顧 壘(中鐵建四川簡浦高速公路有限公司,四川眉山620000)
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雙壁鋼圍堰在水下基礎(chǔ)施工中的應(yīng)用分析
顧壘(中鐵建四川簡浦高速公路有限公司,四川眉山620000)
雙壁鋼圍堰具有結(jié)構(gòu)簡單、可重復(fù)利用、成本低下的特點,因為被廣泛的運用在橋梁結(jié)構(gòu)的水下基礎(chǔ)施工中。在橋梁水下基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工中,必須要精心組織施工,對施工過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制,從而保證施工質(zhì)量。本文主要根據(jù)實例闡述了雙壁鋼圍堰在橋梁水下基礎(chǔ)施工中的運用。
雙壁鋼;圍堰;橋梁;水下;基礎(chǔ)
隨著我國公路事業(yè)的快速發(fā)展,橋梁建設(shè)事業(yè)也在蓬勃發(fā)展中,水下基礎(chǔ)施工也變得越來越重要。雙壁鋼圍堰是水下基礎(chǔ)施工中常用的一種圍水結(jié)構(gòu),可以起到有效的防水和防土作用。近年來,雙壁鋼圍堰技術(shù)被越來越廣泛的運用在水下基礎(chǔ)施工中,給施工帶來了諸多的方便。
本工程為某大橋15#~20#墩鋼圍堰制作安裝及拆除工程,根據(jù)地質(zhì)勘察資料可得出橋墩基礎(chǔ)澆筑設(shè)計采用下埋式承臺式結(jié)構(gòu),主橋共有承臺共6個,樁84根 (樁徑均為2500mm)。承臺及圍堰的平面布置如圖1,承臺高6.5m,承臺底標(biāo)高5.0m,封底混凝土底標(biāo)高3.0m。承臺封底混凝土強度為C20,單個承臺封底混凝土方量約1600m3。
圖1 鋼圍堰平面布置圖
雙壁鋼圍堰由面板、圍堰內(nèi)角鋼桁架、內(nèi)支撐等組成。雙壁鋼圍堰平面內(nèi)空尺寸橫向與承臺設(shè)計尺寸相同,在澆筑承臺混凝土?xí)r作為外模板;縱橋向兩側(cè)采用支模方法。套箱頂高程控制在+19.00m。鋼圍堰采用雙壁結(jié)構(gòu)。壁板高度為16.5m,內(nèi)外壁板間采用角鋼絎架連接,接縫間用δ=1cm厚止水膠皮止水,保證套箱壁板有足夠的防滲水能力。鋼圍堰內(nèi)外壁間距按1.5m設(shè)計,面板均采用6mm鋼板,分上下兩節(jié)設(shè)計,第一節(jié)(下節(jié))采用雙壁結(jié)構(gòu),高度為12.5m(含刃腳高度),第二節(jié)(上節(jié))采用單壁結(jié)構(gòu),高度為4m。
2.1面板
鋼圍堰側(cè)壁采用12.5m雙壁結(jié)構(gòu)+4m單壁結(jié)構(gòu),面板為δ=6mm,橫肋為∠75×8槽鋼,沿面板縱向從下至上每隔30cm布置一層;豎肋為∠75×8,沿面板橫向每間距30cm布置一根,內(nèi)支撐桁架采用2∠125×10槽鋼,桁架連接。鋼圍堰壁體由10片可拆裝的側(cè)壁組成,側(cè)壁之間連接采用全焊縫連接。為了調(diào)節(jié)水位變動時浮托力的影響,在套箱側(cè)壁上設(shè)2個連通器。如圖2為鋼圍堰側(cè)模示意圖。
圖2 鋼圍堰側(cè)模示意圖
2.2支撐桿
在鋼圍堰內(nèi)設(shè)置了三層內(nèi)撐,內(nèi)撐設(shè)置在模板+16.00m、+ 12.50m、+8.50m標(biāo)高處,材料為φ820×8mm和φ609×12mm鋼管。撐桿主要起加強鋼圍堰的強度和整體剛度的作用。
2.3拼裝用鋼吊桿
鋼圍堰在臨時棧橋拼裝好下放時,自身重量由φ32mm精軋螺紋鋼吊桿承受,一個墩總計12根,每根長12m。鋼吊桿在鋼圍堰組裝完成下水、注少許水調(diào)節(jié)平衡后拆除。
