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双壁钢围堰施工方案.doc
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3秒自动关闭窗口　　摘要：水中基础的施工，必须用围堰来作为排水、挡水结构和施工平台。本文根据现场的水文地质情况，通过对施工中的围堰及吊装设" />
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双壁钢围堰施工水中基础技术
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘要：水中基础的施工，必须用围堰来作为排水、挡水结构和施工平台。本文根据现场的水文地质情况，通过对施工中的围堰及吊装设备进行设计验算，选择了合适的围堰来进行基础施工，顺利完成了基础的施工工作。 中国论文网 /2/view-4781451.htm　　关键词：围堰 施工 基础 　　Abstract: the construction of water based, must use the cofferdam as drainage, water retaining structure and construction platform. According to the hydro geological conditions on site, design and check of the cofferdam construction and hoisting equipment, select the appropriate Cofferdam for foundation construction, the successful completion of the construction job based. 　　Keywords: Construction of the cofferdam foundation. 　　中图分类号： TU393文献标识码：A 　　一.工程概况 　　呼准铁路黄河大桥主桥26#、27#墩位于黄河主河槽内，桥位处河面宽640m，常年有水，水流速度较急，水流冲刷为7~9m（包括一般冲刷与局部冲刷）。26#、27#墩设计承台尺寸均为9.6m×10.6m×3.0m，承台底嵌入基岩，岩层强度较低，承台下设8根直径φ1.5m，长度39.0m的混凝土灌注桩。 　　二.施工方案的确定 　　对于水中基础施工，必须用围堰来作为排水、挡水结构和施工平台。根据水文地质情况可选择采用三种围堰（土袋围堰即筑岛、板桩围堰、双壁钢围堰）之一进行基础施工。 从施工全性、工期保证度及施工成本综合考虑：决定采取双壁钢围堰施工26#、27#墩水中基础。因双壁钢围堰不仅刚度大而且整体性好，封底后与河床锚固良好，从而施工安全可靠，风险小，同时钢围堰可直接作为钻孔平台基础，无须再另设水上钻孔平台，但其相对投入较大，且须有水上吊装设备来辅助下沉施工。 　　三.双壁钢围堰的设计和加工 　　（一）钢围堰的结构设计 　　围堰设计成圆形双壁钢围堰，根据水文调查资料，设计水位采用流凌时最高水位+986m，水流速度按1.5m/s；围堰直径按承台对角线长度加大0.5m，作为施工空间。钢围堰外径设计为16.8m，内径14.8m，内外壁间距100cm，钢围堰高度8.0m，总重量60T左右。围堰外壁采用6mm厚的钢板，内壁为4mm厚的钢板。