某钢桁架拱桥下部结构施工方案方法.docx

某钢桁架拱桥下部结构施工方案方法下部结构施工方案、方法1、施工总体方案根据工程特点与总工期的要求，为尽可能少地占用长江水运航道，同时又能 满足正常施工需要,确定按两个枯水期分期实施主桥三个主墩的基础施工，第一 个枯水期先开工北主墩（6#墩）与南主墩（8#墩），第二个枯水期再开工中主墩（7# 墩）。附图018：主桥水上基础施工平面布置图。6#、7#、8#主墩基础均使用双壁钢围堰+锚碇无导向船定位系统的施工方案， 其中6#墩使用双壁钢套箱围堰施工，7#、8#墩使用双壁钢吊箱围堰施工，6#、 8#墩围堰分次接高，7#墩围堰整体一次接高。双壁钢围堰制作下水、浮运至墩位, 利用锚碇系统实现初、精定位，插打16根定位钢护筒，围堰挂桩完成体系转换, 先期进行钻孔桩施工，钻孔桩完成后，围堰内封底、抽水进行承台、墩座施工。3#5#、9#墩施工方案是先建立施工平台，进行钻孔桩施工，钻孔桩完成后， 分节拼装或者整体吊装双壁钢围堰，围堰内封底、抽水进行承台、墩身施工；1#、2#、10#墩基础使用填土筑岛+钢板（钢管）桩围堰施工方案，钢板桩围 堰取土后，安装承台模板进行混凝土浇筑；0井墩基础施工方案是先填土筑岛进行 钻孔桩施工，井点降水或者钢板桩支护进行基坑开挖，进行承台施工。主桥墩身 使用翻模法施工，模板使用大块整体钢模，墩旁侧设置一台塔式吊机辅助施工。北引桥及南、北岸合建区段引桥桩基施工时，通常地面原地整平硬化，遇水 塘、沟壑则先筑岛或者填平后再作硬化处理进行钻孔桩施工；高旺河内的桩基施 工可充分利用枯水期，先填土修筑便道，设置移动式平台进行钻孔施工。承台根 据地质变化要紧使用明挖或者钢板桩支护方法进行施工,必要时配合井点降水。 墩身使用整体钢模施工，墩身四周搭设施工脚手平台，汽车吊或者履带吊机配合 作业。2、主墩下部结构施工6#、7#、8#墩是钢桁拱连续梁主桥的三个主墩，墩身为12. 0X40. Om的圆端 形空心墩，单箱双室截面，壁厚L52.0m,在顺桥向中部设竖隔墙。三个主墩 基础均使用46根2. 8m的钻孔桩基础，6#与7#墩桩长107m, 8#墩桩长112m。 承台为圆端形，平面尺寸34X76m,承台顶面高程-7. Om,厚度6. 0m。6#、7#、 8#墩位处河床高程分别为TO. 5m、-25.0m、-41. 7m,根据河床高程的实际情况， 6#墩使用双壁钢套箱围堰施工，7#与8#墩使用双壁钢吊箱围堰施工。双壁钢套 箱围堰与钢吊箱围堰均为圆端形结构，6#墩平面结构尺寸38. 2X80. 2m, 7#、8# 墩平面结构尺寸38. 0X80. 0m； 6#墩钢套箱围堰高度27m,壁厚2. 0m,围堰底高 程-18. Onb水下封底混凝土厚度5m； 7#与8#墩钢吊箱围堰高度26. 5m,壁厚2. 0m, 围堰底高程T7. 5m,水下封底混凝土厚度4. 5m。6、7、8#墩基础均使用双壁钢围堰+锚碇无导向船定位方案。壁厚2. Om的钢 围堰作为承台、墩身施工的挡水结构，底节内支撑桁架兼作为钻孔桩施工平台。2.1主墩基础施工6#墩基础施工1）施工方法先在大桥船厂完成14. 5m底节钢围堰制造、拼装，利用气囊辅助整体滑移入 水，拖轮浮拖至墩位，锚碇系统收锚，进行围堰初始、精确定位。钢护筒参与结 构受力，设计钢护筒底高程-43m,顶高程+10. 0m,钢护筒总长53m,壁厚25mm, 材质Q345b0根据地质条件与APE400B双锤并联的击震能力，钢护筒不能一次击 震到设计高程，采取大护筒内套小护筒方法，分次接力插打到位。钢护筒按两克 制造，第一节40m,第二节13 m,先插打16根定位钢护筒，16根定位钢护筒前 期作为围堰平台支撑，只插打第一节，在16根定位钢护筒上安装吊挂系统，围 堰挂桩完成第一次平台体系转换，围堰及内支撑桁架成为固定式钻孔平台。