钢围堰封底混凝土计算和施工研究_文静

钢围堰封底混凝土计算和施工研究Study on Subsealing Concrete for Circular Steel Cofferdam提要：本文对钢围堰施工中封底混凝土施工环节进行研究，封底混凝土施工前要考虑不同水位条件，计算分析所需合理的封底混凝土量。

本文对混凝土浇筑施工流程作了详细分析，并对施工中技术难点及其它施工技术措施作了分析。

可对类似工程提供有益的参考。

关键词：、封底混凝土，钢围堰，验算，施工Abstract :The construction technology of subsealing concrete for circular steel cofferdam is anylised.Various water level should be considered before subsealing concrete pouring in order to compute the best quantity of concrete.Then the construction process is detaily described,and also the constrution difficulties and measurement are introduced.It can make effective suggestions for the similar constructions.Key words : subsealing concrete,circular steel cofferdam, checking computations, construction technology1、简介目前深水基础多采用钻孔灌注群桩基础，施工大多采用先下钢围堰后成桩或先成桩后下钢围堰两种施工方案。

根据钢吊箱使用功能，将其分为侧板、底板、内支撑、吊挂系统四大部分。

其中，侧板、底板是吊箱围堰的主要阻水结构。

围堰封底混凝土施工技术方案1 施工准备1.1河床平整及封底平台搭设1、河床平整围堰下放入土后，先派遣潜水员潜入水底观测河床地形，河床标高高于1060.688m处需进行吸砂处理；然后派遣潜水员配合抛填沙袋或铺设彩条布进行隔离处理，以减少封底混凝土浇筑时砂土上返混入混凝土中，有效保证封底混凝土的质量。

沙袋或彩条布满铺围堰内河床，高度以1060.888m控制，潜水员入水调整沙袋保证沙袋回填高度不高于设计高度。

河床平整后清理封底区域钢护筒外壁并焊接角钢，保证封底混凝土握裹力及抗剪性能。

2、封底平台搭设封底平台材料采用钻孔平台拆除的材料，封底平台在顶层内支撑的基础上搭设形成（封平台平面布置如下图所示)。

在内支撑上铺设 2 根36工钢支撑料斗，具体根据现场实际为宜。

在封底平台顶层铺设脚手板人行通道，并用铁丝绑扎牢固，两侧设钢管护栏，人行通道应连续相通。

在栈桥平台与封底平台之间适当位置设置 4 个上下斜梯供人员上下，栈桥平台、围堰顶、斜梯、封底平台之间通道应畅通，脚手板满铺，防护到位。

图4-1 封底操作平台平面布置图图4-2 封底操作平台立面布置图图4-3 封底平台类似工程照片1.2 测量准备在封底混凝土浇筑之前，现场应配备足够的测绳，提前校核其长度。

每个浇筑点及测点处平台标高应提前测出，作为测量混凝土面的依据，并用油漆标示在该处。

封底混凝土施工前，按每个布料点布设6个测点，负责该布料点浇筑范围内砼面的测量点。

浇注混凝土时作好测深记录，同时每根导管封底结束后应及时测量其埋深与流动范围，并作好详细记录。

1.3 首批混凝土方量首批混凝土方量计算简图见下图：图4-4 首批混凝土方量计算图式依据规范要求，首批混凝土方量按以下公式计算：V＝h1πd2/4＋Hc·πD2/3D：导管作用半径，取0m计算；ｄ：导管直径0.273m；Hc：首批混凝土灌注高度，按0.7m考虑（0.55m导管埋深），底口距河床表面15cm；ｈ1：围堰混凝土高度达到Hc时导管内混凝土柱与管外水压平衡的高度（m）：h1＝Hw×γw/γc＝Hw/2.4γw:围堰内水的容重，为10kN/m3γc：混凝土拌和物容重，按24kN/m3取值Hw：围堰内水面至首批混凝土锥体重心的高度Hw＝Ho－Hc/3Ho：围堰内水面（封底时考虑水位为+1071m）至封底混凝土顶面高度约8m。

