深水桥梁的基础施工技术.
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桥梁深水基础施工技术(一)引言:桥梁深水基础施工技术是桥梁设计与施工中一项关键的技术,尤其在深水区域的桥梁建设中扮演着重要角色。
本文将详细介绍桥梁深水基础施工技术的相关内容,重点讨论施工过程的安全性、施工方法、材料选择等方面的要点。
正文:一、施工过程的安全性1. 桥梁深水基础施工前的场地勘察工作2. 施工前的安全预案制定与施工区域的隔离3. 安全设备与个人防护的配备4. 深水基础施工中的水下作业安全管理5. 施工现场的安全监控体系建设二、施工方法的选择1. 常用的深水基础施工方法2. 施工方法的选取原则及其适用范围3. 不同深水基础施工方法的优缺点对比4. 施工方法的调整与改良5. 施工过程中的质量控制与检测三、材料选择与使用1. 深水基础施工中常用的材料类型2. 材料选择时的考虑因素与技术要求3. 材料的品质保证体系构建4. 材料的储存与保养要点5. 材料的运输与施工现场的配送管理四、现场施工管理与协调1. 深水基础施工的人力资源管理2. 施工过程中的施工周期控制3. 各个施工单元的协调与配合4. 施工中的技术难题解决5. 施工现场的环境保护措施与管理五、桥梁深水基础施工的经验总结1. 深水基础施工中常见问题与解决方案总结2. 桥梁深水基础施工的经验教训与启示3. 深水基础施工技术的发展趋势与展望4. 推广与应用桥梁深水基础施工技术的思考5. 结语总结:本文针对桥梁深水基础施工技术进行了详细的阐述,重点关注了施工过程中的安全性、施工方法、材料选择等方面的要点。
通过对深水基础施工的安全管理、施工方法的选取、材料的选择与使用、施工现场的管理与协调等方面的探讨与总结,希望能为桥梁深水基础施工技术的提升与推广提供参考。
深水基础施工的技术挑战与解决方案在现代桥梁、码头等工程建设中,深水基础施工是一个至关重要的环节。
由于施工环境的复杂性和不确定性,深水基础施工面临着诸多技术挑战。
然而,随着工程技术的不断进步,一系列创新的解决方案也应运而生。
深水基础施工所面临的首要技术挑战便是水压问题。
随着水深的增加,水压会急剧上升,这对基础结构的承载能力和防水性能提出了极高的要求。
巨大的水压可能导致基础结构变形、开裂,甚至破坏,从而影响整个工程的稳定性和安全性。
其次,复杂的地质条件也是一大难题。
在深水区域,地质情况往往难以准确探测和预测,可能存在软土、岩石、流沙等多种复杂的地质层。
这不仅增加了基础施工的难度,还可能导致施工过程中的意外情况,如塌方、钻孔偏斜等。
水流和波浪的影响同样不可忽视。
湍急的水流和强大的波浪会对施工设备和结构产生巨大的冲击力,影响施工的精度和进度。
此外,水流还可能带来泥沙淤积,干扰施工操作。
在深水基础施工中,水下作业的难度极大。
由于光线不足、通讯不畅等因素,水下施工的操作精度和效率都受到很大限制,而且施工人员的安全也面临威胁。
针对上述技术挑战,工程技术人员经过不断探索和实践,提出了一系列有效的解决方案。
在应对水压问题上,采用高强度、高性能的材料是关键。
例如,使用新型的混凝土配方,提高混凝土的抗压强度和抗渗性能,以增强基础结构的承载能力和防水效果。
同时,优化基础结构的设计,采用合理的形状和尺寸,减小水压对结构的不利影响。
为了应对复杂的地质条件,先进的地质探测技术必不可少。
通过使用高精度的地质雷达、声波探测仪等设备,尽可能准确地了解地质情况,为施工方案的制定提供可靠依据。
在施工过程中,根据实际地质情况灵活调整施工方法,如采用合适的钻孔工艺、地基处理技术等。
针对水流和波浪的影响,采取有效的防护措施至关重要。
例如,设置防波堤、导流装置等,减小水流和波浪对施工区域的冲击。
此外,合理安排施工时间,选择水流和波浪相对较小的时段进行关键作业,也能降低其对施工的不利影响。