围堰平台建立后，按要求插打8根渡洪钢护筒，进行渡洪桩施工。在洪水到 来前，将围堰平台支撑体系转化到8根渡洪成桩上，实现平台体系第二次转换。 16根定位钢护筒可依此解除吊挂系统，接高钢护筒后跟进到位。其余钢护筒均 按接力方法一次插打到设计高程，完成全部钻孔桩施工后，利用水上浮吊，分块 接高围堰，解除挂桩，在可控状态下围堰下沉着床，通过吸泥、射水、压重等措 施下沉围堰至设计高程。封底，围堰内抽水，在无水状态下进行承台与墩身施工。2）施工流程围堰制造下水底节钢围堰工厂分块制造一船厂江滩地基硬化处理、浮箱就位一底节钢围堰 拼装一地牛及牵引辅助设施安装一清理场地、安装气囊并充气一启动牵引装置、 重力作用下随气囊向前滚动一底节钢围堰整体滑移入水一浮箱灌水下沉、围堰自 浮。锚碇系统布置围堰浮运前，预先进行锚碇系统布置一抛设主锚、前定位船边锚，前定位船 就位一抛设钢围堰北侧边锚与尾锚，锚绳暂固定于临时铁驳上一抛设钢围堰南侧 边锚与尾锚，锚绳暂固定于临时铁驳上一临时铁驳初定位在墩位两侧。围堰浮运定位底节钢围堰在拖轮拖带下,靠邦于上游80m临时是船一拖轮队列调整一在四 条拖轮拖带下，围堰开始浮运一围堰浮运到墩位一通过抛锚船，过主拉缆至钢套 箱上一过钢围堰边锚、尾锚至钢套箱上一临时铁驳退出一调整各锚绳及拉缆，钢 套箱初定位一继续收紧锚绳及拉缆，钢套箱精定位。钻孔桩、承台、墩身施工插打16根定位钢护筒一钢护筒与平台桁架固结，完成第一次平台体系转换 一插打其余钢护筒一安放钻机,进行8根渡洪桩施工（洪水前至少完成8根成桩） 一钢围堰平台与8根成桩固结，完成第二次平台体系转换一继续进行其余钻孔桩 施工一钢围堰分块拼装接高f钢围堰下沉至设计高程一清基一水下混凝土封底 一抽水一承台钢筋绑扎一承台混凝土灌注一墩身施工。附图019： 6#墩基础施工步骤图。3）定位系统设计桥址处水流呈单向流态，定位系统按锚碇+前定位船方案设计。定位船为1 艘400t铁驳，要紧用于调整与确定钢套箱围堰的位置，调节尾锚、主锚受力， 并对钢套箱围堰进行安全防护。定位船上布置有马口、将军柱、绞关、固定座、 卷扬机等设备。锚具分别使用12t> 8t、7t、3t霍尔式铁锚。锚碇系统布置： 主锚为6个12t霍尔式铁锚，锚链直径中57mm、锚绳中47. 5mm。定位船两侧边锚 各2个3t霍尔式铁锚，锚链直径中42mm,锚绳中36. 5mm。定位船与钢围堰用4 47. 5mm钢丝绳相连。钢围堰两侧边锚各4个8t霍尔式铁锚，尾锚为4个7t 霍尔式铁锚，锚链直径中57mm,锚绳中47. 5mm。附图020： 6#墩锚碇系统总体布置图；附图021： 6#墩定位船绞锚系统平面布置图；附图022： 6#墩围堰绞锚平台布置图；附图023： 6#墩锚碇系统锚绳连接示意图。4）围堰设计6#主墩围堰底节、中节均为双壁钢套箱结构，顶节为单壁结构，围堰结构参 数如下：长度:80.2m；宽度：38. 2m；高度：27m （其中底节高14. 5m；中节高9. 3m；顶节高3. 2m）；壁厚：2. 0m；围堰底节浮运时吃水深度：6. 0m；围堰精定位时底节双壁侧板顶面高程：+9. 0m；作为钻孔平台时围堰双壁侧板顶面高程：+9. 0m；钻孔桩施工时最高施工水位：+8.71m；承台施工时设计最高水位（取11-4月频率为10%的日平均最高水位）：+7. 0m；承台施工时侧板顶面高程（围堰接高后）：+9. Ome附图024： 6#墩围堰总体布置图。5）钢围堰制作、下水围堰制作钢围堰底节、中节与顶节根据工期要求分阶段进行加工，底节围堰在浦口大 桥船厂分单元加工,整体组拼，中节与顶节在项目部钢结构车间分单元加工,分块 接拼。钢围堰中节高度9. 3m,采取分块制造，高度方向不设拼缝，周长方向分直 线段与曲线段。每侧直线段分4x4.5|11+2乂3.0|11+4*4.5|11共1（）块，其中最大单 元件重量约16. 