钢板桩围堰水下混凝土封底技术摘要：钢板桩围堰是一种常用的水下围堰技术，可用于水下工程中的土方开挖和混凝土浇筑。

本文将重点介绍钢板桩围堰水下混凝土封底技术，包括其特点和施工方法。

通过对封底技术的详细描述，旨在提供给工程师和研究人员参考，以期在水下施工中取得更好的效果。

关键词：钢板桩围堰；水下；混凝土封底；特点引言在水利、海洋和土木工程等领域中，水下施工是一项具有挑战性的任务。

传统的施工方法往往需要排水工作，而这不仅费时费力，还可能对环境造成一定的影响。

因此，开发适用于水下施工的新技术是迫切需要的。

钢板桩围堰作为一种常用的水下施工技术，凭借其结构稳固、施工简便、适应性强等特点，成为了水下土方开挖和混凝土浇筑的重要工具。

而其中的水下混凝土封底技术更是在实践中被广泛采用。

1钢板桩围堰水下混凝土封底技术的特点钢板桩围堰水下混凝土封底技术是一种在施工过程中广泛应用的技术，它以其独特的特点在水下工程领域中得到了广泛的关注和应用。

这种技术通过在水下堆砌钢板桩，再施工水下混凝土封底，可以有效地实现水下施工的顺利进行。

钢板桩围堰水下混凝土封底技术的最大特点是其施工方式的灵活多样性。

不同于传统的水下施工方式，这种技术可以根据具体的施工需求和环境条件进行灵活调整。

施工人员可以根据具体工程情况选择不同类型和规格的钢板桩，并结合混凝土封底的施工工艺，有效地适应各种水下场地条件，确保施工的顺利进行。

该技术还具有良好的抗水压性能。

在水下工程中，水压是一个重要的考虑因素，而这种技术通过使用高强度的钢板桩和优质的混凝土材料，可以有效地抵御水压的作用。

通过合理的设计和施工，确保围堰结构的稳定性，防止水压对施工过程的干扰，提高施工的效率和质量。

此外在环保方面也具有独特的优势。

相比传统的水下施工方式，这种技术在施工过程中减少了对水体的污染。

钢板桩作为临时围堰，可以有效地隔离施工区域和水体，避免施工过程中废水、废渣等对水环境的二次污染。

同时，使用高质量的混凝土材料，可以减少对环境的影响，降低生态风险。

一、已知条件钢围堰自重 （KN）承台纵桥向宽度 （m）承台横桥向宽度 （m）封底砼底标高 （m）承台底标高 （m）承台第一层顶面标高（自下而上）承台第二层顶面标高钢护筒数量 （个）钢护筒直径 （m）封底喇叭口计算高度 （m）钢护筒与封底砼间摩擦系数 （KN/m2）承台砼的容许纯剪应力 （KN/m2）围堰外最高水位 （m）围堰外最低水位 （m）粘结力安全系数K二、计算第一层承台厚度： 1.5（m）第一层承台重量（KN）第二层承台厚度： 2.5（m）第二层承台重量（KN）封底砼高度：1.5（m）封底砼自重：（KN）封底砼与钢护筒及喇叭口之间的摩擦力F摩：（KN）高水位时水的浮力W高：（KN）低水位时水的浮力W低：（KN）围堰抽干水时的总重力G抽＝钢围堰自重+封底砼自重＝（KN）W-G＝（KN）围堰内灌注第一层承台时的总重力G灌1＝钢围堰自重+封底砼自重+第一层承台自重＝（KN）（KN）9有底钢围堰封底混凝土厚度计算80015.515.5-1-2.50.51413710062.5 ####> 1.3600696291.38829204210.539009.37515015.6251100 ####< 1.3107921263218639G 灌2＝G灌1+第二层承台自重＝（KN）G 灌2-W 低＝（KN）第一层承台纯剪力F 剪1：（KN）F+F ＝（KN）####< 1.33365427648####> 1.3116632130769。

