降低了工程造价，加快施工速度。22钢沉井制造、拼装、接高的所有焊缝，质量要求很高，所有焊缝除满足设计要求外，还必须水密不漏水。23双壁钢壳沉井为一圆形钢环结构，刚度好，施工方便，是刚劲可靠的深沉井基础。24本工法适用于铁路、公路、港口、码头等水深流急复盖层厚的一切不排水下沉的深沉井基础施工。3、施工程序：见“浮式沉井基础施工程序表”浮式沉井基础施工程序表4、操作要点及安全、质量要求：41沉井制造及拼装：411制造钢沉井的钢料、焊条、焊丝、焊剂等主要材料均应符合设计文件和现行标准的要求并附有出厂合格证
3、，否则，应作力学、化学及可焊性试验。412需要改变材料型号、尺寸时，必须经过技术负责人批准并有设计单位出具变更设计文件后方可变更。413钢沉井是按设计要求在工厂分节制造，每节又需对称分块作成数个基本单元井箱，井箱应编号。以便拼装时对号入座，对焊接的要求、焊缝的检查等技术要求应满足设计TBJ21281第19页至27页的要求，焊缝尺寸除满足设计要求外，还应在焊缝处涂煤油作密水检查，若煤油渗到反面，则应将该处焊缝铲除，重新按规定复焊后，仍须作水密试验，合格后方可使用。414钢沉井的拼装工作，底节是在岸边拼装船上进行，将各基本单元井箱拼装，焊成一个圆形薄壁钢结构浮体。拼接好的钢沉井，必须在井箱内对称灌
4、水作水密试验，发现漏水，作好记号，放水后铲除漏水处焊缝，重新施焊，直至合格。415底节钢沉井拼装前，应事先将两艘400t铁驳连成一个整体，连接强度应在可能达到的荷载作用下能保持其基准面不致变动。在铁驳面上准确放出各单元体井箱轮廓位置，然后沿周边逐件拼装，操作时要随拼装，随调整，待全部点焊成型后，方可全面焊接。拼装好的钢沉井外形尺寸应与设计相符，每节直径允许误差：顶面+20mm，底面-20mm，井箱宽度允许误差：1mm。42锚锭、导向船及起吊设备：421底节钢沉井在岸边拼装船上拼装的同时，墩位处和上、下游定位船锚锭设施应按照设计要求基本抛设完成。422抛锚测量一般使用光学经纬仪，黛位误差在5m以
5、内即可。423按设计图纸在岸边组拼导向船并把导向船与沉井底节拼装船连成一牢固的整体。如下图所示：424沉井起吊设备系指设在导向船上的主吊点及塔架，如底节钢沉井一次起吊重量较大时，还考虑在导向船联结梁上设辅助吊点。起吊设备主要包括：吊点塔架、吊点结构、滑车组、卷扬机及电器设备等。起吊设备总起吊能力应大于底节钢沉井及其附加荷载。43浮运就位及起吊下水：431底节沉井拼装完毕经检查合格后，将拼装船与导向船组用拖轮拖运至上游定位船侧处，过好锚绳及拉缆，导向船组顺流锚绳和收紧上、下定位船与导向船间之拉绳。如下图二所示：433 安装水上供电设施和通讯设施。434 利用导向船上之起吊设备将底节钢沉井吊起，使
6、之离开拼装船面上0.10m左右，观察10min，如无反常情况则继续提升直至其高度能使拼装船退出，即停止提升。迅速将拼装船向下游方向退出，拼装船退出后，底节沉井徐徐平稳地落入水中，然后将沉井底部和顶部所有拉缆收紧，使其保持垂直而不被水流冲斜。如（11）图3所示：435 底节沉井起吊下水后，通过导向船四角之导向架和锚绳，拉缆共同作用，底节双壁钢壳沉井象船体一样稳定垂直地自浮于墩位处。44 悬浮状态下的钢沉井接高下沉：441 底节钢沉井起吊下水后，迅速成在井箱内对称注水使之保持垂直状态下沉。然后按井箱编号对称拼装接高。注水下沉，拼装接高交替作业进行施工。442 沉井拼装注水下沉过程中，井箱内外水头差