沿壁周围每间隔55.0cm设一道竖向加劲肋，竖肋采用∠75×50×6mm的角钢，每间隔一道采用[10的槽钢进行补强。环向向加劲肋采用1cm钢板割制成圆弧型（10cm宽度），层间距为100cm左右，内、外壁环向加劲肋间用∠75×75×6mm的角钢联结形成一道水平环形桁架，同时内、外壁之间用4mm厚将围堰分成8个隔仓，用于围堰下沉过程中的配重和调整围堰的倾斜度（纠偏）。同时为了保证整体刚度，在隔仓分界位置设置竖向桁架。 　　（二） 设计验算 　　计算假定水深为4.0m、覆盖层粉细砂的厚度为4.0m，砂的饱和容重采用20KN/m3、内摩擦角φ=35&，根据水力和土力学理论：围堰沿高度方向荷载基本为三角形分布，静力荷载大小q=57.46 KN/m。 　　计算时将壁板与竖向加劲肋当成一个整体受力结构，按支撑在环向加劲肋上的多跨简支连续板计算。然后再计算环向桁架的杆件的受力和面板的受力，由于钢围堰对挠度的要求不高，可不需要进行挠度计算。同时还应进行锚固力的计算和抗浮力计算。 　　四.水上龙门吊的设计、拼装 　　（一）水上龙门吊的设计 　　 由于受黄河河道限制，大型水上吊装设备无法进入施工作业区域，钢围堰下沉施工的吊装设备只能考虑采用简易的拼装式水上龙门吊。从节省施工成本、施工工期及基于现场实际考虑：水上龙门吊利用军用墩、贝雷梁等定型材料进行拼装。水上龙门吊大致由浮体系统、门式承力结构系统、起吊系统及锚固系统四部分组成。初步拟定：浮体系统采用两艘驳船拼成的双式浮体；门式承力结构系统由立柱（用六五军用墩拼装）、主桁梁、联结桁梁（用贝雷梁拼装）组成；起吊系统包括固定吊点、动力设备（卷扬机组）、滑轮组与控制装置；锚固系统由卷扬机、锚碇组成。 　　 依据钢围堰重量（60T），来计算主桁梁、联结桁梁的抗弯强度；力柱及浮体的承载能力；砼锚的质量等。经计算：每片主桁梁须采用4片贝雷梁并列，长度33.0m；单个立柱采用六五军用墩拼组成1×1形式，高度12.0m；联结桁梁采用贝雷梁（3片并列）将两浮体联结成一整体；浮体设计承载力200T（结构尺 寸30*6*1.6m）；锚碇采用四个7.5 T的砼锚。 　　（二）龙门吊的组拼 　　由于立柱处受力较集中，为防止局部受压破坏，将船体龙骨间距较原来加密和加强；甲板由原来的8mm改为12mm钢板；同时立柱底部铺设军用垫梁来分配受力。龙门吊的拼装在岸边进行，先在船体上预定位置沿船横向放置分配梁（I40军用垫梁）并用U型螺栓将其与船体锁定，作为立柱底座。然后利用水上浮吊拼装立柱（六五式军用墩），立柱高度12.0m，施工时注意其竖直度。立柱顶部放置垫梁（I40军用垫梁）和支座（采用2I40军用垫梁），用螺栓进行联结。再将已拼成型的两片联结桁梁吊装到位，用U型螺栓固定于两浮体上。最后架设主桁梁和安装起吊系统，主桁梁在岸上拼装成整体，用25T汽车吊与浮吊配合吊装，再用U型螺栓将其与支座固定在一起，防止在吊装过程中滑移或倾覆。 　　五.钢围堰的下沉 　　（一）龙门吊的锚固 　　钢围堰下沉施工前，应将龙门吊锚固于设计位置。整个龙门吊用4个7.5T重的砼锚锚固，分别与浮体成45°角布置，锚绳长度80m。施工前用浮吊预先抛于指定位置。龙门吊就位后，将砼锚与浮体上4台5T卷扬机用钢丝绳连接。龙门吊就位时保持浮体长度方向与水流方向一致，以减少阻水面积。然后测量定位龙门吊（由于两浮体及吊点位置固定，因此定位方便、准确），利用定位卷扬机进行位置调整，达到设计位置后将锚绳锁紧。由于水流冲击影响，钢围堰下沉时将倾斜和偏移，因此，定位时将龙门吊向水流反方向预留一定偏移量。 　　