91#钢围堰封底混凝土施工流程
一、抽砂
1、抄垫完后围堰里面整体抽砂，从中间向四周开始，分层吸砂，不能一次到位，每层控制在2m以内。

2、围堰边1.5m范围内标高控制在14.08，中间控制在14.28。

3、抽至设计标高后，潜水员下水逐个检查钢板桩、钢管桩、钢护筒根部，有沙土包围的要彻底清除至设计标高，保证封底混凝土浇筑顺利进行。

二、浇筑平台搭设
1、在不影响吸泥的情况下同时搭设封底混凝土浇筑平台。

2、依靠钢护筒及相应钢板桩或围檩搭设浇筑平台，浇筑平台要在同一个标高上。

3、用I20a工字钢搭设浇筑平台，大的骨架先安装好，准确定位好每个导管位置，在导管位置处用I20a工字钢做上下两层导向架。

4、准确测量导向架顶标高，根据标高计算所需导管长度。

5、安装导管，导管底距河床面为20cm,导管用牛腿固定在导向架上，上下两层。

三、水下混凝土浇筑
1、浇筑混凝土之前再次复核围堰底标高。

2、由低处向高处，然后向四周扩散浇筑。

3、两台泵车同时浇筑，一台停在小里程支栈桥，另一台停在主栈桥上，至少保证9台罐车连续供应混凝土。

4、首封混凝土保证导管底口埋深0.3m，后续导管底口至少埋深1m，根据导管埋深适当调整导管标高。

5、现场配备足够技术人员（至少4人）及时准确测量混凝土顶面标高及混凝土扩散情况，指导浇筑施工顺利进行。

6、现场生产管理人员协调好混凝土的及时供应，安排好各机械的配合。

钢围堰施工中承台封底混凝土厚度的验算在高速公路工程中的许多结构，如桥梁基础、墩台等，一部分位于江河、湖泊中，水中作业不可避免。

在其施工时，常采用围堰施工方法，但无论何种围堰，其都是为了止水，以实现承台在无水环境中施工，因此在施工中必须进行水中混凝土封底，再进行后续施工。

由于封底混凝土是一道重要的施工工序，数量较大，验算并合理地选择水下封底混凝土厚度，是保证施工质量、安全的重要环节。

1、封底混凝土厚度验算模型本次验算基于midas软件进行有限元求解，建立分析模型，钢材等相关参数的取值依据公路桥、钢结构等相关规范。

通过对封底砼不利工况下的应力和位移、抗浮稳定性验算，钢套箱各构件的应力、位移组合进行计算分析，确保各部位所受的力和位移都小于容许值，以保证封底砼能够满足要求。

2、工程实例2.1工程概况广东省江门市某西江特大桥为独柱双塔中央索面预应力混凝土斜拉桥，桥梁跨径为57.5+172.5+400+172.5+57.5m，桥长860m，桥宽40.8m。

桥址位于顺德远安与江门外海之间的西江主干流的微弯处，江面宽约860m。

根据施工计划，承台施工在12～4月份，施工处于低水位期间，根据水文资料，钢套箱设计时取最高设计水位取+3.00m，最低设计水位+0.29m进行控制。

主桥承台为整体式，尺寸为34.5m（横桥向）×24.5m（纵桥向）×6m（高度），矩形圆端形承台周边设置圆端尖角。

承台顶标高为+4.53m，底标高为-1.47m，基础采用29根梅花形布置的直径为2.5m的钻孔灌注桩。

主墩承台施工采用单壁有底钢套箱施工，结构尺寸为34.5×24.5m，封底混砼厚度为1.5（1.2+0.3）m，如图1。

钢吊箱顶、底标高：其顶、底标高分别按+4.93m、-3.58m。

设计C20封底砼轴心抗拉强度设计值为1.06Mpa。

2.2验证结果2.2.1封底混凝土受力和位移：主墩封底混凝土厚度为1.5m （1.2m+0.3m）分层浇筑.工况一：高水位+3.0m情况下，钢套箱内抽水完毕。

钢围堰封底混凝土抗浮,抗沉及强度验算
钢围堰是一种已广泛应用的工程结构，它由一系列钢桩和连接部
件组成，它能够起到隔离、疏导水流等作用，保护沿岸建筑和基础设
施的安全。

