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1、武汉xxx公铁两用长江大桥主塔墩吊箱钢围堰底节段下水方案一、概述武汉xxx公铁两用长江大桥主塔墩号为2#、3#墩，基础及下部结构施工均采用双壁吊箱钢围堰施工法，围堰平面结构型式为矩形，2#墩围堰平面尺寸为57.4m30.2m，全高14.5m（不含5m高顶节），自重1112.48 t；3#墩围堰平面尺寸为64.0m44.0m，全高15.0m（不含5m高顶节），自重1480.37 t。经对钢围堰浮运方案研究、围堰下水的可行方案比较，决定将围堰分为两节制造，首节下水段采用7m（包括底板龙骨）高，2#墩首节重约707.2t，3#墩首节重约946.7t。2#墩围堰壁厚2m，底隔舱高4.5m，在宽度方向设
2、2道连续隔舱，隔舱宽2.3m,长度方向设4道间断隔舱，隔舱面积为444.36m2； 3#墩吊箱围堰壁厚2m，底隔舱高5.0m，底隔舱在宽度方向为2道连续舱壁，隔舱宽4.0m,长度方向为2道间断舱壁，隔舱面积为712 .0m2。采用整体纵向下水。首节钢围堰下水工艺：工厂单块制造运至船厂下水坡道上组拼成型煤油渗透试验安装牵引和气襄装置围堰下水。根据现场踏勘，首节双壁吊箱钢围堰下水地址选在离桥址下游3公里左右的华航江南船厂。二、吃水深度计算根据设计图及制造工艺要求，2#及3#墩钢围堰底节段为6.5m。1、 2#墩底节围堰吃水深度2#墩底节段钢围堰重G=707.2t可提供的浮力面积为S=S侧+S隔=(
3、57.4+26.2)4+(26.2+22.1)2.34=778.76m2。吃水深度h=。如加底板高0.581m，底节围堰吃水高为1.49m。2、 3#墩底节围堰吃水深度2#墩底节段钢围堰重G=946.7t可提供的浮力面积为S=S侧+S隔=(61+40)4+(40+49)2.04=1116m2。吃水深度h=。如加底板高0.581m，底节围堰吃水高为1.43m。三、基础处理1、华航江南船厂下水处地形及河床断面图（见图一、二）2、水位调查我们从长江航道局调查了20002002三年来10月元月四个月的武汉关水位情况，江南船厂在元月初的水位相对黄海平均为16.057m，因此，在分析计算中水位定为15.5
4、m是比较合适的。（见下图）3、下水滑道基础处理（1） 下水滑道坡度处理从地形图中可以看出，江滩在H1点（B1D1，距C1D1140m处）以上的坡度较为平缓，从H1点往下坡度开始变得不规则，故在H1点以上的江滩只作局部平整，为了气襄下水的需要，H1点至H2点（两点水平距离为37.92m）坡度修整为1：13.7，H2点至H3点（两点水平距离为60m）坡度修整为1：9，以便于箱体下水。（见下图）（2） 滑道路基处理华航江南船厂下水处为长江主航道线，此处泥土长期受长江水流冲刷，因此，河床淤泥较浅，且厂家经常在此处下船作业，故基础较为结实。采取的地基处理措施为：从H2点至水面H3处滑道基础清淤，抛片石，
5、上铺10cm厚6%水泥稳定层，并碾压夯实，从H2处至上岸方向将土推成所需坡度后整平压实，在下水处坡道铺设两道宽10m、长20m的钢板作为滑道路基垫板，填挖土石方量约在1万余方左右。如下图所示。从H2点向岸上方向路基推平、碾压夯实即可。四、下水受力分析计算1、围堰下水部分重量（以3#墩为例） 三、下水受力分析计算1、围堰下水部分重量（1）2#墩围堰下水重量统计表单元件底隔舱（t）底板（t）6.5m高底节侧板 （t）下导环（t）托板（t）T型材（t）合计1.5%焊缝重量（t）重量178.16199.8329.2785.82146.711.2965.2（2）3#墩围堰下水重量统计表单元件底隔舱（t）
6、底板（t）6.5m高底节侧板 （t）下导环（t）托板（t）T型材（t）合计1.5%焊缝重量（t）重量217.61321.06408.0793.87233.612.31305.82、气囊的受力计算（1） 1.2m气囊的单个承载技术参数H（m）0.20.30.40.50.60.71.2m15m气囊承载力（t）168151134118100841.2m10m气囊承载力（t）11210190796756注：表中H（m）值为气囊的工作高度， 亦为箱体托板离地面的高度。 （2） 关于气囊用量的计算以15m的气囊为例，气囊的工作高度H一般为0.3m。2#墩围堰：取气囊个数n=18则气囊的安全系数K为：K15