7、、相邻井箱水头差、空腹钢壳水头差等必须满足设计要求之规定。443 随钢沉井接高和井箱内注水压重下沉交替作业，沉井上层拉缆亦需随之拆除、安装交替倒换上移，并随沉井入水深底增加随时调整拉缆受力状态，使用权沉井保持垂直。444 沉井刃脚接近河床面附近时，应加强对墩位处河床面的测量，及时掌握墩位处河床冲刷及水位情况，以便选择沉井落河床的时机。45 精确定位及沉井落河床：451 沉井落河床工作应尽量安排在水位低、流速小时进行。452 沉井落河床前，应对墩位处河床进行一次全面的测量，若与预计不相符，不能满足河床后使沉井进入稳定深度及沉井露出水面的高度时，则应根据实际情况，调整沉井落河床时高度，以满足沉井落
8、河床的各项要求。453 沉井落河床前，应对所有锚锭设备进行一次全面检查和调整，用调整锚绳和拉缆的办法使用权沉井精确定位。454 纵、横向精确定位的位置与设计位置的偏差应视河床情况而定。落花流水河床时墩位处河床由于冲刷而高差较大时，应视情况抛小片石进行河床调平，使沉井刃脚尽可能平稳着床。455 沉井精确定位后，应加速对称在井箱内灌水，使沉井尽快落入河床。沉井入床进入稳定深度后，解除沉井下层拉缆。如（11）图446 吸泥下沉：461 沉井落河床后，应继续接高并在井箱内灌水或在井箱内填充混凝土，增加沉井重量，辅以沉井内吸泥，使沉井迅速下沉。如此接高、灌水（填充砼）、吸泥作业交替进行、直至沉井刃脚到达
9、设计高程，在复盖层中沉井下沉的主要手段是用空气吸泥机吸泥，如遇有粘土层时还应配合高压射水。462 沉井吸泥下沉时应根据沉井位移和倾斜情况调整吸泥位置，以保证沉井在允许范围内下沉。吸泥时还要经常观察沉井内、处水头差，注意随时补水，避免大的翻砂。463 为偈于沉井接高工作，每次接高前沉井顶面高出导向船顶面不宜少于1.5米。464 为加强沉井钢壳强度、增加沉井自重，沉井井箱内按设计要求填充一定数量的砼，砼灌注应按予先编制的程序和时间进行。465 沉井下沉至设计高程后其位置的允许偏差应满足经下要求：倾斜率不大于1%，底面和顶面中心在桥墩纵、横向的偏差不得大于H/100+0.25米，式中H为沉井高度。4
10、66 浮式沉井施工系大型水上施工，多工种联合作业，安全工作必须遵照TBJ40387“铁路桥涵施工技术安全规则”办理5 劳动力组织：装吊工：69人电焊工：26人铆 式；20人司 机：24人电 工：9人钳 工：6人木 工：3人潜水工：12人水手工：24人合 计：193人6 主要机械设备：7 工程实例：现将武汉长江公路桥N9墩施工简要情况介绍如下：N9墩双壁钢壳沉井外径22.6m，内径19.8m，钢壳井宽1.10m，钢沉井总高H=44.00m分八节制造，每节又对称分10个单元井箱制造和安装，双壁钢壳沉井总重为569t（不包括焊缝重）。71 浮运：1990年10月26日72 起吊下水：1990年11月
11、12日73 沉井落河床：1990年12月23日（第四节双壁钢壳井接后）。74 沉井沉至设计高程：1991年4月2日。75 自起落下水至沉井下沉到设计高程历时141天，沉井入土23米，平均每天在砂性土复盖层中下沉0.163m.76 双壁钢壳沉井下沉到设计高程后位置偏差情况如下：761 沉井顶面和沉井底面中心纵、横向的偏差：最大者为顶面中心偏下游0.275m，小于（H/100+0.25=0.69m)的规定。762 沉井倾斜率为：0.48%，小于1%的规定。763 沉井水平断面轴线扭角为反时针45，小于1的规定。764 从沉井下沉到设计高程后的工程竣工资料和施工进度看，在水深、流急、复盖层厚的水文地质条件下，修建大型桥梁的沉井基础，采用浮式双壁钢壳沉井的基础型式，其工艺 先进的，工程质量是可以确保的，工程进展速度是很高的。