研发大跨度深水深基础桥梁建造技术作为现代桥梁施工中最重要的技术大跨度桥梁施工技术具有许多优势,例如施工工期较短、对应用空间要求小以及对交通不产生过大影响等。
目前国内的大跨度桥梁施工存在着一些较为明显缺陷,其中包括施工人员素质不高、质量控制工作不到位等。
为了最大限度地保障桥梁施工工程的质量、控制建设成本,施工人员工须要掌握各类大跨径连续桥梁的施工要点。
深圳港海湾大桥主桥采用三塔双索面混合梁斜拉桥,主塔高122.8米,是目前世界最高的三塔单索面混合梁斜拉桥,建成后将成为世界上跨度最大、高度最高的跨海大桥。
海湾大桥由中铁大桥局承建,该项目是我国首次在跨海大桥基础工程建造中应用大直径钻孔灌注桩、无碴轨道施工等新技术。
它的建设为我国桥梁建设领域积累了大量经验,为深水港建设提供了新的选择。
该项目首次将深水港建设中的特殊需求转化为技术创新,在深水港建设中应用了多项新技术和新工艺,如无碴轨道施工技术、超大直径钻孔桩施工技术等,形成了具有自主知识产权的核心技术。
一、项目简介海湾大桥位于深圳市盐田港后方陆域,主桥采用三塔单索面混合梁斜拉桥,主跨长度为1016米,是目前世界上跨度最大、高度最高的跨海大桥。
海湾大桥桥址区海域流速较大,地质复杂,海底地形地貌多变,在主桥建设过程中,主要面临的技术难题有:(一)主桥基础施工采用的大直径钻孔灌注桩施工技术;(二)主桥基础采用的无碴轨道施工技术;(三)主桥钢桁梁制造安装技术等。
海湾大桥作为我国第一座大型跨海桥梁,是目前世界上跨度最大、高度最高的跨海大桥。
它的建设对我国跨海桥梁建设具有重要意义。
海湾大桥建成后将成为世界上跨度最大、高度最高的跨海大桥,在世界桥梁建设史上具有里程碑意义。
项目负责人、中铁大桥局集团副总工程师何江川介绍,深圳港海湾大桥项目的建设是中国桥梁建设领域的一次突破,为深水港的建设提供了新的选择,为我国桥梁建设领域积累了大量经验。
深圳港海湾大桥作为深水港核心工程,其基础工程是一项极具挑战性的工程。
一、绪论随着我国经济的快速发展和城市化进程,交通基础设施建设的需求日益增长。
大跨度深水深基础桥梁作为重要交通载体,在跨越江、海、湖等水域时具有显著优势。
此外,深水深基础桥梁建造技术还能为我国海洋战略、一带一路倡议等提供有力支持。
二、大跨度深水深基础桥梁建造技术(一)深水基础施工技术:研究新型桩基、沉井、钢管桩等基础形式,优化施工工艺,提高施工效率和安全性。
钻孔桩施工技术:钻孔桩是一种在深水或复杂地质条件下常用的基础形式。
施工过程中,先在水面下钻挖一个孔洞,然后将钢筋混凝土桩吊入孔中,最后灌注混凝土形成桩基础。
钻孔桩施工技术的关键在于控制钻孔精度、防止孔壁塌陷、确保桩身质量等。
钢板桩围堰施工技术:钢板桩围堰是一种常用的深水基础施工方法,适用于深水、流速较大的水域。
施工过程中,先在水中打入钢板桩,形成一个封闭的围堰,然后在围堰内部施工基础结构。
钢板桩围堰施工技术的关键在于确保钢板桩的打入深度、围堰的密封性以及基础施工的安全性。
锁口钢管桩围堰施工技术:锁口钢管桩围堰是一种在深水、岩层地质条件下常用的基础施工方法。
施工过程中,先在水中钻挖钢管桩的孔洞,然后将钢管桩插入孔中,并采用焊接或锁口方式连接。
锁口钢管桩围堰施工技术的关键在于钢管桩的插打精度、孔壁稳定性以及围堰的整体稳定性。
双壁钢套箱围堰施工技术:双壁钢套箱围堰是一种适用于深水、复杂地质条件下的基础施工方法。
施工过程中,先在水中组装双壁钢套箱,然后将套箱下沉至设计位置,并在内部施工基础结构。
双壁钢套箱围堰施工技术的关键在于套箱的组装、下沉及密封性控制。
钢吊箱围堰施工技术:钢吊箱围堰是一种适用于深水、大型基础工程的基础施工方法。
施工过程中,先在陆地上预制钢吊箱,然后通过吊装设备将钢吊箱安装到设计位置,并在内部施工基础结构。