而钢围堰封底混凝土抗浮、抗沉及强度验算是其施工过程
中必须要重视的问题。

首先，钢围堰封底混凝土的抗浮和抗沉性是极为关键的。

在施工
现场，封底混凝土需要承受水压力的同时还要承受钢围堰的水平荷载，难度较大。

为了确保封底混凝土的抗浮性能，一般采用压实泥土来增
加底部重量，同时还会添加一些钢筋增强结构的抗拉性能，以承受极
限荷载。

为了保证混凝土底部的密实性，特别在浅海区需要采用潜水
员钻孔注浆加固工法，这样在保证混凝土承受极限荷载能力的同时，
更加保证了混凝土底部的密实性和不易流失。

其次，钢围堰封底混凝土的强度验算也是必不可少的。

施工中需
要根据混凝土抗压、抗拉强度等参数来计算混凝土封底是否能够承受
所需的荷载。

施工中应该根据混凝土的使用条件、材料强度等因素相
应调整配合比，最终确定混凝土的强度级别。

在施工过程中，要严格
按照实际荷载情况进行强度验算，确保混凝土的承载能力符合设计要求。

总之，钢围堰封底混凝土抗浮、抗沉及强度验算是决定其安全、
稳定性的重要因素。

在施工中必须严格按照设计规范和技术标准进行
设计和施工，确保钢围堰能够完好地发挥工程结构的功能。

同时，对
于类似的建筑工程，在实际中也应该积极探索更多科学、合理的施工
方法，以保证工程的质量和安全。

钢围堰封底砼检算（一）封底砼厚度验算抽水后，封底砼底面上作用的向上水压力： q=13.48（水压力）－(2.4×3.0)(砼重量)=6.28t/m 2按周边简支支承的圆板，承受均布荷载，板中心的弯矩［桥梁地基与基础397页］M=pa 2(3+μ)/16式中p=6.28t/m 2圆板上作用的均布荷载 a=11.8m(圆板的计算半径，取自刃脚斜面一半) μ=1/6（砼的侧向变形系数，即泊桑比） M=(6.28×11.82)(3+1/6)/16=173.06t .m根据《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》中6.1.13规定，水下封底混凝土的厚度，应按下式计算：t u h h =+ t h —水下封底混凝土厚度()mm ；M —每米宽度最大弯矩的设计值()N mm ⋅；b —计算宽度()mm ，取1000mm ；t f —混凝土抗拉强度设计值()2/N mm ；u h —附加厚度，可取300mm 。

则，0.3 2.67t u h h m ===实际工程封底混凝土的厚度取为3.0 2.67m m >。

（二）各种荷载 1、各种面积及体积①刃脚底围堰内面积f 1=π12.12 =459.96m 2②封底砼体积V 1=π(12.12-10.92)×1.3/2+π10.92×3=1176.2m 3 ③围堰内外壁空隙体积V 2=π(12.12-10.9 2)×11.3-173320/7850=957.7m 3④围堰内共12根φ1.8m 桩，钢护筒直径取2.2m ，其与砼接触表面积 f 2=π2.2×3×12=248.8m 22、浮力F= f 1γ水h=459.96×13.48=6200t3、抗力①钢围堰重力含壁内砼(浇注至承台底标高砼重量) P 1=340(围堰)+480(壁舱内砼)=820t ②封底砼重量P 2= V 1×2.4=1176.2×2.4=2822.9t ③围堰壁内水重量P 3= V 2×1=957.7×1=957.7t④封底砼与钢护筒间的摩擦力(钢护筒与砼摩擦系数10.4t/m 2) P 4= f 2×15=248.8×10.4=2588t抗浮力P= P 1+P 2+P 3+P 4=820+2822.9+957.7+2588=7188.6t （三）封底混凝土受剪计算封底砼所受剪力F-P 2 -P 4=6200-2822.9-2588=789.1t2789.1 3.76/12(24.221.8) 1.321.8 1.72Q t m bh τππ===⨯+⨯+⨯⨯ C25混凝土允许直接剪应力 4.09f MPa σ⎡⎤=⎣⎦，可见0.13f MPa τσ⎡⎤=<⎣⎦ （四）钢围堰整体抗浮检算抗浮力P= P 1+P 2+P 3+P 4=820+2822.9+957.7+2588=7188.6tf K 为抗浮安全系数，取1.0～1.157188.61.166200f P K F ==> （五）钢围堰下沉计算钢围堰着床后，面到围堰底的水深为13.48m 。