【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 封底混凝土抗浮力驗(yàn)算圍堰系統(tǒng)在水中受到浮力作用，在分析中還應(yīng)進(jìn)行圍堰抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算。(1)浮力。(2)抗浮力封底混凝土自重，封底混凝土與圍堰內(nèi)壁摩阻力取 ，則，抗浮力：。(3)安全系數(shù)，滿足要求。第3章 圍堰施工工藝 圍堰加工工藝為便于施工，“鋼堰”制作時(shí)在平面上分塊和高度上分節(jié)。分塊時(shí)力求等分和對(duì)稱；分節(jié)高度則以制作、接高的起重能力而定，在條件允許時(shí)，節(jié)段越次數(shù)和水平焊縫的現(xiàn)場(chǎng)焊接量。分塊是“鋼堰”制作的第一道工序，也是施工質(zhì)量的首道關(guān)口。為使塊體幾何尺寸準(zhǔn)確和具有互換性，應(yīng)在特制的胎架上進(jìn)行組裝。為保證焊縫質(zhì)量和水密性，力求平焊，盡量減少仰焊和立焊。制作時(shí)應(yīng)選擇具有塊體翻轉(zhuǎn)技術(shù)措施和起重能力的專業(yè)廠家加工。 塊體運(yùn)輸一般都用船運(yùn)，因其體積大，陸運(yùn)有諸多不便。運(yùn)輸堆放時(shí)，要存放均勻，綁扎牢固，確保運(yùn)輸過(guò)程的安全。首節(jié)“鋼堰”的組拼是施工中的重要環(huán)節(jié)，它對(duì)施工進(jìn)度和施工投人有舉足輕重的作用。組拼方法與施工單位的設(shè)備、水上起重能力和習(xí)慣作法有關(guān)。常用的組拼方法有：(1)在墩位附近岸側(cè)設(shè)浮式拼裝平臺(tái)拼裝成節(jié)，起重船整節(jié)起吊就位；(2)在兩導(dǎo)向船間設(shè)浮式平臺(tái)，用導(dǎo)向船上的起重設(shè)備起吊塊體拼裝成節(jié)，在導(dǎo)向船上設(shè)吊架吊起，退出浮式平臺(tái)下放就位；(3)在兩導(dǎo)向船間架設(shè)臨時(shí)拼裝平臺(tái)，用導(dǎo)向船上的起重設(shè)備起吊塊體拼裝成節(jié)，在導(dǎo)向船上設(shè)吊架吊起，拆除臨時(shí)拼裝平臺(tái)，下放就位；(4)在墩附近岸側(cè)修建簡(jiǎn)易滑道，在滑道上拼裝成節(jié)后下滑人水，拖運(yùn)至導(dǎo)向船組就位。本設(shè)計(jì)鋼圍堰的制作流程如下：(1)胎架設(shè)置。為了使鋼圍堰外形尺寸達(dá)到要求，車間制作時(shí)，首先要設(shè)置組裝用胎架。組裝胎架應(yīng)有足夠的剛度，防止構(gòu)件在組焊過(guò)程中變形。鋼圍堰分塊組裝胎架應(yīng)力求尺寸精確一致，以保證每座胎架組焊出來(lái)的產(chǎn)品尺寸的一致性。(2)鋼圍堰下料。鋼圍堰構(gòu)件在下料前制作樣品，凡構(gòu)件中不能確定尺寸的零件或組合連接關(guān)系復(fù)雜的構(gòu)件，通過(guò)制做實(shí)樣來(lái)確定尺寸。(3)分塊組裝。組裝壁板、環(huán)板、水平桁架等構(gòu)件按由外壁逐漸組拼到內(nèi)壁的順序進(jìn)行組裝。(4)焊接加工。