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紧临既有线深水基础双壁钢套箱下沉施工工法文本.doc

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既有 深水 基础 钢套 下沉 施工 法文
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1紧临既有线深水基础双壁钢套箱围堰下沉施工工法中铁十二局集团有限公司 中铁十二局集团第七工程有限公司陈济洲 陈谦 秦涛涛 刘伟 1. 前 言石长铁路增建二线沅江特大桥位于既有桥梁下游,常水位水深 21m,新桥与既有桥梁线间距 17m,新桥承台与既有桥沉井基础净间距 3.75m。受新建桥梁上游有既有桥、下游搭设有栈桥,施工场地及作业空间受限的影响,如果先进行钢套箱围堰施工,导向定位抛锚船无法作业,定位锚桩无法布设,无法进行钢围堰下沉的导向和定位。施工中,我们采取“先成桩、后围堰”的方法,利用钻孔桩钢护筒及钢围堰内部导向装置进行导向定位,完成钢套箱下沉,圆满解决了施工技术难题,安全顺利完成了双壁钢套箱围堰施工,取得了良好的经济效益和社会效益,经总结形成本工法。此工法中自行设计发明的定位导向装置已授权获得实用新型专利(专利号:201120165591.X) 。2011 年 12 月 8 日,该工法经山西省建设厅鉴定,关键技术达“国内领先”水平。2.工法特点2.1“先成桩、后围堰”的方法,解决了在施工场地及作业空间受限情况下,先进行钢套箱下沉施工,导向定位抛锚船无法作业,定位锚桩无法布设的难题。2.2 采用大型浮吊吊装进行钢套箱围堰下沉作业,采用自行设计发明的深水钢围堰下沉定位导向装置进行导向与定位精度控制,与常规在钢护筒上焊接牛腿进行钢套箱拼装及导向下沉的方法相比,提高了钢套箱下沉导向定位精度,降低了安全风险,提高了施工工效。3.适应范围本工法适用于各类深水基础钢围堰的下沉施工,尤其是在施工场地受限的情况下,更具优越性。24.工艺原理1、先成桩、后围堰的方法,通过先搭设栈桥和水上作业平台进行钻孔桩施工,桩基完成后拆除水上施工平台。采用驳船搭建临时施工平台拼装底节钢套箱,通过大型浮吊吊装钢套箱下沉,利用套箱围堰底部封闭的自浮能力,在底节自浮平衡的情况下逐节加高钢套箱,吸泥使钢套箱下沉到位。2、通过在钢套箱内壁按四周钢护筒数量对称安装下沉定位导向装置,使导向装置的滚轮导向系统与桩基钢护筒之间形成球面滚动接触,进行钢套箱下沉定位与导向控制,保证钢套箱围堰下沉定位精度。5. 施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程5.1.1 施工工艺流程见图 5.1-1。图 5.1-1 施工工艺流程图驳船平台搭设、河床平整流器底节钢套箱拼装套箱内部定位导向装置安装底节钢套箱浮运到位整体起吊下沉底节钢套箱加高、内支撑焊接吸泥下沉检 查钢套箱分块制作钢套箱胎模制作35.2 施工操作要点5.2.1 双壁钢套箱围堰制作1、双壁钢套箱围堰设计双壁钢套箱围堰设计须考虑地质、水文条件、河床标高和承台底标高、钢套箱围堰运输方式、浮吊起重能力、下沉施工工艺等因素,综合确定尺寸、高度。为便于调整围堰下沉的施工偏差,一般将钢套箱分为若干个封闭的隔水仓。2、双壁钢套箱围堰加工 (1)单块钢套箱围堰加工流程图见图 5.2.1-1。(2)单块钢围堰拼装完成后,吊运至加固区进行加固。加固后完成,运至存放区,分类编号存放。 5.2.2 搭设驳船施工平台、平整河床1、根据钢套箱平面尺寸及重量搭设驳船平台。驳船与驳船的中心间距为钢围堰的长度,驳船用贝雷梁进行连接加固,贝雷梁上方铺工字钢和钢板,作为钢套箱拼装平台。2、根据潜水员水下探摸情况,结合水下地形确定整平高程,一般情况下,河床高出部服分可采用真空提升法,低洼部分采用抛填沙袋法,通过潜水员在水下进行整平。如遇河床存在障碍物等特殊情况,采用抓斗船、水上长臂挖机、浮吊等设备进行清理,平整河床。