【導(dǎo)讀】湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第3合同段。路橋集團(tuán)國(guó)際建設(shè)股份有限公司1. 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案

　　

【正文】 泵向射水管供應(yīng)高壓水。水泵揚(yáng)程 250m，流量 200m3/h。 6) 吸泥器 吸泥器為一個(gè) 216。 800179。 10mm 鋼管加工而成的空心柱，鋼管高 ，上下用10mm 厚的鋼板密封，中間穿過(guò)吸泥管和射水管，頂部與供氣管相接，底部設(shè)置兩個(gè) 216。 89179。 6 的檢查孔，吸泥器結(jié)構(gòu)圖見(jiàn) 圖 － 3。 湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第 3合同段 主橋 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案 32 圖 － 3 吸泥器結(jié)構(gòu)圖 吸泥器中間的吸泥管在 60cm 高度設(shè)置直徑 216。5的氣孔。圍繞鋼管圓周水平設(shè)置 46 排，豎向設(shè)置 10 排。氣孔與鋼管呈 450 向上夾角 。 、 鋼圍堰 吸泥過(guò)程 圍堰著床平穩(wěn)后， 2 臺(tái) 216。 325 空氣吸泥機(jī)用 浮 吊 和浮吊上的 50T 履帶吊 移動(dòng)，對(duì)圍堰內(nèi) 由中心向四周分層吸泥 ，使圍堰內(nèi)河床形成“鍋底”這樣圍堰在下沉重力作用下，克服下層阻力而下沉。 圍堰下沉過(guò)程中，關(guān)鍵是對(duì)各種形態(tài)下圍堰下沉系數(shù)的掌握。每個(gè)工班，測(cè)量 2～ 3 次圍堰內(nèi)壁周邊水深，換算出圍堰內(nèi)壁處對(duì)應(yīng)的泥面標(biāo)高，當(dāng)此泥面標(biāo)高低于刃腳標(biāo)高 ～ ，圍堰仍不下沉?xí)r， 說(shuō)明圍堰下沉重力不夠，則向隔艙注水（隔艙內(nèi)外水位差控制在 以內(nèi)），以增加圍堰的下沉重力。 “鍋底 ”形成的方法：將吸泥管身按 50cm 一格標(biāo)上尺寸，從圍堰中心開(kāi)始吸泥，逐漸由中心向外呈放射狀園環(huán)移動(dòng)吸泥。再鋼圍堰同一個(gè)周上，吸泥管入水深度大致相等，且從圓心向外按 50cm 逐漸遞減。當(dāng)圍堰出現(xiàn)傾斜或偏位時(shí)，根據(jù)圍堰內(nèi)周邊測(cè)得的水深，換算出泥面標(biāo)高，并依此現(xiàn)場(chǎng)制定吸泥糾正方案。湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第 3合同段 主橋 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案 33 其方法是，重點(diǎn)在泥面較高處吸泥，使圍堰內(nèi)周泥面標(biāo)高大致相等，以達(dá)到糾正圍堰偏斜的目的。如圍堰仍然是傾斜的，則應(yīng)停止吸泥，由潛水員對(duì)圍堰刃 腳周邊進(jìn)行探摸。如有異物（如木頭、鋼管等），應(yīng)及時(shí)取出，讓后才能繼續(xù)吸泥下沉。 圍堰內(nèi)除土應(yīng)均勻，使其保持平穩(wěn)下沉。而且，圍堰內(nèi)泥面不可低于刃腳太多，否則可能造成涌沙。 、 吸泥下沉 技術(shù)措施 1）、 鋼圍堰在下沉過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)調(diào)整圍堰垂直度，保持圍堰平穩(wěn)下沉。 2）、 在整個(gè)下沉過(guò)程中，堅(jiān)持每班測(cè)量 1 次水深、流速、水下地形、墩位沖淤變化和圍堰移動(dòng)軌跡，作好原始記錄，以便確定圍堰精確定位及下沉著床的有關(guān)技術(shù)參數(shù)。 3）、 鋼圍堰糾偏：下沉過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)分析，研究測(cè)量資料，掌握圍堰下沉進(jìn)度和偏移情況，一旦發(fā)生 偏移，分析原因，調(diào)整圍堰下沉吸泥部位及局部注水加重進(jìn)行糾偏，保證圍堰平穩(wěn)下沉，直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高位置。 