雙壁鋼圍堰焊接所有焊縫除豎肋及隔艙板加勁肋采用間斷焊接外，其余均為連續(xù)滿焊，焊接施工前對(duì)所有類型焊縫均需進(jìn)行焊接工藝評(píng)定試驗(yàn)。為了減少各鋼圍堰分塊在組裝胎架上的焊接變形，內(nèi)外壁板按每塊整片實(shí)行兩面自動(dòng)焊來(lái)保證質(zhì)量，各隔艙板上加勁肋在胎架上施焊以減少整體施焊工作量，并有效控制分塊外輪廓尺寸偏差。 (5)試拼出廠。雙壁鋼圍堰分塊加工完成后，按拼裝順序編號(hào)，并依次先后運(yùn)至試拼場(chǎng)進(jìn)行出廠前的試拼，試拼廠設(shè)在施工臨時(shí)碼頭附近。 雙壁鋼圍堰的錨碇系統(tǒng)布置根據(jù)施工水域水文條件和通航要求，圍堰錨碇系統(tǒng)可以采取靈活多變的布置方式。錨固設(shè)備包括定位船、導(dǎo)向船、錨、錨纜和錨纜受力調(diào)節(jié)設(shè)備。一般情況下，如果水流是單流向的，可以只在上游設(shè)置定位船，并同時(shí)設(shè)置導(dǎo)向船；如果施工區(qū)域受潮汐等因素影響，水流速度、方向時(shí)而發(fā)生變化，應(yīng)同時(shí)在上下游設(shè)置定位船。定位船的作用是抵抗圍堰所承受的水流力，導(dǎo)向船的作用則是用來(lái)穩(wěn)定和調(diào)整鋼圍堰。導(dǎo)向船和定位船自身應(yīng)有較強(qiáng)的穩(wěn)定性及調(diào)解能力，以抵抗圍堰所受的外力。如果在圍堰的一側(cè)設(shè)置導(dǎo)向船，則應(yīng)在圍堰另一側(cè)設(shè)置拉纜，保持圍堰的平衡與穩(wěn)定。武漢軍山長(zhǎng)江大橋錨碇系統(tǒng)布置即采用這種形式。如果上下游均設(shè)景定位船，可以不設(shè)導(dǎo)向船，但需在圍堰左右兩側(cè)設(shè)置邊錨以保持圍堰的穩(wěn)定與平衡?！颁撗摺痹谏钏┕ぶ?，由于體積大、沉放時(shí)間長(zhǎng)，本身的定位及穩(wěn)定主要依靠錨錠系統(tǒng)承擔(dān)?！颁撗摺卞^旋系統(tǒng)，由錨纜設(shè)施、定位船、導(dǎo)向船組三大部份組成，其布置與施工區(qū)的流向、流速和河床表層土質(zhì)有關(guān)。確保施工期鋼圍堰的安全，是錨錠系統(tǒng)布置的首要出發(fā)點(diǎn)和歸宿。 錨型選擇橋梁工程施工所用的錨型，常用航運(yùn)部門的鑄鐵錨(海軍錨、霍爾錨)或鋼筋硅蛙式錨。海軍錨屬于有干錨，橫桿在錨桿上部，并與其垂直。拔出橫桿楔子后可抽出與錨標(biāo)緊貼，便于收藏，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。海軍錨的特點(diǎn)是抓力大，一般為錨重的4～8倍，最高可達(dá)12～15倍，但突出水底地面的錨爪，有絞纏繩鏈的危險(xiǎn)，使用中應(yīng)予注意?；魻栧^屬于無(wú)干錨，又稱山字錨，錨頭與兩個(gè)錨爪為整體鑄件，由錨桿穿過(guò)錨頭以小軸和橫銷連接，錨爪與錨桿可以轉(zhuǎn)動(dòng)，～4倍，錨的拋起方便，易于收存。航運(yùn)部門的鑄鐵錨屬于定型產(chǎn)品，每種錨的自重:～～50kN。鋼筋砼蛙式錨屬于非定型產(chǎn)品，其尺寸可根據(jù)使用需要加工而成。