9t。每个曲线段分为8块，每块7.5mX9. 3m,重量约19. 7t.钢围堰顶节高度3.2m,视施工水位情况作接拼方案调整。钢套箱单元件在胎架上组拼及施焊，设置胎架的场地条件及胎架结构的刚度 等应满足制作精度要求。钢套箱单元件出厂前严格保证套箱各部位焊缝的焊接质 量，对关键受力焊缝应做探伤检验，关于有水密要求的焊缝须进行煤油渗透性试 验。a.焊接平台铺设围堰侧壁多为大直线段，为保证在拼装时的尺寸误差操纵在标准范围之内， 需铺设焊接平台。在平台上焊接侧板，能够保证焊接时的变形与平整度。围堰端 头部分为圆弧形，制造时利用底节围堰的圆弧胎型改造后制造中节围堰圆弧段， 以保证尺寸精度。焊接时平面务必是一个刚性的固定结构，减少尺寸误差。b.横向支架制造横向筋板为两块钢板焊接而成的“”型结构，制造时应将加工好的“” 型结构用角钢连接成整体后检查结构尺寸，调整变形后，放在平整的地方。横向 支架结构如下图：c、单元件组拼单元件按下列施工流程拼装：胎架平台制作一套箱底部刃脚段拼装一底隔舱 安装一侧板拼装一内支撑桁架安装一导环安装一辅助结构安装。d、质量验收钢套箱拼装焊缝质量应进行严格检查验收，对内外壁板、隔仓板每一道焊接 进行认真检查，观察是否致密，对关键受力焊缝应做探伤检验，钢吊箱外壳焊缝作煤油渗透性试验。围堰下水a底节围堰下水浦口大桥船厂位于南京长江大桥上游1. 5km处，围堰拼装场地势较平缓，近 水面处淤泥沉积，尚不能满足围堰拼装、气囊辅助滑移入水条件，需对地基进行 硬化与坡度调整，以达到横向IoOm范围内坡度1： 28的要求。围堰下河基础调 整坡面见下图：围堰底部为刃脚结构，利用气囊辅助滑移下水时，务必设置缓冲垫层，通过 自制U形浮箱，能够解决这一问题，同时U形浮箱还能增加围堰下水浮力，使围 堰下水更安全平稳。围堰经检验合格后，清理现场，安装气囊并逐步向充气，气囊充气直径1. 5m, 长度15m,间距3m,最大承载压力2. 0MPa。当气囊高度达到0. 8m左右时顶起围 堰并抽去支撑钢凳，放松地牛滑车组，钢围堰借自重开始缓慢滑移。围堰每滑移 56m时，及时向围堰解端补垫气囊并及时充气，脑端滑出气囊及时倒至舰端备 用。围堰艄端滑入水中后，无法再补垫气囊，随着围堰的继续前移，艄端气囊不 断滑出，围堰成半悬臂状态，围堰底气囊数量逐步减少，单个气囊承载压力也逐 步加大，如今应及时调整气囊压力保证各气囊承载力的均衡。围堰艄端悬臂接近 60m时，通过围堰解端圆弧隔仓内注水的方法，调整围堰脑、解重量差使围堰保 持一定的角度并顺利滑移入水。b中节、顶节下河：中、顶节围堰在北岸生产区钢结构车间按单元件分块制造完成，经起重码头 下河，利用40Ot平板铁驳，将23单元件拼焊成组合块件，再运送至6#墩旁, 水上浮吊分块接拼。附图025： 6#墩围堰下水施工步骤图。6）底节钢围堰浮运、定位浦口大桥船厂距离桥位20余公里，此域航道繁忙、部 分航段水情复杂，途经长江三桥，围堰浮运具有一定难度， 务必做好充分准备，制定稳妥浮运方案。通过分析比较，选 择操纵性能较先进的360°全回转宁港拖3001为首吊拖， 以稳固航向，操纵淌航与前进的速度。钢围堰后圆端两侧分 别由宁港拖1003、宁港拖2004两艘大马力拖轮左右挟持， 调整、稳固、操纵船位。为确保万无一失，布置与宁港3001 同性能的拖2003吊绑于钢围堰尾部，顶推并稳固船位，兼 作监护，以保证拖队在预定的航路中安全航行。拖运过程中， 宁港1008在拖队旁左、右游弋护航，以应急需。浮运拖队布置如右上图：底节钢围堰浮运到位后,将钢围堰插入两艘事先定位好 的二艘400t临时定位船中，并使围堰锚缆由临时定位船过渡到底节钢围堰上, 通过绞锚系统调整钢围堰进行初、精定位。纲护筒顶附图026： 6#墩围堰定位施工步骤图。7）钢护筒施工钢护筒制造