5.2.3 拼装底节钢套箱拼装前,用全站仪在驳船平台上将底节钢套箱围堰进行放样,驳船平台停靠在栈桥下游。底节第一块钢围堰用平板车通过栈桥运输,用履带吊吊装至驳船平台,粗定位,用槽钢支撑。底节第二块钢围堰用浮吊进行吊装,调整位置与第一块对正后进行焊接,之后按此方法进行底节第三块、第四块钢围堰拼装焊接。然后运用千斤顶,配合定位槽钢进行精准定位后,全面焊接加固。待第一节钢套箱在驳船平台上拼装完成后,进行水密性试验。45.2.4 安装定位导向装置图 5.2.1-1 单块钢围堰加工流程图1、定位导向装置包括装设于钢套箱内壁上的固定系统,以及固定系统上与桩基钢护筒滚动接触的滚轮导向系统。隔舱板加强板安装拼装下一桁架竖向加劲角钢安装水平加劲肋板安装加壳板单块钢套箱拼装完成单块钢套箱桁架拼装完成循环隔舱板加强板安装隔舱板安装桁架胎具制作弦板定位桁架制作分块胎具制作拼装单个桁架52、在套箱四周壳板内壁安装导向定位装置,该装置按钢护筒数量在套箱内侧对称安装。见图 5.2.4-1。图 5.2.4-1 定位导向装置安装示意图5.2.5 底节钢套箱运输及起吊下沉1、底节钢套箱在驳船上拼装完成后,用船运至栈桥上游侧。套箱上共设八个吊点,吊点设在隔仓板上,隔仓板焊接钢板进行加强。2、采用 350t 浮吊进行整体吊装,浮吊停在栈桥下游。起吊时,使钢套箱底节离开驳船船面 0.10m 左右并观察 10 分钟,如无异常情况,起吊至一定高度,调整套箱平面位置,使套箱内部四周定位装置的定位轮与钢护筒中轴线对正,通过定位轮导向使套箱保持平稳下沉,直到浮力与重力平衡为止。下沉过程中,通过浮吊等措施保证钢套箱的平衡、稳定。见图 5.2.5-1。350T¸¡µõ BA×½ÚÖÌÏä17m ãä½­Ö÷ºµÀË®Á·ÏòÔö¨µ¶þßú·ÇÅÐļÈÓãˮ̹«Ê©¹¤²´¬Æ̨¸Õ»钢 套 箱 钢 护 筒定 位 导 向 装 置6图 5.2.5-1 底节钢套箱整体起吊下沉示意图5.2.6 钢套箱接高与内支撑焊接底节钢套箱下水至悬浮状态后,用浮吊和履带吊起吊第二节钢套箱。第二节钢套箱分 4 块对称拼装接高,以保持平稳性。如果接高过程中因不平衡荷载产生倾斜,通过吊车起吊调整或调整各隔水仓水重进行校正,确保钢套箱始终处于铅垂状态。在第二节拼装完后进行内支撑焊接。支撑材料采用槽钢并加设补强板。支撑位置设于隔舱板处,支撑布置成井字架,并在交汇处加设补强板。各支撑之间设置连接角钢。5.2.7 吸泥下沉钢套箱接高完成后,待其靠自重下沉到一定深度不再下沉时,通过向钢套箱双壁间注水、填砂等措施,增加钢套箱配重,使之下沉到河床一定深度。钢套箱内填充配重物时要保证配重均匀、套箱下沉均匀。待钢套箱底部刃脚进入河床后,套箱开始下沉缓慢直至不再下沉为止,在钢套箱内射水吸泥使其下沉到达设计标高。吸泥时,先将围堰顶面找平,再从围堰中心开始吸泥,逐渐向四周扩散,使中间形成锅底形状,直至刃脚。5.2.8 检查 1、钢套箱围堰吸泥下沉后,安排专业潜水员进行详细检查。如套箱底部与河床接触不密合,在刃脚内外抛填砂袋,防止水下封底混凝土时出现渗漏现象。2、套箱内封底区域用测绳进行检查,清理基底,保证砼封底厚度,完成后进行水下砼封底浇注。6. 材料及机具设备6.1 主要材料主要材料见表 6.1-1。表 6.1-1 主要材料表7序号 机具名称 规 格 备 注1 Q235 钢板 6mm 钢套箱壁板2 Q235 钢板 8mm 钢套箱壁板3 Q235 钢板 10mm 钢套箱隔舱板4 Q235 钢板 12mm 钢套箱隔舱板5 Q235 钢板 18mm 钢套箱弦板6 角钢 ∠100*63*6 钢套箱桁架7 角钢 ∠100*80*10 钢套箱桁架8 角钢 ∠125*125*10 钢套箱桁架9 角钢 ∠125*125*14 钢套箱桁架10 工字钢 25a 钢套箱首节拼装平台11 贝雷梁 321 型 钢套箱首节拼装平台6.2 主要设备及机具主要设备及机具见 6.2-1。