钢吊箱围堰施工技术的关键在于吊箱的预制质量、安装精度以及基础施工的安全性。
(二)深水深基础大跨度钢桁梁施工技术:是在水域环境中针对大跨度钢桁梁结构进行安装和施工的一整套技术方法。
桥梁深水基础施工方案及施工工艺一、施工方案1.基坑开挖:先根据设计要求确定基坑范围和形状,然后进行土方开挖。
根据施工现场的实际情况,采用机械挖掘或者爆破的方式进行基坑开挖,确保基坑的形状和尺寸符合设计要求。
2.基坑处理:对基坑底部进行处理,去除杂质和松软土层,确保基坑底部坚硬、平整。
然后,在基坑底部铺设一层防渗隔水膜,以防止地下水的渗透。
3.沉井施工:沉井施工是桥梁深水基础施工的关键环节。
首先,根据设计要求,在基坑底部搭建沉井框架。
然后将预制的沉井箱或者模块沉入到基坑底部,并逐步下沉到设计高度。
在沉井过程中,需要进行水平调整和垂直控制,确保沉井的位置和高度准确。
4.筏板施工:在沉井完成后,施工人员将混凝土浇筑到沉井内部,形成一层厚度适当的筏板。
筏板的厚度和尺寸应根据设计要求进行控制。
在浇筑过程中,需要采取震捣措施,以确保混凝土的密实性和强度。
5.基坑回填:筏板浇筑完成后,进行基坑的回填工作。
首先,将沉井框架进行拆除,并在沉井周围进行填土,将基坑回填至地面平均高度。
在填土过程中,需要进行夯实和加水充实,以提高土体的稳定性和密实度。
6.护坡施工:基坑回填完成后,进行护坡施工。
根据设计要求,在基坑周围施工护坡结构,以防止土体的坍塌和滑坡。
护坡的形式可以是钢筋混凝土挡土墙、石方护坡等,具体的形式和尺寸应根据施工现场的实际情况进行确定。
二、施工工艺1.基坑开挖工艺:采用机械挖掘或者爆破的方式进行基坑开挖,根据设计要求确定开挖深度和形状。
在开挖过程中,需要进行土方的清理和坡度的控制,确保基坑的形状和尺寸符合设计要求。
2.沉井施工工艺:在基坑底部搭建沉井框架,再将预制的沉井箱或者模块沉入到基坑底部。
通过调整沉井箱或者模块的位置,逐步下沉至设计高度。
在沉井过程中,需要进行水平调整和垂直控制,以确保沉井的位置和高度准确。
3.筏板施工工艺:在沉井完成后,进行筏板的浇筑。
先在沉井内部安装螺旋钢筋,然后进行混凝土浇筑。
主桥墩深水基础施工方案深水基础是指在大江、湖泊、海洋等深水区域中,为支撑大型桥梁等工程设施而建设的基础。
主桥墩深水基础施工方案是指在主桥墩的建设过程中所采用的一系列施工方法和工艺。
主桥墩深水基础施工方案需要综合考虑工程施工的可行性、经济性和安全性等因素,以确保施工过程顺利进行,并确保建设的主桥墩能够牢固地承载桥梁的荷载。
1.墩柱施工方案:墩柱是主桥墩的核心承载组件,其施工方案应考虑墩柱的材料选择、加固策略和施工方法等。
在深水区域中,墩柱通常采用预制混凝土结构,可以利用浮吊等设备进行吊装和定位。
墩柱的加固策略可以采用液压圈封和加固钢筋等措施,以提高其抗浪力和抗流力。
2.基座施工方案:基座是主桥墩的承台,其施工方案应考虑基座的选址和固定、基座混凝土的浇筑和养护等。
基座的选址要考虑到水深、地质条件和航道要求等因素,选择合适的位置并采用合适的固定方法,如沉箱基础或挖孔灌注桩等。
基座混凝土的浇筑可以采用搅拌站输送混凝土,通过钢管、喷射泵等设备进行定向浇筑。
3.浮吊设备和施工平台方案:浮吊设备和施工平台是深水基础施工的关键设备和工具,其施工方案应考虑到浮吊设备的选型、布置和使用方法,以及施工平台的搭设和固定等。
浮吊设备的选型应根据桥梁的跨度和荷载要求确定,施工平台的搭设则可以采用悬垂链锚定、浮体固定或旋转浮吊等方法,以保证设备和施工人员的安全。
4.施工过程控制方案:深水基础施工过程控制方案包括施工进度控制、质量控制和安全控制等。
施工进度控制要根据进度计划和施工条件,合理安排施工任务和资源调度,确保按时完成施工目标。
质量控制要根据工程要求,制定相应的检验和测试方案,确保主桥墩的质量达到设计要求。