、 吸泥下沉 特殊情況處理 鋼圍堰在下沉過(guò)程中如遇到倒木、孤石、破殘的塢工、鐵件等障礙物時(shí)，立即停止鋼圍堰下沉，安排潛水工進(jìn)行詳細(xì)探查，確定障礙物的位置及形狀尺寸，采取以下方法處理。 1）、 鋼圍堰刃腳遇到倒木時(shí)可將其破碎或掏移，使其離開(kāi)刃角后取出。 2）、 鋼圍堰刃腳遇到孤石時(shí)，小的可將周圍掏空取出；大塊的可先清除其覆蓋土，尋找弱點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)挖，先將小塊清除，形成逐漸擴(kuò)大的坑后，再將其撬翻離開(kāi)刃腳取出。也可采用風(fēng)動(dòng)工具打眼爆破成小塊取出。爆破刃腳下的孤石，須打平行于刃腳的炮眼，且裝藥量不超過(guò) ，其上面還要蓋壓上裝土草袋等重物，以防損傷刃腳。 3）、 潛水清除孤石時(shí)，除打炮眼外，還可利用高壓射水將石下掏出小洞放藥爆破。 4）、 鋼圍堰刃腳遇到鐵件障礙物時(shí)，可采用水下切割清除。 湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第 3合同段 主橋 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案 34 、 鋼圍堰定位 、 平面位置控制措施 鋼圍堰平面位置粗調(diào)通過(guò)在鋼圍堰壁體內(nèi) 壁板與最外圍鋼護(hù)筒間設(shè)置導(dǎo)向裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。在同一標(biāo)高平面位置 主墩 周圈 均 布置 10 個(gè)導(dǎo)向裝置， 導(dǎo)向裝置采用上、下雙層導(dǎo)向 。 上導(dǎo)向設(shè)置在鋼護(hù)筒上，主要定位圍堰上部平面位置；下導(dǎo)向設(shè)置在鋼圍堰上 ， 隨圍堰的下沉而移動(dòng)，主要定位圍堰下部平面位置。 上 導(dǎo)向裝置 的焊接平面位置 與圍堰壁設(shè)置 2cm 的間隙， 下導(dǎo)向裝置與鋼護(hù)筒間的間距設(shè)置為 5cm， 并 根據(jù)鋼護(hù)筒的偏位作適當(dāng)調(diào)整。 導(dǎo)向裝置具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)設(shè)計(jì)圖。 導(dǎo)向桿39101960上導(dǎo)向桿下導(dǎo)向桿圍堰60010025 鋼圍堰導(dǎo)向裝置布置圖 、 圍堰 偏位及 垂直度 調(diào)整措施 1）、平面位置 鋼圍堰平面位置精確控制主要通過(guò)圍堰內(nèi)設(shè)置的手拉葫蘆和夾壁內(nèi)注水來(lái)實(shí)現(xiàn)。為克服水流對(duì)鋼圍堰下沉及就位的影響，在鋼護(hù)筒頂部設(shè)置 10 臺(tái) 20t 手拉葫蘆。用以對(duì)鋼圍堰下沉過(guò)程及下沉到位后的平面位置及傾斜度進(jìn)行精確調(diào)整 。 2）、垂直度 在平面控制的同時(shí)進(jìn)行標(biāo)高控制，平面控制點(diǎn)除具有平面坐標(biāo)外還具有高程，以利于測(cè)量操作。 在鋼圍堰在拼裝完成后下沉前，在圍堰內(nèi)鋼護(hù)筒頂口搭設(shè)三個(gè)測(cè)量平臺(tái)架設(shè)經(jīng)緯儀，在鋼圍堰下放過(guò)程中 ， 對(duì)鋼圍堰縱橫兩個(gè)方向的垂直度進(jìn)行觀測(cè)。 湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第 3合同段 主橋 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案 35 鋼圍堰標(biāo)高控制主要是通過(guò)在夾壁內(nèi)注水來(lái)進(jìn)行調(diào)整，并 在鋼圍堰標(biāo)高到位后，在鋼圍堰四周盡快安裝反壓牛腿。反壓牛腿采用 2HN450200。反壓牛腿在高 水位 是承受圍堰向上的浮力，低 水位 承受圍堰的自重。 鋼圍堰垂直度由平面定位系統(tǒng)的手拉葫蘆及注水進(jìn)行調(diào)整。由于拼裝誤差，平面標(biāo)高控制與垂直度在實(shí)際施工中可能出現(xiàn)難以同是達(dá)到要求的情況，此時(shí)則以垂直度和頂口處平面位置控制為主。 