套箱围堰施工方案
1、工程概况 绍兴****公路,全线全长为 22.5KM,该标段为三标,线路长度为 2.22KM。 沿线在跨越杭甬运河时有两个水上墩柱,围场河常水位标高为2.0m,河床 底标高-1.0m,两个水上承台底标高为-3.700m,承台位于水面以下近 6m。由于 施工时围场河必须满足通航和泄洪的要求,因此两个承台施工时采用钢套箱围 堰施工。 2、钢套箱施工 2.1 钢套箱设计 钢套箱设计主要考虑钢套箱抽水后承担的土压力和水压力的合力,另外要 考虑施工起吊、定位及混凝土浇筑压力等因素,钢套箱内径根据设计承台的平 面尺寸,为矩形 6.7Mx6.3m,每侧预留宽度为 0.15m。 钢套箱下沉到位后顶标高为2.4m,底标高-5.1m,总高度 7.5m,总重量约 为 35t,钢套箱内外壁距离 23.2cm。 为便当运输和吊装下沉,钢套箱分成三节制作,第一节高度3.5m,第二节 高度 2.0m,第三节高度为 2.0m。钢套箱每块钢构件外层选用 5mm 厚内层选用 6mm 厚的钢板制作,工厂分块制作,每节由现场岸上拼装完毕后,采用50t 履 带吊整体吊装就位。钢构件之间当采用螺栓连接,联接处用2CM 遇水膨胀橡胶 条。 2.2 钢套箱制作 (1)材料所用的钢材和焊接材料符合设计规定,并且由厂家质量保证 书。(2)放样、下料按照图纸尺寸,对面板及其它构件进行放样、下料,对 于内外壁面板在加工图中必须考虑错开纵缝,防止应力集中。 (3)坡口加工面板坡口采用刨边机加工,保证拼装和焊接质量。 1 1 / 8 8 (4)单块组装单块构件的组装在平台上进行。将外面板、内面板和其他 构件按图纸进行组装点焊不变。 (5)单块焊接将组装好的单块钢构件进行焊接,焊接时采用合理的顺序 和工艺,减少应力和变形,对于连接与面板(井壁)的焊接,两端留250mm 待 工地整体组装后再焊接。 (6)加固为防止单块钢构件在运输和吊装过程中变形,对单块钢构件的 开口用型钢进行加固。 2.3 钢套箱运输 钢套箱单块钢构件重量 5t 左右。用履带吊吊装,每个钢套箱的第一节钢构 件均运至岸边场地上进行整体拼装。第二节、第三节单块钢构件直接用岸边履 带吊运至水上进行拼装。 2.4 钢套箱拼装 (1)测量复核拼装以前,在平台上预先测放出钢套箱打样,对单块的编 号进行复核,防止误拼影响钢套箱精度。 (2)拼装顺序现将一节的第一块钢构件吊放在平台上,将内、外井壁 (面板)支撑牢靠,并保持垂直状态,然后将第二块钢构件吊放在平台上,与 第一块钢构件连接,调整好位置后点焊不变,并做好支撑。用同样的方法依次 将剩余的钢构件吊放在平台上,使其组成一节整圈的钢套箱。(3)整体焊接 调整其垂直、水平等各项数据使其符合标准。焊接采用合理的工序和工艺进 行,每节先焊分块立缝,然后再焊节间环缝以减少焊接变形和压力。 2.5 钢套箱安装 2.5.1 定位桩(见图 1) 利用已经施打的 Ф630 钢管桩作为定位桩对钢套箱位置进行控制,定位桩与 钢套箱之间的工作距离为 15cm,是钢套箱顺着定位桩就位和下沉。定位桩顶标 高2.85,桩底标高-14m。钢套箱下沉到位底标高为-5、3m,确保定位桩在钢 套箱下沉到位后入土深度大于 8.5m。 2 2 / 8 8 2.5.2 钢套箱起吊、就位 钢套箱第一节重量小于 20t,整体起吊就位是关系到钢套箱能否顺利下沉的 关键。采用 50t 履带吊起吊就位。履带吊作于幅度 6m,臂长 16m,能够满足起 吊要求。 