圍堰相關施工方案

2021-12-27 03:06:38 字數 4664 閱讀 4202

5.1 工程概況:

該橋位於r=17000m凸豎曲線上,其上部構造採用34×40m預應力混凝土簡支轉連續箱梁+(90.5+3×138+90.5)m變截面連續梁+9×40m預應力混凝土簡支轉連續箱梁;下部結構主橋及過渡墩墩身為鋼筋混凝土空心墩,引橋墩身為柱式橋墩,橋台為肋板式,基礎為鑽孔樁。

主橋墩採用群樁基礎,樁徑2m,計80根。引橋橋墩基礎為雙鑽孔樁基礎,樁徑1.8m,計164根,橋台為群樁基礎,樁徑為φ120cm,計24根。

全橋樁基共計268根。根根據現場實際測量放樣,主線橋梁36#、37#墩基礎位於水中。針對以上現場實際情況,主線橋36#墩、37#墩採用雙壁鋼圍堰的施工方案,採用旋轉鑽施工。

陸地鑽孔樁採用旋挖鑽及旋轉鑽施工。

5.2 水中樁施工方案

5.2.1 施工便橋及平台

為滿足主橋36#墩、37#墩兩個深水墩的施工需要,分別在江的南北兩岸各搭設80公尺和120公尺施工便橋,在兩個墩位處分別搭設施工平台。便橋和平台均採用鋼管樁作為支撐,軍用梁作為主梁,上鋪鼓形木作為面板。為了節約施工工期,確定冬季在冰上直接進行施工。

根據以往的冰上作業施工經驗,當松花江冰面厚度達到40cm時,就可以滿足施工需要。為了保證江面的冰層的穩定,組織人力對便橋及平台的平面位置進行提前清理江面積雪。

龍門吊搭設—根據實際施工需要,此工程需兩台龍門吊,為了節約成本及安全需要,必須貫穿江面。首先在兩岸便橋部位鋪設通長枕木兩道,間距為50cm,在其上墊上鋼軌且固定,作為施工所用龍門吊的軌道。

鋼管樁施工—鋼管樁採用全站儀在冰上直接定位,人力鑿冰孔,要求偏差在5cm以內,採用龍門吊吊鋼管入冰孔,垂直放入江中,後接長至江底;至江底時須用測量儀器測量鋼管的垂直度,滿足要求後,採用30噸振拔樁錘進行擊入,直至達到設計承載力要求。施工圍堰導向鋼管樁時,必須保證其孔位偏差在3cm以內,且垂直度在1度以內。便橋和平台的搭設所採用的各類構件的加工及焊接施工均在現場搭建的暖棚中進行,確保加工質量。

軍用梁施工及橋面、平台面鋪面—作為主梁的軍用梁在岸上拼接後,北岸江邊部分採用吊車和施工用龍門吊配合吊裝,江中部分及南岸部分直接採用兩台龍門吊配合運輸和吊裝。施工過程中盡量避免吊車及其它大噸位車輛上冰,保證施工安全。在加固完軍用梁後,組織人工在梁上鋪設14×14cm鼓形木作為面板,並隨後對其進行加固處理。

其相關施工圖詳見後附圖。

5.2.2 水中墩雙壁鋼圍堰施工

1、雙壁圍堰的設計

圍堰的設計本著受力條件好、穩定性強、方便施工、節約材料的原則進行設計。根據36號墩、37號墩承臺的尺寸和形狀,經過多個方案的比較最後設計成內徑16.8公尺、外徑19.

2公尺的雙圓形結構(如圖5-2-1)。即充分發揮了圓形結構受力條件好的特點,又最大限度的節省了材料。在承臺和墩身施工完成後抽乾圍堰壁倉內的水,利用圍堰自身的浮力對其進行**。

圖5-2-1 雙圓形鋼圍堰

2、雙壁圍堰的加工、拼裝

圍堰分塊根據設計圖紙在工廠中加工,按互換件和對號入座的辦法製成塊件,經加工廠質檢人員進行檢查合格後,吊至運輸車,且對其進行加固處理,避免在運輸過程中導致塊節變形;運至工地後,經施工現場質量檢查員進行檢查合格後方才進行卸車進行吊裝拼裝。