3.1鋼圍堰制作
鋼圍堰模板先在場地精確放樣,確保側(cè)模外形尺寸的精確,再進(jìn)行單塊模板加工。焊接時先鋪設(shè)鋼板,再在其上鋪設(shè)骨架并焊接,最后將面板與骨架焊接成整體。加工焊接方法采用從中間向兩頭對稱焊,面板板縫采用逐步退焊法,間斷焊接以防變形。加工時應(yīng)保證加工精度和外形尺寸。焊接要滿足設(shè)計、焊接規(guī)范和水下結(jié)構(gòu)物擋水要求,焊縫高度不小于最小板厚。邊肋δ=12mm鋼板與面板接觸要滿焊,以滿足防滲水要求;縱橫肋骨架網(wǎng)格內(nèi),面板與型鋼接觸的每一條縫至少施焊兩處,每條焊縫長不少于2cm。
3.2運輸
鋼圍堰單塊模板尺寸最大2.1m×6.5m,模板用平板運輸車運到臨時拼裝碼頭上組裝。運輸中要注意沿路障礙物的影響。模板上設(shè)置吊耳,為防止模板變形,采用四點吊。不允許在模板背帶型鋼上直接氣割吊孔。
3.3鋼圍堰拼裝
鋼圍堰之間用全焊縫連接。安裝時應(yīng)注意先安裝短邊(被包模板),然后安裝長邊側(cè)模。側(cè)模分塊安裝時應(yīng)設(shè)臨時鋼支撐,保證拼裝穩(wěn)固及安全。拼裝中必須嚴(yán)格按鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程操作,滿足止水要求。鋼圍堰拼裝時,鋼圍堰下方設(shè)置了12根φ32精軋螺紋鋼吊桿承重的拼裝臺座桁架,精軋螺紋鋼兩頭用YGM32螺母錨固,螺母下設(shè)置δ20mm厚墊板,在安裝中注意使每根螺紋鋼筋凈長一致。在施工中要注意對精扎螺紋鋼的保護(hù),嚴(yán)禁點焊氣割損傷精扎螺紋鋼。拼裝過程中,要求隔艙板對齊,各相鄰水平環(huán)形板對齊,上下不能對接焊時,可采用搭接焊或貼板焊接,但必須滿焊,并保證水密。所有壁板和隔艙的工作焊縫,必須滿足滲透要求,并對不合格的焊縫,要求修補直至合格為止。
鋼圍堰組拼采用臨時拼裝碼頭實現(xiàn),臨時拼裝碼頭起到了組拼及下水的作用。臨時拼裝碼頭采用主通道84m×8m,輔助平臺39m×8m+39m×12m+39m×8m,平臺間距離為27m,拼裝臺座懸吊系統(tǒng)的立柱鋼管間距為24m。鋼圍堰拼裝完成后,下放吊桿,調(diào)節(jié)鋼圍堰至自平衡狀態(tài),使其自重平衡浮在水上,然后利用事先焊好的吊環(huán),利用駁船托運套箱至承臺位置。
3.4鋼圍堰就位下放施工
為了保證鋼圍堰下放的平面位置和垂直度,在鋼圍堰四角搭設(shè)輔助樁作為導(dǎo)向裝置以保證鋼圍堰下沉的平面位置,如下放過程中有偏位,可通過手拉葫蘆調(diào)整平面位置。套箱下放到位后,利用低水位將鋼圍堰側(cè)壁與輔助樁牢固焊接以固定平面位置,防止鋼圍堰因汛期水位漲落或水流力影響而移位。為保證鋼圍堰能順利下放就位,在套箱下放前對鋼護(hù)筒、鋼管樁的外圍周邊情況進(jìn)行探測,以檢查是否還存在妨礙鋼圍堰下沉就位的障礙物。探測內(nèi)容包括鋼護(hù)筒、鋼管樁的外壁及沉放范圍內(nèi)的水下河床情況。鋼圍堰沉放范圍內(nèi)的水下情況由潛水員探摸檢查。鋼圍堰采用2個卷揚機和兩艘駁船下放。鋼圍堰下放采用輔助鋼管樁上架設(shè)橫梁,橫梁上千斤頂頂升回縮的方法進(jìn)行下沉,每次下放行程嚴(yán)格按15cm控制。
3.5圍堰接高、下沉