、 鋼圍堰固定 1）、 經(jīng)注水調(diào)整，使鋼圍堰頂口略為頂 住 反壓牛腿下表平面， 馬上 組織焊工將鋼圍堰頂口與反壓牛腿進(jìn)行焊接。 2）、 在鋼圍堰內(nèi)壁和鋼護(hù)筒之間加焊臨時(shí)固定剪刀撐，對(duì)鋼圍堰定位。 、 鋼圍堰基礎(chǔ) 防沖刷 處理 鋼圍堰精確定位后， 為防止河床進(jìn)一步?jīng)_刷，時(shí)刻 監(jiān)測(cè) 鋼圍堰周邊河床沖刷情況，并隨時(shí)進(jìn)行維護(hù)。 如河床沖刷嚴(yán)重， 在鋼圍堰外圍拋填沙袋防止圍堰周圍河床進(jìn)一步?jīng)_刷，在鋼圍堰 外拋填沙袋，并加強(qiáng)監(jiān)測(cè) ， 拋填沙袋示意圖 見(jiàn) 圖 。 圖 拋填沙袋示意圖 防護(hù)范圍為圍堰 外輪廓線每邊外擴(kuò) 5m， 拋填沙袋頂標(biāo)高視沖刷情況而定，防護(hù)厚度 ，坡度 1： 1。 防護(hù)區(qū)截面成梯型布置，底邊長(zhǎng) 5m，上邊長(zhǎng) 2m，湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第 3合同段 主橋 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案 36 沙袋提前準(zhǔn)備。 為提高拋填的準(zhǔn)確度，拋填作業(yè)盡量選擇在水流速度較小的時(shí)段進(jìn)行。 圍堰 防護(hù)拋填施工主要分兩次拋填，且拋填工作必須在圍堰定位施工完成后立即進(jìn)行。 第一次拋填為散拋，控制砂袋拋填厚度不超過(guò)設(shè)計(jì)防護(hù)厚度，每個(gè)拋設(shè)點(diǎn)須精確計(jì)算并控制砂袋量。 第二次為找平補(bǔ)拋。第一次拋設(shè)完畢后，對(duì)圍堰防護(hù)區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算補(bǔ)拋所需碎石量。再對(duì)局部厚度不夠的位置進(jìn)行補(bǔ)拋。 圍堰在使用過(guò)程中采取動(dòng)態(tài)防護(hù)，隨時(shí)觀測(cè)沖刷情況，如有沖刷及時(shí)防護(hù)。 圍堰基坑清理方式主要采用兩種辦法進(jìn)行，一是空氣吸泥機(jī)射水吸泥，二是采用長(zhǎng)臂挖機(jī)進(jìn)行挖掘施工。 1)、 射水吸泥法 鋼圍堰基坑清理 方式 采用 2臺(tái) φ 325mm 空氣吸泥機(jī) 進(jìn)行 ， 其結(jié)構(gòu)和工作原理見(jiàn)“ 、鋼圍堰輔助下沉” 章節(jié)。 2)、 挖掘法 采用兩臺(tái)長(zhǎng)臂挖機(jī) 直接 進(jìn)行挖掘 。長(zhǎng)臂挖機(jī)放置于浮船上， 浮船 頂面標(biāo)高為+，挖至泥面標(biāo)高為 +，所需挖機(jī)臂長(zhǎng)為 25m。 圍堰內(nèi)基坑清理至 +， 清基 完成后，需對(duì)清基后整個(gè)基坑頂面進(jìn)行高程測(cè)量，確定表面是否平整，并繪制測(cè)量地形圖 ， 最后派潛水工潛水進(jìn)行核實(shí)。 圍堰清理完成后，在基坑底部拋填兩層 30cm 厚 袋裝碎石 作為封底 砼 墊層。 湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第 3合同段 主橋 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案 37 2250+27 m施工水位+ 2 2. 5 m河床標(biāo)高+ 1 4. 9 m堰底標(biāo)高+4 . 5 m注水封底砼底標(biāo)高+ 4 . 8 m拋3 0 c m厚 袋裝碎石 、 鋼圍堰封底 、 封底混凝土計(jì)算 、 封底砼抗彎強(qiáng)度及握裹力計(jì)算 1） 、 設(shè)計(jì)條件 封底砼厚度： 護(hù)筒直徑： 混凝土干容重： 24kN/m3 混凝土浮容重： 14kN/m3 鋼筋混凝土容重： 25kN/m3 鋼材容重： 混凝土握裹力： 135kN/m2 封底砼強(qiáng)度等級(jí)： C25 2） 、 鋼套箱基本尺寸 壁體厚度 圍堰總高 24m 壁底外周長(zhǎng) 壁體內(nèi)周長(zhǎng) 圍堰外面積 湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第 3合同段 主橋 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案 38 圍堰內(nèi)面積 夾壁內(nèi)面積 護(hù)筒的總面積： 221 8 ( ) 2 .8 5 1 1 4 .84 m?? ? ?