安全控制要依据安全规范和风险评估,制定相应的安全措施,例如设置安全警戒线、使用个人防护装备等,以确保施工过程的安全。
综上所述,主桥墩深水基础施工方案是一个系统工程,涉及到多个方面的考虑和决策。
通过合理的施工方案,并结合现代化的施工设备和技术,可以确保深水基础施工的顺利进行,为主桥墩的建设提供坚实可靠的支撑。
引言:桥梁深水基础施工技术在桥梁建设中扮演着重要的角色。
本文将深入探讨桥梁深水基础施工技术的相关内容,包括桥梁深水基础施工技术的概述、施工前的准备工作、施工方法和工艺、材料选择、质量控制以及施工的经济效益。
通过对这些方面的详细阐述,能够帮助工程师和施工人员更好地了解和应用桥梁深水基础施工技术,提高工程质量和经济效益。
概述:桥梁深水基础施工技术是指在河床较深的情况下,采用特殊的工艺和设备进行桥梁基础施工。
与传统的浅水基础施工相比,深水基础施工面临着更多的挑战和困难,因此需要更加精细和专业的施工技术来保证基础的稳固和牢固。
深水基础施工技术包括施工前的准备工作、施工方法和工艺以及质量控制等方面。
施工前的准备工作:1. 深入勘察和设计:在施工前,需要进行详细的勘察和设计工作,包括河床的地质结构、地下水位、河水流量等参数的测定和分析,以确定合适的施工方法和工艺。
2. 强固河床:在深水基础施工中,为了保证施工的顺利进行,需要对河床进行强固,包括清除河床中的泥沙和杂物,修筑临时河堤等。
3. 水下净化:为了保证施工的质量,需要对水下环境进行净化处理,包括清除污染物和有害物质等。
施工方法和工艺:1. 沉井法:沉井法是桥梁深水基础施工中常用的方法之一。
它通过先在河床上构建一个临时沉井,然后将基础构件下沉到设计位置,最后将沉井填埋,形成永久性的基础结构。
2. 钻孔灌注桩:钻孔灌注桩是另一种常用的施工方法。
它通过使用钻孔设备在河床中钻孔,然后将钢筋和混凝土注入孔中,形成桩基础。
3. 褐藻深水基础:褐藻深水基础是一种新兴的施工方法,它利用褐藻纤维的固结特性,在河床中构建起快速固结的基础结构。
材料选择:在桥梁深水基础施工中,材料选择是至关重要的。
应根据实际情况选择合适的材料,包括基础构件的材料和注浆材料的选择。
基础构件需要具备足够的强度和稳定性,在水下环境中能够长期保持良好的性能。
注浆材料需要具备良好的流动性和粘附性,能够在水下环境中有效固化。
安庆桥深水基础施工难点及其施工技术随着交通运输的发展,大型桥梁的建设不断增加,而深水基础的施工对于桥梁的整体稳定性和安全性至关重要。
而对于安庆桥的深水基础施工来说,其难点更是不容忽视。
本文将围绕安庆桥深水基础施工难点及其施工技术展开讨论。
施工难点大型深水孔井基础施工难度大安庆桥跨越长江,河床深度为29.5m,因此在施工过程中需要采用深水孔井基础。
对于采用这种基础方式建造大型桥梁,其施工难度是非常大的。
首先,在深水环境下进行钢筋加工及现场起重难度大,增加了安全风险。
其次,地下水位压力大,会对施工人员的工作造成很大的影响,需要采用围堰方式来控制周围的水压。
确保基坑排水与稳定在开挖时,随着土方深度的加大,难免会遇到一些地质问题,如岩石、土层险情等,这些因素都会导致基坑失稳。
同时,基坑内水位的控制也是个大问题。
如果排水受阻,就会给基础的施工带来很大困难,因此需要采取相应的措施来处理。
钢筋的加工与现场起重在深水孔井基础施工中,钢筋的加工和现场起重是施工中必不可少的环节。
由于施工环境的限制,钢筋的长度和直径都与普通情况下不同,需要进行相应的处理。
同时,施工现场作业区域较小,作业人员和机器设备之间的协调也需要考虑周全。
施工技术采用隔离围堰技术考虑到地下水位的压力问题会对施工人员工作造成很大影响,在施工过程中需要采用隔离围堰技术。
将周围地层围堵起来,从而避免地下水位的压力对施工造成影响。