7、1nG15118928.42.93K01.21.4（常规情况）3#墩围堰：取气囊个数n=24则气囊的安全系数K为：K151nG151241231.22.94K01.21.4（常规情况）由此可见，气囊有2.9倍的富裕量，主要是考虑到箱体底部结构局部强度的不均衡，通过更多的气囊来分配箱体的重量，使局部的受力减小。由以上计算可知，选用上述个数气囊是安全可靠的。3、钢围堰悬出部分的重力与水中部分的浮力计算下水角度按1：9计算，气囊受压后的工作高度为0.3m，底板下龙骨高度为0.581m，托板厚度为0.016m，故箱体下部空间高度取0.9m。(1) 2#墩悬出岸边部分的重力计算：如下图示：G1=16.8
8、15x（t） （x为伸出岸边的长度） 水中部分的浮力计算：F1=0.754(x-8.1)2 （t） （x8.1,x为伸出岸边的长度）(2) 3#墩悬出岸边部分的重力计算：如下图示：G1=21.407x（t） （x为伸出岸边的长度） 水中部分的浮力计算：F1=1.016(x-8.1)2 （t） （x8.1,x为伸出岸边的长度）4、围堰下水各工况的具体分析计算因围堰底部结构为4.5m4.5m的空格，故托板在承载时局部强度不够，因此考虑托板在空格处加T型材，增加局部强度。围堰箱体在下水时必须保持固定的角度，这样才能使各气囊受力均匀，避免因局部受力增大而使气囊破坏。所以箱体悬出部分产生的重力矩必须由岸
9、边支点提供等效弯矩。注明：计算中A作用点指接近水面的气囊的受力点，所求的力矩是指对最后一个气囊的受力点求矩。吃水深度约为0.994（h0.9）。(1)下水工况一(悬出长度为8.1m)：工况一时各数据分析如下表： 表一悬出长度（m）吃水（m）悬出重量（t）重力矩（tm）浮力（t）浮力矩（tm）A处支反力（t）8.10136.212823.300329.6(2)下水工况二 (悬出长度为14.85m)： 工况二时各数据分析如下表： 表二悬出长度（m）吃水（m）悬出重量（t）重力矩（tm）浮力（t）浮力矩（tm）A处支反力（t）14.850.75468.0418411.6112.34692.4426.
10、7(3)下水工况三(悬出长度为23m)： 工况三时各数据分析如下表： 表三悬出长度（m）吃水（m）悬出重量（t）重力矩（tm）浮力（t）浮力矩（tm）A处支反力（t）231.65637.9722512.2388.316218.5262.2(4)下水工况四(悬出长度为26.9m)：工况四时各数据分析如下表： 表四悬出长度（m）吃水（m）悬出重量（t）重力矩（tm）浮力（t）浮力矩（tm）A处支反力（t）26.92.07718.323950.8592.123971.50(5)下水工况五(悬出长度为31.3m)：工况五时各数据分析如下表： 表五悬出长度（m）吃水（m）整体重量（t）重力矩（tm）浮力
11、（t）浮力矩（tm）A处支反力（t）31.32.561456.234015.4872.8634062.80各工况统计表工况悬出长度（m）悬出部分重力矩（tm）水中部分浮力矩（tm）A处需支反力（t）一8.112823.30329.6二14.8518411.64692.4426.7三2322512.216218.5262.2四26.923950.823971.5五31.326251.734062.8由以上分析可得，围堰在下水过程中，浮力与悬出部分的重力相差不大，当悬出26.9m时，浮力矩基本相当与增加部分的重力矩。在钢围堰下水的瞬间，即岸上最后一组气囊提供支承力时，水中的浮力已基本相当于结构整体
12、重力，即气囊承重是安全状态。当A点的支反力较大时，可考虑在围堰前端加气囊以增加浮力（工况一、二、三）；当浮力矩太大时，可注水维持一定角度而利于下水。5.小结由以上的计算结果可以得到以下结论：(1)在下水过程中，围堰吃水深度为02.56m（加上龙骨约为03），而在水位为15.5m时该段河床中相应水深为2.75m7.64m（从工况一至工况五示意图可知），因此，围堰在江南船厂15.5m水位时下水，该段水深可提供足够的浮力，不会因为水浅而使围堰在下水过程中搁浅。(2) 下水过程中A点的最大支反力约为426.7t，而此时两组1.215m的气囊所能提供的支承力约为600t，故气囊本身是安全的。(3) 下水过程之前，我们将对滑道路基及入水处周围路基作处理，以达到承受围堰下水时承重要求。五、 下水施工工艺说明1、熟悉理解下河纵向剖视图和平面布置图。下河分三阶段进行：（1）下河前准备：平整场地：使下河坡度控制在10以内，用人工和机械结合施工。铺垫路基：场地工程完工后，在靠近水边以上4500m2范围内铺设=10mm钢板，各为15m15m两条用于增强软路基面承载力。挖制岸牛：制作岸牛、水牛各两个（本厂原有一个再制作一个），租用气囊40个，购置钢丝绳、钢缆、滑轮并布置到位，呈待下河状态，同时对配电设备和卷扬机进行检修和更新，达到安全运行。气囊布置：围堰顶高拆除辅助工程的构件并降低围堰高度。布置气囊