個(gè) 護(hù)筒的總周長(zhǎng)： 1 8 ( ) 2 .8 5 1 6 1m?? ? ?個(gè) 3）、 封底混凝土計(jì)算 ① 邊界條件 抽水時(shí)，封底砼已與套箱內(nèi)壁板及鋼護(hù)筒粘接在一起，取其邊界條件為固結(jié)約束。 ② 施加載荷 ③ 計(jì)算模型 應(yīng)用 Ansys 建立封底砼有限元模型，如下圖所示： ④ 計(jì)算結(jié)果 封底砼第一主應(yīng)力如下圖所示： 湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第 3合同段 主橋 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案 39 封底砼第二主應(yīng)力如下圖所示： 封底砼第三主應(yīng)力如下圖所示： 湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第 3合同段 主橋 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案 40 由以上 三圖可以看出，封底砼的最大拉應(yīng)力為 ，最大壓應(yīng)力為。 封底砼等級(jí)取 C25，其軸心抗壓強(qiáng)度為 MPa? ，軸心抗拉強(qiáng)度為 MPa? 。 故采用厚度為 等級(jí)為 C25 的封底砼能滿足抽水后的封底砼抗彎強(qiáng)度要求。 4）、 封底混凝土與鋼護(hù)筒握裹力計(jì)算 封底 混凝土 與鋼護(hù)筒握裹力 在套箱抽水而沒(méi)有澆筑承臺(tái)時(shí)最大。 各鋼護(hù)筒處的握裹力（取一半考慮）如下表所示： 序號(hào) 握裹力（ kN） 1 1592 2 2440 3 1598 4 2439 5 3912 6 2446 7 2568 湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第 3合同段 主橋 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案 41 8 4193 9 2562 由上表可以看出鋼護(hù)筒握裹力最大值為 4193kN。 1 3 5 1 3 5 ( 2 . 8 5 3 . 7) 4 4 7 0 4 1 9 3F A k N k N?? ? ? ? ? ? ? ?，所以封底混凝土握裹力滿足要求。 、 計(jì)算說(shuō)明及結(jié)論 1）、 計(jì)算說(shuō)明 ① 三向主應(yīng)力分別表示剪力為零的截面（即主平面）上的正應(yīng)力， S1 表示最大拉應(yīng)力， S3 表示最大壓應(yīng)力。就模型中的方位而言， S1 的主平面接近于垂直坐標(biāo)軸 Y 的平面， S3 的主平面接近于垂直坐標(biāo)軸 X 的平面。 ② 鋼護(hù)筒添加肋板后，由于 肋板厚度方向與外力方向垂直，考慮板厚很薄，故在握裹力計(jì)算中不應(yīng)考慮剪力和反壓力的增加。 2）、 計(jì)算 結(jié)論 主墩鋼圍堰封底混凝土強(qiáng)度等級(jí) C25。 主墩 封底混凝土 厚度 ， 底標(biāo)高 +，頂標(biāo)高 +，混凝土方量1792m3。 、 封底混凝土澆注工藝及流程 封底混凝土 采用 一次性澆 筑，方量為 1792m3。 在護(hù)筒上搭設(shè) 簡(jiǎn)易 操作平臺(tái)，混凝土 直接利用水上攪拌船 ，采用 1個(gè)大料斗和 6套 小 料斗配合導(dǎo)管進(jìn)行澆筑。先澆注圍堰上游，再澆注圍堰下游。 搭設(shè) 澆筑 平 臺(tái) 安裝 料斗 及導(dǎo)管 混凝土 生產(chǎn) 封底砼澆注 原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn) 配合比設(shè)計(jì) 湖南省長(zhǎng)沙至湘潭高速公路（復(fù)線）第 3合同段 主橋 鋼圍堰專項(xiàng)施工方案 42 圖 封底砼澆注施工流程圖 、