其特點(diǎn):對(duì)各種土質(zhì)(淤泥、砂性土、礫石、粘性土)均適合，但對(duì)巖石效果較差。這種錨安放與起錨必須用起重船完成，其重量隨起吊沉放能力而定。在黃石大橋施工中，我們用了150kN，250kN，450kN三種重量。 錨重計(jì)算對(duì)鑄鐵錨:設(shè)錨在空氣中的重量為GkN，當(dāng)河床覆蓋層為卵石時(shí)，G=I＇(4～5)；當(dāng)河床覆蓋層為砂土?xí)r，G=(5～6)P；當(dāng)河床為粘土?xí)r，G=(8～12)P。對(duì)鋼筋砼蛙式錨:設(shè)錨在空氣中的重量為W，蓋層為砂土?xí)r，W=(～)P；覆蓋層為卵石時(shí)，u＇=(～)P；淤泥質(zhì)量覆蓋層，W=；式中P所用錨承受的拉力從錨的受力均勻性考慮，錨的數(shù)量不宜過(guò)多，對(duì)主錨4～6個(gè)為宜，最多不超過(guò)10個(gè)；對(duì)邊錨每邊2～3個(gè)。 錨錠系統(tǒng)布置簡(jiǎn)介(1)單向流的錨碇系統(tǒng)布置圖31時(shí)長(zhǎng)江黃石長(zhǎng)江公路大橋5號(hào)墩“鋼堰”錨錠系統(tǒng)布置圖。橋址建于彎曲河道，流向與橋軸線成的夾角，5號(hào)主墩上游因有沉船，采用了短錨纜4號(hào)主墩采用了長(zhǎng)錨纜。主墩中距245m,航道較窄，通航船舶多，不同水位時(shí)期，流向的折角多變，～，為此加大了錨的重量((45t/個(gè))和數(shù)量，施工期雖然發(fā)生了多起船舶撞擊導(dǎo)向船的事故，但錨錠系統(tǒng)均未失控。圖31 黃石大橋5號(hào)墩錨錠系統(tǒng)布置圖32是武漢軍山長(zhǎng)江公路大橋B標(biāo)主墩施工錨纜系統(tǒng)的布置圖。該橋址位于武漢長(zhǎng)江大橋上游50余km，該河段河道順直，主墩中距460m,航道較寬，“鋼堰”下沉處覆蓋層較薄(3～4m)，基巖表面平整(巖面高差20～30cm)。預(yù)計(jì)下沉著床時(shí)間短，故錨錠系統(tǒng)的布設(shè)極其簡(jiǎn)化，利用打樁船f仍趕位船，有效地利用其上的鉸車和錨纜設(shè)施；導(dǎo)向船利用一艘船型較大的起重船在主航道一側(cè)導(dǎo)向，用鋼絲纜將“鋼堰”繞系在起重船的系樁上，岸側(cè)設(shè)有三條岸纜。必須指出，圖32所示的簡(jiǎn)化布置，是在河道順直、施工期通航航道較寬、流速較小(實(shí)測(cè)施工期流速,～)?！颁撗摺毕鲁?、著床時(shí)間短，施工組織實(shí)施順利的特定條件下成功的典型實(shí)例。圖32 武漢軍山長(zhǎng)江大橋B標(biāo)主墩錨錠系統(tǒng)布置圖(2)雙向流速的錨纜系統(tǒng)布置 在江河出海區(qū)或受潮汐影響較大的河段，其流速、流向在漲落潮期間將發(fā)生大小、方向的變化。圖33是浙江溫州大橋主墩施工的錨碇系統(tǒng)布置圖。圖33 浙江溫州大橋主墩施工錨錠系統(tǒng)布置圖該橋址河段受不規(guī)則的半日潮影響，，流向也往復(fù)變化，必須設(shè)雙向定位船。根據(jù)承臺(tái)設(shè)計(jì)的幾何形狀，“鋼堰”按削角長(zhǎng)方形( m，)制作。