（二）钢围堰的下沉与纠编 在钢围堰下沉到自重与浮力平衡位置时，可往围堰各隔仓内灌注砼或注砂、注水来增加自重，当钢围堰接触河床后，进行围堰的位置检查，如偏差过大，则用卷扬机将其上提后重新下沉，同时可以采取拉、顶钢围堰的方法，来保证着床时围堰中心偏差和倾斜度。然后采取堰内吸泥（或挖泥）和仓内加重相配套的方法进行下沉和纠编，必要时利用龙门吊来协助纠编，直到下沉到设计标高。 　　（三）钢围堰的锚固在钢围堰下沉到设计位置后，在没有进行砼封底前，应将钢围堰进行锚固，防止钢围堰被 　　水冲移设计位置。设计锚固方法：直接利用原固定龙门吊的砼锚，用锚绳栓于钢围堰上，并锁紧锚绳。本次施工由于当时水流速较小，没有实施锚固措施即完成砼封底和钻孔作业。钢围堰锚固牢固后，即可撤出龙门吊，进行封底和基础施工作业。 　　六.钢围堰的封底 　　（一） 钻孔平台的设计与安装受施工工期和平台尺寸的约束，考虑每一平台上按2~3台钻机布置，平台尺寸为14×17m，钻机型号ZZ-5型冲击钻，自重9T，锤头3.5T，考虑冲击震动效应，用贝雷梁做主梁，主梁支承于围堰顶面，为防止局部受力过大，围堰顶面与贝雷梁的接触处要用10mm厚的钢板进行补强，并且内外壁之间要适当增加角钢斜撑，以增加围堰的承载能力。同时主梁之间用10[槽钢作为横向联结系，增加平台的整体稳定性，然后在贝雷梁上横桥向均布I22a工字钢，间距a=1.5m；工字钢顶上满铺20×20cm方木，作平台面。 　　（二） 钻孔钢护筒的安装 　　钢护筒的安装是在围堰清碴完成后进行。护筒采用8mm钢板加工而成，内径170cm，在平台主梁安装到位后，即进行护筒的埋设。先在贝雷片上用型钢焊接井字架，进行护筒的定位，护筒通过井字架下放，着床后为防止封底时下部发生移位，在护筒内抛填砂袋进行底部固定。所有护筒就位后，用型钢串连使其形成一个整体，防止浇注封底砼时发生移动或偏斜。 　　（三）围堰封底 　　在基底清理和护筒安装完成后，即可用4~6根Φ30cm的导管进行围堰内水下混凝土封底。封底前根据河床的冲刷程度，必要时在围堰的迎水面抛填砂袋，防止严重冲刷，确保围堰内保持为静水。每根混凝土导管长10m，导管的顶端均设一个1m3的漏斗，每个漏斗下端设有闸门阀。导管口下沉至岩面后提升至距岩面20~40cm，然后用型钢加工的卡子固定在工作平台上。封底导管的布置要特别注意使混凝土在钢护筒周围和围堰内的流动顺畅。封底前后设置测点进行测点标高的测定，确保封底厚度基本一致。 　　七、 结论 　　通过对围堰及吊装设备的设计验算，满足施工中的各项要求，施工中严格按照施工工艺，保证基础的质量。
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一、双壁钢围堰的结构与特点
　　　双壁钢围堰为圆形围堰，其堰壁钢壳是由有加劲肋的内外壁板和若干层水平桁架所组成，水平桁架的间距根据围堰灌水下沉和围堰内抽水各阶段的水头压力计算，为1.0～1.4m不等。堰壁底端设刃脚，以利于下沉入土。在堰壁内腔，用隔舱板等分为若干个密封的隔舱，借助向密闭隔舱注水或抽水来控制双壁钢围堰在下沉时的倾斜。
