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20#H 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： T=U 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：T=U X h 0X f=27X(1.4X12.25+2.9X5.9)=925(KN) （2）浮力计算： B=V 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： X=K 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：X=K x T + B-Q=1.15x92.5+18.63-50=75(t) 钢套箱第一节 3.3m 通过灌注混凝土压重下沉，混凝土重量 27x0.23x3.3x2.4=596(t),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 6.8x7.2x6.8x1=333（t），套箱自尊 50t，第一节灌注混凝土 59.6t，封底混 凝土：6.3x6.7x1.1x2.4=111.4(t),第二节、第三节灌水：27x0.23x4x1=24.84(t) 套箱封底后所受浮力：333-50-111-60-25=87（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