如果在“鋼堰”兩側(cè)設(shè)導(dǎo)向船組，其船長(zhǎng)應(yīng)在70m以上，按此船長(zhǎng)，其船寬均大于15m，則導(dǎo)向船組的外側(cè)寬度將達(dá)60m，不僅增大了主錨纜阻力，更主要的是影響了施工期航道的暢通。為此取消了導(dǎo)向船組，將錨纜直接錨系在“鋼堰”上。為了適應(yīng)“鋼堰”下沉調(diào)纜的需要，在“鋼堰”上設(shè)置了多層錨纜平臺(tái)。 圍堰接高“鋼堰”首節(jié)就位后，就以自身的浮力形成接高平臺(tái)。接高的方法有；(1)利用起重船將成節(jié)“鋼堰”吊人接高；(2)以首節(jié)為拼裝平臺(tái)、利用導(dǎo)向船上的起重設(shè)備將分塊吊人組拼接高；(3)以首節(jié)為拼裝平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)拼焊成節(jié)接高。 三種方法中，方法(1)是先進(jìn)的施工工藝，接高時(shí)節(jié)間僅一條水平焊縫，節(jié)段工期短，焊接質(zhì)量有保證，惟一的缺點(diǎn)就是需要大型水上起重船；(2)是國(guó)內(nèi)橋梁主墩“鋼堰”施工的常用工藝，它可以充分利用導(dǎo)向船上的桅桿吊、起重機(jī)吊拼塊體，具有較合理的綜合效益；方法(3)是過(guò)時(shí)的施工工藝，施工質(zhì)量與施工進(jìn)度都不能與現(xiàn)代化建設(shè)形勢(shì)相適應(yīng)，惟一可取之處，就是設(shè)備簡(jiǎn)單，施工投人少。節(jié)段接高過(guò)程中要對(duì)“鋼堰”夾壁內(nèi)灌注素混凝土加重，以便施焊人員操作。還要根據(jù)水流與接高情況，及時(shí)安設(shè)下兜纜，控制 “鋼堰”的垂直度。 圍堰下沉工藝“鋼堰”的著床與下沉是極其重要的施工環(huán)節(jié)，必須在施工組織設(shè)計(jì)中對(duì)不同地質(zhì)條件進(jìn)行穩(wěn)定與下沉系數(shù)的驗(yàn)算，并據(jù)以采取相應(yīng)的預(yù)挖措施，以免貽誤工期。當(dāng)“鋼堰”著床于砂、土層時(shí)，應(yīng)根據(jù)要求的下沉深度計(jì)算下沉系數(shù)。首先對(duì)“鋼堰”夾壁內(nèi)采用加水、加砂等低成本及加入與排出簡(jiǎn)易的材料的助沉措施驗(yàn)算其下沉系數(shù)，如不能滿足要求，可換放砼塊或澆注砼(澆注標(biāo)高以不高于“鋼堰”切割線為原則)。再不能滿足要求時(shí)，則需采取外部助沉措施。外部助沉措施有：當(dāng)采用簡(jiǎn)易的助沉措施計(jì)算的下沉系數(shù)與規(guī)范要求相差不大時(shí)，可以采取射水助沉或“鋼堰”上部堆放型鋼、鋼錠之類；當(dāng)下沉系數(shù)的計(jì)算相差甚大時(shí)，可以考慮空氣幕或泥漿套助沉?？諝饽恢恋臍恺愔谱骼щy，每次加氣的連續(xù)時(shí)間不能超過(guò)5min，且氣量耗用大，水中助沉應(yīng)用甚少。泥漿套可分為膨潤(rùn)土泥漿套與水下不離析泥漿套兩種，膨潤(rùn)土泥漿套在陸上應(yīng)用較好，在水下易于稀釋，降低了潤(rùn)滑作用，效果較差。當(dāng)“鋼堰”著床范圍的覆蓋層較薄，著床時(shí)其覆蓋層可能被沖光，也可能殘留無(wú)幾，著床時(shí)“鋼堰”的垂直度能保持在施工規(guī)范允許范圍，著床后稍作處理即可達(dá)到下沉的設(shè)計(jì)要求，及時(shí)采取拋石或石籠圍護(hù)，保證基腳穩(wěn)定，即可進(jìn)行封底工序。