采用定向钻孔技术如果采用传统的施工工艺,那么施工人员在深水中对钢筋进行加工和现场起重的难度是非常大的。
因此,需要采用定向钻孔技术,从岸边开始定向钻进钢筋,在深水中形成稳定的支承结构,为深水孔井基础的施工提供了重要的保障。
采用数字化技术在施工过程中,采用数字化技术能够大大提高施工效率。
在CAD插件中,可以设计出钢筋的长度和直径等参数,并实时跟踪设备和人员的操作状态,以便在施工过程中对方案进行动态调整。
在经历了长时间的施工和努力之后,安庆大桥的深水孔井基础施工已经得到圆满完成。
桥梁深水基础施工技术与工艺研究桥梁深水基础施工,根据我单位施工经验,优先选用双壁钢围堰施工方案。
其主要施工过程是:制做焊接双壁钢围堰,在浮运码头上拼装,采用浮船龙门浮运就位、下沉。
双壁钢围堰下沉封底后在围堰顶部布置钻孔作业平台进行钻孔桩施工,钻孔桩施工完毕后,抽水进行承台、墩身施工,选择枯水期拆除钢围堰;水中墩施工所需的设备、机具及材料均通过水上运输船运送。
在水中架设浮便桥用于泵送混凝土的输送和施工人员的通道。
具体工艺方法研究报告如下:1.双壁钢围堰总体施工工艺流程双壁钢围堰施工工艺流程见下页:图5.2.2-1 双壁钢围堰施工工艺流程图2.主要施工设备及机具运输、拼组、布设双壁钢围堰作业,主要由水上施工设备来完成。
水上施工设备有水上高架浮吊、运输船、浮运龙门船、浮平台、浮便桥、机动舟等。
3.关键施工设备及机具研究⑴水上浮吊组成与施工能力水上高架浮吊主要由六七式铁路战备舟桥器材的标准舟节、分水节、公路栈桥箱形梁、托架、电动锚机及动臂吊机组成的水上起重设备,岸上到水中及水中的所有起重吊装作业全部由水上浮吊来完成。
水上浮吊的性能:最大起重20吨,最大起重高度30米,起重幅度6—18米,起重臂旋运输船由标准舟节、公路栈桥梁、电动锚机等拼组而成,由机动舟顶推,运送成孔钻机、钢护筒、钢筋笼、钢模板、混凝土或其它材料;根据现场施工的实际需要,可调整标准舟节的数量来改善运输能力,其拼组形式见下图。
运输船示意图⑶浮运龙门船浮运龙门船由中—60浮箱、六五式军用墩和六四式军用梁、天车等拼组而成,在浮运船上设立两组龙门吊。
浮运龙门船见附图。
⑷钢围堰拼组浮平台钢围堰拼组浮平台由中—60浮箱、箱形栈桥梁、电动锚机等组成,用于双壁钢围堰底节部分拼组时的作业平台。
⑹机动舟机动舟(300马力)是水上运输的主要动力设备,用来顶推浮吊、浮运龙门船、浮平台及运输船到位作业。
4.临时码头(拼装码头)、浮便桥的构筑一般要在河两岸桥轴线下游各设临时码头一座,并在附近适宜位置用砼硬化面积30×80米,用于双壁钢围堰的加工制作和拼装水上设备、机具等运输的装卸码头。
5.2.1.某桥梁深水基础施工方案及施工工艺5.2.1.1.概况大桥位于巴中侵蚀低山区,在曾口场下游约3跨越某河,桥位处航道等级为Ⅶ级,航道尺度(航深×航宽×回旋半径)0.9×12×249m ,桥位处河面宽约110m。
本桥采用大跨混凝土连续梁桥,中心里程为D1K24+610,桥跨布置:8×32+(48+80+48)+7×3。
桥位处轨底至河底高50m。
两座桥梁下部结构均采用T形桥台,圆端形桥墩及圆端形空心墩,基础采用钻(挖)孔桩基础。
水中墩基础采用双壁钢围堰施工,需搭设水中栈桥及钻孔平台。
5.2.1.2.施工方案见“表5.2.1-1”。
5.2.1.3.施工方法及工艺本桥陆地桩基、浅水桩基、墩台、现浇连续梁施工法同“3.5.桥梁工程”,不再详述。
重点主要是深水基础施工,施工方法及措施如下:表5.2.1-1 深水基础施工方案表5.2.1.3.1.施工栈桥施工分别从两岸浅水区修建便道,再分别搭设栈桥,栈桥宽6m,栈桥为15m一跨,每个临时墩布置3根Φ80钢管桩、桩间设置横向剪刀撑连接系,桩顶设置钢结构分配梁,栈桥梁部采用贝雷梁拼装、铺设桥面板,栈桥与桥墩基础施工平台连接,以保证吊机到墩位作业。