　　　双壁钢围堰一般用以配合深水中的大直径钻孔群桩基础施工，双壁钢围堰法修筑基础即为浮式（着床型与非着床型）沉井加钻孔基础，钢沉井只起施工围堰的作用，不参与主体结构受力、其基底不采取大面积清理基底淤泥方式，而是钻孔嵌入岩石。浮式钢沉井浮运就位时，不是在沉井内加设钢气筒压气排水来增加浮力，而是将中空的井壁向上延伸来增加浮力。同时不设隔墙，由于从下至上均为双壁结构，且中空的双壁较厚，空舱内壁有水平桁架支撑，其刚度较大、强度较高，能够抵抗很大的水头差，一般在30米以上，钢板桩在20米以下。能够承受较大的压力，能够承受洪水冲击。围堰内无支撑体系，工作面开阔，吸泥下沉、清基钻孔、灌注水下混凝土均很方便。由于钢围堰在施工中仅仅起临时围堰作用，工程完成到一定阶段后，要进行水下切割拆除回收，可以进行重复利用。下部不能切除部分可以对钻孔桩基础起到保护作用，可以防止因河床变迁引起的基础冲刷和对风化岩的破坏。
二、双壁钢围堰钻孔基础施工工序
　　　制作底节沉井围堰，浮运至墩位处定位，通过水上起重设备起吊，放入水中浮起，并用导向船和缆绳将其在流水中定位，在向空壁中注水压重下沉并逐层接高压重，同时吸泥下沉。当围堰下沉至岩面时，可以将刃脚与岩面空隙填实，再向空壁中注水压重使其不再悬浮。双壁钢围堰下沉稳定后，可在其顶部搭设施工平台，安装固定钻孔护筒，灌注水下混凝土封底，安放钻孔设备进行钻孔桩施工。完成钻孔桩水下混凝土灌注后，可将围堰内的水抽干，修筑承台和礅身，礅身出水后，适时切除钢壳围堰，进入下一个施工循环。
三、双壁钢围堰法修筑基础施工要点
1、围堰应根据工地起重运输条件，分层分块制造。块件应在胎具上焊接组拼，壁板应用夹具夹紧，防止焊接变形。焊接时由于焊接变形的不可避免性，因此应采取有效措施，避免过大的焊接变形，以及制定相应的对变形的矫正措施和方法。
2、围堰的浮运应根据潮水涨落规律来决定，围堰在浮运过程中处于悬浮运动状态，对水的冲击和浪涌比较敏感，应采取有效措施保持稳定和位置的准确。
3、围堰各层拼装时，以竣工底节的实际中心线为准，要求围堰上口半径的误差不大于30L.内外壁板允许互相搭接，亦可加盖板焊接，但上下层舱板应对准，所有搭接缝应满焊，并经煤油渗透水密试验，确保不漏水。
4、围堰在着床前，受水流影响，河床必然在一定程度和一定范围上受到冲刷，为了减少冲刷，可以采取抛一定数量大小均匀的碎石或卵石，以保护河床，减少局部冲刷。
5、采用围堰内壁舱注水压重下沉的方法进行围堰着床时，应同时启动几台水泵均匀对称向各个对应隔舱注水，以尽快着床。着床过程中，发现刃脚有部分着床而大部分任然悬空时，可采取局部吸泥，使得刃脚全部嵌入河床，待围堰着床达到稳定后，再接高下一节围堰。
6、当围堰下层困难时，为加大沉降系数及加强围堰抽水时的结构强度，可在围堰井壁内从刃脚起一定高度内灌注水下混凝土。水下混凝土灌注高度应满足下列要求：围堰自重能够满足沉降要求；围堰内抽水时的水位要求；围堰水下切割后最低水位要求。
7、围堰在覆盖层中下沉，初期应以纠偏为主；下沉中期及后期以纠正倾斜为主；当围堰接近设计标高时以清基为主。
8、围堰封底前，应将护筒与护筒之间、护筒与围堰设置支撑予以固定，以防变形和变位。护筒与基岩间缝隙也应堵住。
9、钢围堰的烧割亦在围堰内进行。由于钢壳内填充的混凝土表面不平整，一般烧割线距离混凝土面不宜低于1米，同时应沿烧割线先焊接一圈钢筋，以便潜水工能够准确摸到烧割位置。
10、围堰烧割成上下两半节时，上节围堰受到水流冲击将向下游移动，而且在围堰断开的一瞬间突然移动，为了使潜水员安全施工，可以在烧割线的上下各焊接一个连接件，其间以倒插螺杆连接，并能够承受水平力，起吊围堰时，可以将螺杆拔出，同时用方木将围堰上节支撑于礅身，以防止围堰倾倒。
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