为确保钢套箱在吊运及下沉过程中不变形,在钢套箱内部勇20H 型钢安装 斜撑、纵向加强撑及横向加强撑,每节设两道支撑,第一节两道之城分别设置 为承台顶及承台垫层底位置,避免影响混凝土结构施工。 2.6 钢套箱下沉 施工工艺流程简图 2 所示 2.6.1 第一节钢套箱着床 在钢套箱就位前,钢套箱位置已清除障碍物,钢套箱第一节吊装进入定位 桩范围后,尽量调整其位置误差到最小,使其刃脚安定落于河床。2.6.2 第二节 第三节钢套箱连接 第二节钢套箱拼装连接时,应确保在每天的低水位进行,且第一节钢套箱 顶部应路出水面。 2.6.3 钢套箱下沉计算 (1)土与钢套箱外壁摩擦阻力计算 TU X h 0X f 公式中U 为钢套箱外壁周长,m,取 27m;h 为钢套箱入土深度,m,取 4.3m;穿越② 3 层为 2.4m,穿越③ 1 层为 1.4m,③ 2 层为 0.5m;f 为土与钢套箱壁摩阻系数,KN/m2,② 3 3 / 8 8 3② 2 层取砂土 11.8kn/m2,③ 1 层取粘土层 24.5JN/m2,按照下沉 5m 的摩擦三角形分布,则平衡摩阻系 数为土层摩阻系数的。 可得 摩擦力TU X h 0X f27X1.4X12.252.9X5.9925KN (2)浮力计算 BV Xρ 公式中V 为钢套箱入水的体积,水位去2.0m,水深 3m,第一节、第二 节双壁钢套箱完全入水,第三节下沉后水面外露 0.7m,下沉过程中内外水位高 度保持一致;ρ s 为水密度,该工程为 1t/m3.(3)钢套箱下沉需要压重 XK X T B–Q 公式中K 为钢套箱下沉系数,取 1.15;T 为土与钢套箱外壁摩擦阻力,为 92.5t;B 为钢套箱下沉过程中所受最大浮力,为 18.63;Q 为钢套箱重量,为 50t。 需要压重XK x T B-Q1.15x92.518.63-5075t 钢套箱第一节 3.3m 通过灌注混凝土压重下沉,混凝土重量 27x0.23x3.3x2.4596t,第二节、第三节共 4m,通过分阶段灌水压重下沉。 (4)钢套箱抗浮 套箱沉到设计底标高-5.3m,封底混凝土浇筑后,套箱所受浮力 4 4 / 8 8 6.8x7.2x6.8x1333(t),套箱自尊 50t,第一节灌注混凝土 59.6t,封底混 凝土6.3x6.7x1.1x2.4111.4t,第二节、第三节灌水27x0.23x4x124.84t 套箱封底后所受浮力333-50-111-60-2587(t),通过钢套箱与 10 根定位 桩之间相互焊接,利用入土深度大于 8.5m 的定位桩来抗浮。 2.6.4 钢套箱下沉 (1)每个钢套箱配置高压水泵(扬程 120m,单机流量 130m3/h)台、水 枪(喷嘴口径 12mm)2 根,水力吸泥机(口径 25mm)2 台、高压输水管路和 低压输泥浆管路及调节水箱。吸泥机及水枪布置在钢套箱中心附近,同时对称 吸泥。吸泥机的吸水头应用绳子吊空,不应让吸水头埋在集泥坑的浮泥内导致 土块堵塞吸泥头的网罩。为防止锅底坑中泥沙淤积,要经常用水枪在吸水头处 冲刷搅动,使排水通畅。 (2)水力机械设施安装好后应进行负荷试运转,要保证设备能正常运转, 水力吸泥机及水枪均应经过水压检验,检验压力为工作压力的 1.5 倍。(3)水力排土钢套箱下沉施工应按“先中后边、分层对称破土、先 高后低、及时纠编“的原则进行操作。 (4)钢套箱着床后,先用高压水枪配合吸泥机调平钢套箱内河床,然后进 行全断面水冲法吸泥下沉。因此时钢套箱入土较浅,自尊较大,沉降系数也