具体见施工栈桥示意图5.2.1-1。
栈桥基础采用打入钢管桩,钢管桩顶部设型钢承台,承台上设钢支座,沿线路纵向架设贝雷梁,贝雷梁上部沿栈桥横纵向架设工字钢作桥面分配梁,与贝雷梁之间联结采用勾头螺栓连接,上部铺设钢板,与工字梁焊接。
贝雷梁横向之间设剪刀撑,确保施工栈桥整体稳定。
钢管桩直径采用Φ60,钢板壁厚12,长度根据设计荷载及地质状况综合考虑布设要求经计算确定。
(1)钢管桩施工履带吊停放在已施工完成的施工便道,吊装悬臂导向定位支架,悬臂导向定位支架精确就位后,运输钢管桩就位。
履带吊机起吊底节钢管桩吊至设计桩位并插桩,让钢管桩自沉入土,待一组全部钢管桩就位后,用履带吊将振动锤与液压夹钳吊至钢管桩顶口,用液压夹钳将钢管桩顶口夹住检查桩的垂直度满足要求后,开动振动锤振动,每次振动持续时间不宜超过10~15,过长则振动锤易遭到破坏,太短则难以下沉。
深水桥梁的基础施工技术一、概述所谓深水桥施工,亦是指在水深大于5m、河面宽100m以上的江面上施工的大跨度桥梁。
根据桥梁所处河址的地形地貌、水文地质情况,采取科学、合理的施工方法。
二、基本思路纵观国内外深水桥梁的施工实例,不论是跨海还是跨越江河湖泊,核心的问题是如何解决基础工程的施工问题。
而基础工程的难点则是水中施工问题,要解决这一问题,无外乎是船坞法、或围堰法。
船坞法即采用大型船坞(500t以上)搭设水上工作平台,利用水上平台进行下部工程的施工(桩、承台、墩身等);围堰法即我们近来常使用的双壁钢围堰,利用钢围堰下沉到我们所需的墩位处,在钢围堰上搭设工作平台进行基础施工。
如国内大家所熟知的杭州湾跨海大桥、山东青岛的黄岛大桥、浙江宁波的舟山大桥,以及近年来建成的天兴洲大桥、南京大胜关长江大桥等,均不同型式的采用了上述两种施工方法。
船坞法需要大吨位的船驳及相应马力的牵引装置和水上配套设施,投入较大、要求较高;我国的大桥工程局、中交系统的中国港湾等常有使用。
而围堰法对于水深30m以下、流速在5m/s以下的河流或湖泊中,常被广大的施工单位所采用,不失为一种经济、简便的深水桥梁施工方法。
下面,我们将结合围堰法的特点,重点进行讲述。
三、围堰法围堰分土围堰和钢围堰、钢筋混凝土围堰等三种。
钢围堰则分钢板桩围堰、单壁钢围堰、双壁钢围堰、混合型钢围堰(即下层双壁、上层单壁钢围堰)等。
至于采用哪种型式为好,应根据承台结构形式、底面高程、工程数量、河床面高程、地质情况、冲刷情况及施工期的水位流速变化、围堰安装的方法等因素综合考虑。
对于水深小于3m、流速小于3m/s的河中或岸边施工时,可采用筑岛土围堰或钢筋混凝土围堰或钢板桩围堰或单壁钢围堰施工。
而对于水深大于5m、流速大于5m/s且有通航要求的水中墩施工,则宜采用双壁钢围堰施工。
下面,重点讲双壁钢围堰的设计与施工。
四、双壁钢围堰的设计与施工㈠、双壁钢围堰的设计1、基本数据的采集要设计双壁钢围堰,首先要搞清楚需设计一个怎样的双壁钢围堰?它是什么形状?圆形?矩形?而或是两端为圆形、中间为矩形?它的平面尺寸、立面尺寸如何确定?等等。
这就要求收集一些必要的基本资料和数据。
⑴、要测绘桥址处的平面图(或搜集),以便了解施工场地的情况,为施工场地的布置提供依据。
⑵、要测量桥轴线的河床地形断面图,搜集地质断面图,特别是水中墩墩位处的地质情况。
⑶、要搜集河流的水文情况、通航情况,要了解近五年来的水位高程、当年枯水期水位高程、丰水期水位高程、百年一遇的水位设计高程、通航水位高程及通航净空要求等。
⑷、要通过施工设计图准确掌握水中墩的桩基布置,包括桩的根数、直径、桩深;承台的平面、立面尺寸,以及承台底、承台顶标高等。
2、围堰平、立面尺寸的拟定根据以上搜集到的资料,进行双壁钢围堰的几何尺寸设计。
首先是外形设计:在一般情况下,特别是要采用双壁钢围堰作为搭设桩基或承台施工的平台时,宜采用圆形钢围堰。