表 6.2-1 主要设备及机具表序号 机具名称 规 格 单位 数量 备 注1 全站仪 2″ 台 1 测量放线2 水准仪 SDL30 台 1 标高测量3 靠尺 1m 把 1 水平、垂直检查4 钢卷尺 50m、5m 把 4 相对位置放样、尺寸检查5 钢板切割机 套 1 钢套箱钢板切割6 电焊机 24 台 1 钢套箱焊接7 吊车 20T 辆 3 吊运小型机具8 履带吊 50T 辆 1 辅助单块钢套箱拼装9 履带吊 80T 辆 1 辅助单块钢套箱拼装10 浮吊 100T 艘 1 单块钢套箱拼装11 浮吊 350T 艘 1 首节钢套箱下沉12 运输船 150T 艘 2 首节钢套箱拼装平台13 水泵 台 8 钢套箱注水下沉14 深井潜水泵 71 米扬程 套 2 冲洗泥沙15 空压机 12m³ 台 28序号 机具名称 规 格 单位 数量 备 注16 抽砂泵 Φ219 套 2 现场自制17 重潜 12 螺栓 套 2 带空压机皮管一套7.质量要求7.1 质量标准7.1.1 双壁钢套箱围堰拼装允许偏差和检验方法见表 7.1.1-1,表 7.1.1-1 双壁钢围堰拼装允许偏差和检验方法序号 项 目 允许偏差 检验方法1 井箱平面直径 ±d/800 尺量检查不少于 5 处井箱相邻点高差 10mm2 顶平面相对高差全节围堰最大高差 20mm尺量检查7.1.2 双壁钢套箱围堰就位允许偏差和检验方法见表 7.1.2-1。表 7.1.2-1 双壁钢围堰就位允许偏差和检验方法( h 为围堰高度,单位为 mm。 )序号 项 目 允许偏差 检验方法1 围堰倾斜度 1/502 围堰顶、底面中心位置 h/50+250mm3 平面扭角 2°测量检查7.2 质量控制7.2.1 所有材料必须符合设计要求和国家现行标准。钢围堰加工质量按《钢结构工程及验收规范》进行检查验收,所有焊缝进行水密试验检验;7.2.2 底节钢套箱吊点须进行设计,对卸扣直径、钢丝绳进行检算。7.2.3 往钢套箱壁板间注水时,两相邻隔仓间水位差不得大于 2.5m。7.2.4 钢套箱下沉到位后,安排潜水员对刃脚进行检查并用砂袋堵漏,确保封底混凝土浇筑时不渗漏。8. 安全措施98.1 所有特种作业人员须持证上岗,进入现场的所有人员须穿救生衣、防滑鞋,佩戴安全帽;8.2 钢套箱起吊前所有机械设备必须进行检查,不准带病作业。8.3 钢套箱下水时要有专人指挥浮吊,起重时注意底节钢套箱各吊点受力均匀,须有专人指挥。8.4 在大风气候条件下不得施工,底节钢套箱下沉前须与当地海事部门进行联系沟通,确保施工安全。8.5、钢套箱在配重下沉和内部吸泥下沉过程中,易因各种不均匀、不平横因素使钢套箱产生倾斜现象。下沉过程中,要在钢套箱较高侧内部射水吸泥以纠正钢套箱倾斜的现象。8.6 临既有线施工时,按既有线施工安全管理有关法律法规及规定执行。9. 环保措施9.1 施工使用废弃物统一回收处理,不得丢弃在施工现场和河道中。9.2 在船上安装生活污水舱柜,定期将储集的生活污水运至陆地排放。9.3 按河道环境保护管理有关法律、法规及规定执行。10.效益分析10.1 采用本工法,解决了在施工场地及作业空间受限的情况下,先进行钢套箱下沉施工,导向定位抛锚船无法作业,定位锚桩无法布设的难题。10.2 与常规在钢护筒上焊接牛腿进行拼装及导向下沉的方法相比,采用本工法,完成一个墩位的钢套箱围堰施工可节约施工时间 10 天左右,提高了工效,降低了成本。10.3 采用本工法,通过下沉定位装置控制钢套箱下沉定位精度,相结于传统的采用 2-3 艘定位船进行钢套箱围堰下沉定位的方法,减少了劳动力投入,降低了安全风险,且操作方便,提高了导向定位精度。1011.应用实例 石长铁路增建第二线沅江特大桥跨沅江段 66#-69#墩为深水墩,常水位水深约 21m,承台尺寸为 15.5m*15.5m*4m,钢套箱加工尺寸为 15.8m*15.8m,最大钢套箱高度 22m。项目部采用本工法,自 2010 年 10 月开始至 2011 年 2 月止,安全顺利完成 4 个深水基础的钢套箱围堰下沉施工,期间未发生任何安全质量事故,下沉精度控制满足规范要求,施工工期较计划提前,受到了业主、监理的一致好评。
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