圍堰下水后,用牽引船將圍堰拖到樁位處,開始注水下沉。圍堰的橫橋向由導(dǎo)向船的主錨和尾錨調(diào)節(jié),圍堰的順橋向定位由導(dǎo)向船上的邊錨及岸上的地錨來實現(xiàn)。圍堰底節(jié)在水中保持穩(wěn)定后,準(zhǔn)備接高第二節(jié)圍堰,在首節(jié)圍堰頂向下150cm左右位置制作焊接平臺。圍堰接高利用浮吊逐塊對稱安裝來實現(xiàn)。在鋼圍堰拼裝第二節(jié)的同時進(jìn)行各錨的拋置,并為鋼圍堰進(jìn)行粗定位,第二節(jié)圍堰拼裝完成后,繼續(xù)向圍堰井壁內(nèi)均勻灌水,使之下沉。隨時調(diào)節(jié)圍堰柔性支撐,始終使圍堰和導(dǎo)向船處干相對穩(wěn)定狀態(tài)。將圍堰接高著落河床。接高時必須保證上下節(jié)鋼圍堰的豎直。
3.6封底混凝土施工
鋼圍堰封底混凝土厚度2.0m,鋼圍堰封底混凝土方量約1600m3。封底混凝土采用C20水下混凝土。采用左中右處中心集料斗澆注封底混凝土,封底混凝土澆筑順序為:從一端向另一端采用階梯推進(jìn)法進(jìn)行施工。采用剛性導(dǎo)管法澆注水下封底混凝土?;炷敛捎脭嚢枵炯袛嚢韫┝?,混凝土攪拌運輸罐車運料至現(xiàn)場,在利用兩臺汽車泵分別在兩側(cè)支棧橋上泵送混凝土至料斗進(jìn)行封底施工。首批混凝土采用拔塞法施工,封口前,應(yīng)先檢查導(dǎo)管底口與基底面是否有30~40cm的空隙。導(dǎo)管上設(shè)置一個擋板,內(nèi)放置一個皮球,以保證混凝土下落時不離散。為保證第一次澆筑時能夠?qū)?dǎo)管底口埋住,漏斗內(nèi)提前下至少2.0m3混凝土。首批混凝土灌入后連續(xù)不間斷灌入直至到達(dá)設(shè)計標(biāo)高。封底混凝土施工時,作好測深工作并做好記錄,同時每根導(dǎo)管封口結(jié)束后應(yīng)及時測量其埋深與流動范圍,并作好詳細(xì)記錄?;炷翆?dǎo)管封底從下游側(cè)向上游側(cè)推進(jìn),當(dāng)某一處封底混凝土達(dá)設(shè)計標(biāo)高后,在進(jìn)行其相鄰導(dǎo)管封底時,先測量待封導(dǎo)管底口處的混凝土頂標(biāo)高,根據(jù)測量結(jié)果重新調(diào)整導(dǎo)管的懸空高度。導(dǎo)管封底完成后,及時補料,同一導(dǎo)管兩次灌入混凝土的時間間隔控制在30min以內(nèi)。封底混凝土厚度2.0m,為保證導(dǎo)管有一定埋深,混凝土灌注順利時,一般不隨便提升導(dǎo)管,即使需要提管,每次提升的高度都嚴(yán)格控制導(dǎo)管的埋深不小于50cm。灌注過程中根據(jù)灌注量,每隔一定時間測一次標(biāo)高,以指導(dǎo)布料,使混凝土均勻上升?;炷翝仓R近結(jié)束時,全面測出混凝土面標(biāo)高,根據(jù)測量結(jié)果,對混凝土面標(biāo)高偏低的測點附近的導(dǎo)管增加灌注量,直至所測結(jié)果滿足要求。當(dāng)所有測點的標(biāo)高滿足控制要求后,結(jié)束封底混凝土灌注。封底過程中鋼套箱側(cè)模上的連通器應(yīng)打開,保證鋼套箱內(nèi)外水位差基本一致,保證封底混凝土不受水頭壓力作用而破壞。
隨著我國橋梁建設(shè)行業(yè)的快速發(fā)展,越來越多的大跨度橋梁開始建設(shè),因為這些橋梁都是建設(shè)在深水中,故而要求大尺寸的承臺,雙壁鋼圍堰因其具有較多的優(yōu)勢被運用在橋梁水下基礎(chǔ)施工中。上文主要根據(jù)實例闡述了雙壁鋼圍堰的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工要點,希望能夠為其他類似工程的鋼圍堰施工提供一些依據(jù),同時也希望對我國鋼圍堰技術(shù)的發(fā)展也能有一定的借鑒意義。
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2016-3-8
U445.55+6
A
2095-2066(2016)10-0204-02