其优点是可利用的平面空间尺寸较大、整体受力较大、过水能力较强;但缺点是要耗费较多的钢材,组拼工作量较大,焊接工作量大等。
实际施工中,采用圆形或两端为圆形、中间为矩形的较多。
⑴、圆形钢围堰内径尺寸的拟定,其内径为:公式中各项字母含义,参见图1所示。
图1 双壁钢围堰结构尺寸构成示意图式中:D1——钢围堰的内径(以米计);a ——承台(若两层承台,则为下层承台)顺桥向宽;b ——承台横桥向最大尺寸(以米计算);△B——承台对角线处距围堰最近点距离,一般取0.75~1.0米为宜;L——承台(下层)对角线长度(以米计算);D2——钢围堰的外径(以米计);h ——双壁钢围堰厚度;视围堰高度及承受的荷载确定,一般为0.8~2.0米。
⑵、围堰高度的确定H = 设计水位高程(或为五年一遇最高洪水位)- 封底混凝土高程 + 安全高△H式中:安全高△H一般为1.5米;封底混凝土高程 = 承台底高程 - 封底混凝土厚度;封底混凝土厚度的确定:一般应大于2米,并保证在抽水、进行承台施工时增加围堰抗浮力及底部不漏(渗)水的需要。
⑶、围堰上浮浮力的计算围堰上浮力计算原理很简单,即根据阿基米德定律,浮力大小等于物体排开液体的重量。
即:式中:W f——水的浮力(t);D2——围堰外径(m);H t——围堰抽水后内外的水头差(m);γ1——水的容重(t/m3)。
⑷、抵抗浮力的计算:W抵= W自+ W台+ W填+ W摩式中:W抵——围堰抵抗水的浮力(t);W自——钢围堰的自重(t);W台——围堰上搭设工作平台及设备重(t);W填——围堰内注水或灌入混凝土的重量(t);W摩——围堰内壁及桩护筒与封底混凝土的摩擦力(t);W摩= (πD1 + nπd)×H封×φ式中:D1 ——围堰内径(m);n ——桩的根数;d ——桩的钢护筒外径(m);H封——封底混凝土厚度(m);φ——钢与混凝土的粘着系数。
由此计算,若W抵≥1.3 W f 则封底混凝土厚度符合要求;如不满足要求,则修正封底混凝土的厚度,直至满足要求为止。
注意:有人曾在计算抵抗浮力时,将整个封底混凝土的自重均计入,这是不够科学的;除非能保证封底混凝土与钢围堰形成一个结构整体。
图2 双壁钢围堰结构示意图3、钢围堰的结构设计⑴、钢围堰的结构设计应按钢结构设计原理进行计算。
其整体设计组成如图2所示。
⑵、在计算出围堰总高度后,应根据自身的起吊能力对围堰总高进行分节。
为下沉及接高的需要,底节高不宜小于 4.5m,其它节的高度在3~5m均可。
为减少焊接、拼装的工作量,不宜分得太小。
每节围堰又可分为8块或12块组拼。
⑶、围堰的刃脚部分应进行特殊设计。
一般采用较强的型钢焊接而成,因要入岩及起整个围堰的支撑作用。
⑷、组成围堰的竖肋、水平横(斜)撑、面板等,均要进行构件的计算。
计算的原则为:竖肋应按两端固结的杆件或将整个围堰的竖带组合体视为一桁架结构的弦杆进行检算;水平横(斜)撑按桁架结构的杆件进行检算;面板则应按四边嵌固的板验算板的应力及局部变形。
计算荷载如下:①、平台上传递而来的竖向静活载(自重、设备、人员);②、如作为钻孔桩施工平台,还应考虑钻机的冲击荷载;③、水压力;④、自重。
具体计算方法,详见钢结构计算手册。
㈡、钢围堰的施工1、钢围堰的加工及制作钢围堰的制作及加工,应在指定的具备加工能力的大型钢构件厂进行,具体的加工工艺,各单位均有较成熟的工艺,从略。
2、钢围堰的就位、下沉、接高、落床如何将制作好的钢围堰运到指定墩位,并准确就位下沉,是一个面临要解决的难题。
要解决此问题,大致有以下几种方法:⑴、栈桥T接平台法(先堰后桩)图3 钢栈桥T接平台示意图此法的核心思想是:先在平行于桥轴中心线的上游20m左右的地方修建栈桥,栈桥长度根据实际需要决定;然后利用修好的栈桥向水中墩位处横向延伸,形成T接工作平台。
利用此平台组拼钢围堰底节,并在平台上设置两台50t以上的门式吊机起吊、控制下沉、接高及就位。