由於雙壁圍堰施工週期較長,將其分冬季和夏季施工。

冬季施工時,可採用人工在冰上拖至墩位處進行現場拼裝;各節、塊之間先利用已施工完畢的水上平台掛倒鏈將其吊裝到位,再對其進行點焊固定,經測量人員檢查合格後,再進行下一道焊接工序。在墩位處設跨施工平台龍門吊對組裝後圍堰翻身,盡量避免立焊或仰焊,現場搭設施工大棚,保證焊接質量。

夏季施工時,將圍堰製作塊直接運至工作平台上,採用吊車配合人工進行拼裝,到位後對基進行點焊固定,特別與下層圍堰連線處,必須保證上下壁面錯位在規定要求2mm以內,若不滿足要求的,要求進行糾正再進行點焊。同樣經測量人員檢查合格後,再進行下一道焊接工序。

焊接後的檢查工作:圍堰內外壁進行滿縫施焊,確保無焊傷、無漏焊、無砂眼。鋼板與角鋼水平杆的焊縫長度,大於100mm,間距不大於80mm。

角鋼骨架的焊接進行滿焊,在骨架塊的外壁板上,焊接吊環,組裝成型後對圍堰尺寸、高度、傾斜角以及焊質量進行檢查驗收,並作漏水試驗確保不漏水。

3、雙壁圍堰下沉

在施工平台的軍用梁上固定16個10t倒鏈,用於固定已拼裝好的圍堰懸浮於水中,在圍堰入水前先根據施工圖在冰面上圍堰的上下游分別打入導向鋼管樁,使圍堰入水位置準確並能夠抵抗水的衝擊。圍堰下放到水面以上位置處固定倒鏈使其處於懸浮狀態,然後再拼裝第二節圍堰,第二節圍堰和第一節圍堰加固好以後再繼續下放,當不下沉後在圍堰的雙壁間對稱注水使其下沉。下沉過程中,始終保持圍堰的水平,水平不允許超過5度;下沉至施工要求深度後,用倒鏈對其進行固定,進行下一層圍堰的拼接的施工。

圍堰下沉著陸河床後暫不再下沉圍堰,把圍堰和導向鋼管樁固定將懸掛倒鏈鎖死。開始進行鑽孔樁施工,待承台內鑽孔樁全部完成後再採用吸泥法下沉圍堰達到設計位置。

4、圍堰封底

圍堰下沉完畢,對圍堰內河床按方格網座標分區域逐塊吸泥,將泥砂清理乾淨,由潛水員下水逐塊、逐片檢查,測量標高達到施工要求後,方能澆注水下封底混凝土。在各階段施工時均要注意圍堰內外的水面高差平衡,防止出現翻砂現象。封底前由潛水員對承臺的各樁樁頭進行清理確保封底混凝土和樁基良好連線,增強封底混凝土的抗壓能力減少封底混凝土的厚度。

確定單導管首批混凝土量:

漏斗和儲料斗的容量(即首批混凝土儲備量)

應使首批灌注下去的混凝土能滿足導管初次

埋置深度的要求。如右圖所示,鑽孔灌注樁漏

鬥和儲料斗最小容量可參照下式計算。

v≧πd2h/4 + (hc/3)πd2/4

式中:v-首批混凝土所需數量,m3;

h-井孔混凝土面高度達到hc時,導管內混凝土柱平衡導管外水(或泥漿)壓所需要的高度,即h≧hwγw/γc ,m

hc—灌注首批混凝土所形成混凝土圓錐高度, m;

hw-導管底到水面高度,為(h0-0.4)m;

d- 首批封底混凝土形成錐圓直徑,通常取5~6m;

d- 導管直徑,m;

γw—水容重,取10kn/m3

γc— 混凝土容重,根據試驗室試驗取,一般取24kn/m3

h0-水面到圍堰底高度,m

經計算,選37#最深水位17m,導管直徑為0.3m,首次形成混凝土底圓直徑為5m,則首批混凝土方量6.36m3,可滿足施工需要。

確定封底混凝土厚度其標號:

用滲流理論來驗算砂性土層基底的穩定性:當圍堰基底為砂性土層時,即可用其所長圍堰內外的水頭高差和土面高差來驗算基底土層的穩定性。由於此施工方案中,圍堰壁是直接打入承力層的,土面高差所帶來的壓力差最大值為5m,考慮水頭差所帶來的壓力差即可。

在施工後封底混凝土後,鑽孔樁提供一部分抗拔力,在驗算過程中,為了更安全,不考慮鑽孔樁提供給基底的抗拔力的影響,故其結構如下圖所示。

當堰內外水壓力差為hw時,安全係數應大於1.25,即:

f=γshs/(γwhw)>1.25

式中:γs---堰內基底土飽和容重

hs---堰內基底土厚度

γw---水容重

hw---水頭差,內外水頭高差取最大值14m

基底土採用混凝土進行封底,其容重為240kn/m3,砂的容重為20 kn/m3。則要達到安全要求,其最小封底混凝土厚度hs=1.25×(10×14+20×5)/240=1.

25m,故封底混凝土厚度超125cm時,其基底土層就達到穩定。

封底混凝土的具體強度要根據其抗折強度進行具體計算而定。

封底混凝土受力可簡化為四邊簡支的面板

根據最大彎矩公式查得,最大彎矩係數為mx0的係數為0.0829,圍堰內封底混凝土所需最大抵抗彎矩

mx=0.0829×k×p×lx2=0.0829×10×10×14×14.12=23074kn·m

砼所需抗折強度σ=mx/w=23074/5.287=4.3mpa

式中w=bh2/6=14.1×1.52/6=5.287m3

根據試驗資料查得,封底砼標號c20就可以達到施工要求。

施工封底混凝土時,根據上述計算結果,為了安全起見,採取用2m厚的c20砼對圍堰進行封底。

施工措施:

經計算圍堰的最小封底混凝土厚度為2公尺,採用多次性布設導管法,如下圖所示,為了確保封底混凝土的質量,每個承臺單側同時布置14根導管,由外圈向中間、地形上從低處往高處的順序剪球。灌注前,派專人檢測儲料情況、導管下放情況,在後的施工中要隨時檢測報告。灌注過程中,要設專門班組來控制混凝土澆注的高差,密切注意混凝土的擴散,不允許先剪球的導管混凝土擴散到未剪球的導管位置;在導管澆注混凝土時,嚴格防止附近未澆導管進入混凝土,導管停注間隔時間不宜≥30min。

灌注一次灌注到位,封底後採用長軸振搗棒對底層混凝土進行整平振搗。澆注時,控制混凝土高差小於1m,澆注完畢,總體平面控制高差應小於50cm。封底混凝土採用c20水下混凝土,適量加入緩凝劑,坍落度控制在18-22cm。

混凝土在拌和站集中拌製,幫浦送至導管的料斗。封底混凝土頂面標高與承檯底標高平齊。

5.2.3 施工便橋平台及圍堰的防冰排措施

松花江大橋橋址上游共有5座橋,這5座橋的最大孔徑為90公尺,本橋的最大孔徑為138公尺,距濱北鐵路橋僅2公里,且橋位處主河道較寬近400公尺,大面積冰排都可以平穩通過,所以本橋位處的防冰排壓力並不是很大。但防冰排工作也不可忽視,在便橋各墩位及圍堰的上游均要採取必要的防冰措施。

施工過程中在流冰期(每年的4月1日至4月20日)派專人密切觀察流冰情況,並在上游架設過江纜繩用於導向小船人工疏導冰排,同時準備小型炸藥包如發現過大冰塊或發生冰排擁塞河道時可在冰面進行爆破。

合理確定便橋平台平面標高(橋面及平台頂面標高117,主梁底標高115,現有冰面標高111.5)確保冰排不會在便橋主梁下能順利通過不發生擁堵。在便橋每個墩及圍堰的上游布設鋼管樁分別和便橋墩及圍堰相連,成三角形布置,打入河床4公尺深,在冰面以上作可靠連線,以防冰排或汛期漂浮物撞擊便橋墩樁。

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