武漢軍山長(zhǎng)江公路大橋6號(hào)主墩“鋼堰”施工就是這一情況的實(shí)例。當(dāng)“鋼堰”著床范圍的覆蓋層較薄，預(yù)計(jì)著床時(shí)已被沖光，且?guī)r面高差甚大，就必須采取可靠的技術(shù)措施確保著床的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性?！临|(zhì)上部為中、粗砂，下部為卵石層，“鋼堰”著床在巖基上，。在作施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，作了兩個(gè)對(duì)比方案:一是先清除水下砂礫層，對(duì)巖面進(jìn)行控爆找平。這一方案的優(yōu)點(diǎn)是直觀，下沉著床易于控制，難點(diǎn)是深水清除砂礫層難度大、功效低，貽誤長(zhǎng)江枯水黃金季節(jié)的可能性甚大，加之該河段是滑坡的敏感區(qū)，5號(hào)墩位又臨近岸邊100余米，水下挖砂和爆破有損江堤的安全，未予采用。二是精確勘測(cè)“鋼堰”周邊巖面的變化，繪制實(shí)測(cè)巖面高差的周邊展開圖，據(jù)以制作首節(jié)“鋼堰”底部的異形刃腳。下沉過(guò)程中，采取糾偏、糾扭的技術(shù)措施，并利用著床前的水流沖刷清除覆蓋層，著床后采用液壓支撐，鋼支墩，水下不離析鹼阻塞空隙，確?！颁撗摺比心_支承面大于60%的要求，并在外部四周拋筑鋼筋網(wǎng)石籠穩(wěn)定基腳。經(jīng)實(shí)踐，順利完成了著床下沉任務(wù)，創(chuàng)造了大巖面差、深水、大流速條件下，下沉異形刃腳“鋼堰”的施工范例。 封底混凝土施工 圍堰的封底厚度分析封底混凝土厚度主要由兩個(gè)因素決定:(1)鋼圍堰封底排水后，封底混凝土底面上受到向上作用的水壓力Pw，封底混凝土猶如一種周邊支承的板結(jié)構(gòu)，在Pw的作用下，其厚度要保證板有足夠的強(qiáng)度以抵擋向上的水壓力而不破壞。其靜力平衡方程為。式中分別為封底混凝土最小厚度(m)、面積(m2)、容重(kN/m3)、周長(zhǎng)(m)、封底混凝土與鋼圍堰接觸面上的單位粘著力(MPa)、水的容重(kN/m3)和堰內(nèi)抽水深度(m)。 考慮抗浮時(shí)，除了考慮封底混凝土與鋼圍堰接觸面上的粘著力以外，其實(shí)還有其他一些有利因素。如工程樁作用于封底混凝土的抗浮作用。圍堰下沉至巖面時(shí)，封底混凝土與巖面結(jié)合，造成水壓力作用面積減小等。這些因素有時(shí)難以定量計(jì)算，但可以作為安全儲(chǔ)備來(lái)考慮。在確保封底混凝土強(qiáng)度和圍堰抗浮的前提下，應(yīng)盡量減小封底混凝土的厚度，降低工程投資。 封底混凝土施工工藝 圍堰封底對(duì)鋼圍堰水下大面積封底混凝土灌注工序，采用混凝土攪拌站集中拌和，混凝土罐車運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)，混凝土泵車輸送進(jìn)人導(dǎo)管漏斗的施工方法?；炷凉捃囁竭\(yùn)輸，混凝土泵車泵送人漏斗。在灌注混凝土前應(yīng)對(duì)鋼圍堰內(nèi)的河床地形