围堰下沉时靠预先在设计好的位置插打4~6根钢管桩作为下沉的导向装置,以固定、制导钢围堰准确下沉。
如图3所示。
具体施作程序如下:①、先修建栈桥。
②、栈桥T接。
③、利用100t以上打桩船、DZ60震动锤插打Φ630×6mm钢管桩,保证入岩深度不小于2m。
入岩困难时,可在钢管中先打入不少于3根Φ108的三个小孔、并插入钢管;待大钢管定位后浇注C25水下混凝土、高度不小于4m(从岩面起算),共打入4~6根。
④、在钢栈桥上拼装龙门吊。
⑤、利用拼装好的龙门吊修建工作平台,用于底节钢围堰拼装。
⑥、拼装底节钢围堰时,亦可将工厂生产并经试拼的底节钢围堰先在栈桥上拼成1/4(4块)大块;在已打好的4~6根定位钢管桩上搭设临时工作平台进行组拼,起吊整节底围堰时再拆除该工作平台,徐徐下沉。
⑦、当底节钢围堰在导向装置的带动下,下沉到围堰能自浮、并保证干弦高度不低于1.5m时,依靠设定在钢导管侧面的临时锁定装置临时锁定,以备下节钢围堰的接高。
临时锁定装置可设抱箍或钢楔块或导向轮等装置。
大桥局南京大胜关长江大桥为此事专门设计了可水平调节的挂桩装置,从围堰下沉时可控、可调,特别是在有潮汐及流速较大时,这种设计是必要的。
⑵、栈桥T接法之二:先桩后堰法,即利用延伸的栈桥在墩位处先将桩的导管打入指定位置,利用导管搭设工作平台;先施工桩基并完成桩后,再利用桩的导管施作围堰、下水、接高就位、水下混凝土封底,之后施工承台、墩身。
⑶、临时码头加浮运平台法(先堰后桩)此法的核心思想是:在水中墩上游30m左右处、靠工作场地开阔的一岸修建临时码头,码头的规模可修建为6.5m宽、35m长、近2000平方米的场地,可满足底节钢围堰组拼的要求即可。
参见下图4。
图4 码头浮运法示意图在码头修建好后,可按如下程序操作:①、在靠近码头处利用租赁的中60浮箱(个数由钢围堰的大小决定)或自行在工厂焊制浮箱组成一定规模的浮运平台;②、在浮运平台上组拼、焊接底节钢围堰;③、用拖轮将已组拼好的钢围堰拖到指定的墩位处;④、在要下沉钢围堰的水中墩处,事先设定、就位好定位船;定位船设有50t浮吊或门式吊机,作为起吊底节围堰、接高、就位而用;参见下图5。
图5 钢围堰在墩位处提升、就位示意图⑤、待底节围堰利用定位船上的吊机起吊后,拖轮将牵引浮运平台至岸边进行下一节围堰的组拼、以备接高;大型组件如此反复工作,直至围堰达到全高;⑥、钢围堰下沉的控制靠设在船上的四台卷扬机相互调整,控制下沉。
此法的优点是工序简单,可不修建栈桥;但需要较多的水上施工设施。
⑷、临时码头升降平台浮运法(十七局沅江桥施工方案)此法与上述方法基本相同,不同之处在于:①、在靠近码头处修建一个可以升降的组拼平台,组拼平台由两台固定龙门吊梁拖住,而龙门吊的起升动力由穿心式千斤顶提供;每组由四根Φ38精轧螺纹钢筋穿过小横梁传递拉力或下滑。
见图6。
图6 临时码头升降平台浮运法示意图②、在码头处利用吊车在升降平台上组拼(组拼时高出水面1.5m 左右),当底节钢围堰组拼完毕后,利用龙门吊机的吊杆下滑,使围堰入水、并达到自浮。
自浮后,利用两艘200t铁驳夹住钢围堰、用拖轮拖至墩位处,用锚碇锁定铁驳位置,并用铁驳上的浮吊(60t)起吊钢围堰完成入水、就位。
③、至于第二节……直至顶节的组拼,需船将散件通过水上运输运至定位船附近,再利用导向船上的60t浮吊组拼。
此法的优点是简易可行,不需要太大的起吊设备;但与浮运平台法相比,则需修建浮运升降式平台,二者相比,工期可能较长;费用与租赁中-60浮箱或自制浮箱相比,不一定经济。
施工单位可自行详细核算后取弃。
⑸、底节围堰岸上整体制造、气囊法断缆下水法中铁大桥局承接的京沪高速南京大胜关长江大桥,其主跨为:(108+192+336×2+192+108)六跨连续钢桁拱、按六线设计,其水中墩采用了此法施工。