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钢围堰在条件限制下的施工技术探讨

来源:www.daxuelw.org  发布时间:2017-06-24  
设计及施工人员的能力和智慧。作为桥梁的关键工序---承台施工显得重要举足轻重,在武深高速公路陆水河特大桥的施工中就因地质条件恶劣,给设计和施工带来了难题,在专家、设计单位及施工单位等工程技术人员的努力下,最终战胜了困难,并取得了很好的效果。本文以该大桥钢围堰为例,探讨复杂地质条件下钢围堰的施工工艺。

  1 陆水河特大桥主墩钢围堰施工工艺。

  陆水河特大桥主桥上部结构采用变截面连续箱梁,跨度布置为 88 +160 +88m,双向 6 车道,单幅宽度为 17m,主墩处河床以下为砂卵石层,层厚达 3 ~ 5m,其下为强风化泥质粉砂岩,钢围堰需沉放至强风化岩层之 上。根 据 设 计 资 料,砂 卵 石 层 侧 摩 阻 力 为150kPa,在同类型桥梁区位[1]其侧摩阻明显偏大,采用常规的吸泥下沉方法钢围堰下放难度很大[2-3],且很难保证其施工质量。此外,受条件限制,无法使用起重船,因此钢围堰的设计与施工难度均较大。

  通过对国内大型桥梁钢围堰施工的工艺进行研究(见表 1) ,综合水文、地质及波浪等各种因素,并考虑到陆水河处于陆水湖库区下游,对环保、观光要求较高,必须设计符合上述要求的钢围堰形式及质量,决定采用左右幅连通的双壁钢围堰[4-5],平面尺寸为 16. 8m× 34. 5m,高度为 14. 5m.钢围堰采用分片分节加工,第一节钢围堰用现场布置的 70t 履带式起重机在钢牛腿(安装在辅助平台上) 上安装,然后用千斤顶整体起吊,割除牛腿,下放入水; 然后进行水上接高拼装第二节钢围堰,然后注水或辅助取土的施工工艺下沉,最终沉放到位后定位,最后进行钢护筒沉放、钻孔桩施工等工序[4].

  设计及施工人员的能力和智慧。作为桥梁的关键工序---承台施工显得重要举足轻重,在武深高速公路陆水河特大桥的施工中就因地质条件恶劣,给设计和施工带来了难题,在专家、设计单位及施工单位等工程技术人员的努力下,最终战胜了困难,并取得了很好的效果。本文以该大桥钢围堰为例,探讨复杂地质条件下钢围堰的施工工艺。

  1 陆水河特大桥主墩钢围堰施工工艺。

  陆水河特大桥主桥上部结构采用变截面连续箱梁,跨度布置为 88 +160 +88m,双向 6 车道,单幅宽度为 17m,主墩处河床以下为砂卵石层,层厚达 3 ~ 5m,其下为强风化泥质粉砂岩,钢围堰需沉放至强风化岩层之 上。根 据 设 计 资 料,砂 卵 石 层 侧 摩 阻 力 为150kPa,在同类型桥梁区位[1]其侧摩阻明显偏大,采用常规的吸泥下沉方法钢围堰下放难度很大[2-3],且很难保证其施工质量。此外,受条件限制,无法使用起重船,因此钢围堰的设计与施工难度均较大。

  通过对国内大型桥梁钢围堰施工的工艺进行研究,综合水文、地质及波浪等各种因素,并考虑到陆水河处于陆水湖库区下游,对环保、观光要求较高,必须设计符合上述要求的钢围堰形式及质量,决定采用左右幅连通的双壁钢围堰[4-5],平面尺寸为 16. 8m× 34. 5m,高度为 14. 5m.钢围堰采用分片分节加工,第一节钢围堰用现场布置的 70t 履带式起重机在钢牛腿(安装在辅助平台上) 上安装,然后用千斤顶整体起吊,割除牛腿,下放入水; 然后进行水上接高拼装第二节钢围堰,然后注水或辅助取土的施工工艺下沉,最终沉放到位后定位,最后进行钢护筒沉放、钻孔桩施工等工序[4].

  

  1. 1 钢围堰制作。

  目前,几乎所有桥梁的钢围堰都采用了工厂化制作,尤其是特大桥的钢围堰制作尤其讲究对于起着防撞作用的钢围堰来说,一般要求具有防腐功能,制作工艺要求更高,比如杭州湾大桥、金塘大桥和平潭大桥等。对于仅作钢模板使用后拆除的钢围堰,精度要求可相对偏低,但其他要求都相近。

  陆水河特大桥的钢围堰在全桥施工结束后予以拆除,但为了施工质量和进度以及后期施工的安全,制作要求较高。陆水河特大桥的钢围堰在加工厂分节段分块加工制作,每道焊缝均进行检查,受力焊缝进行了超声波探伤。为避免实际拼装后误差过大,制作后进行试拼,每一层的最后一块件按实际拼装情况制作。

  1. 2 钢围堰下放安装。

  1. 2. 1 施工平台制作。

  鉴于第一节钢围堰较重,作为钢围堰拼装下沉、钻孔桩施工及承台施工的工作平台必须具有足够的刚度,经充分考虑,施工时先在承台两侧搭设支栈桥,利用支栈桥搭设辅助平台,作为钢围堰的拼装平台[6].

  拼装平台顶超出常水位约 2. 5m,辅助平台为矩形型。其平立面如图 1 所示。

  为减小竖向拼缝的错台,在拼装之前需对焊设在拼装平台上的所有钢牛腿的高程进行二次精确复测调控,并在钢牛腿上测设出壁体的理论外廓线(刃脚部位) 和装配定位线,并用油漆标记每个块件安装线,注明分块编号,拼装时严格按安装线进行块件就位。

  1. 2. 2 首节钢围堰拼装。

  拼装前制定合理的焊接工艺,选用合适的焊接设备,采用合理的焊接程序,控制焊接收缩的影响,减少焊接变形,必要时可采取加设稳固可靠的临时支撑、加放焊接余量等方式保证焊接质量。

  开始拼装时,首先吊装上游一侧第一分块(定位块) ,然后依次扩散吊装其他分块。定位块吊装时倚靠靠模缓缓就位,然后吊垂线找正,为防止倾倒可采用角钢打斜撑支撑在施工平台上。壁板分块对接完毕后为了减少焊接变形,保证焊接质量,采用从首块定位块开始向上下游侧进行焊接的顺序,自下而上依次进行环板及骨架对接缝、环板与壁板角接缝、夹壁内壁板对接缝以及夹壁外壁板对接缝的施焊,环板对接缝按要求开坡口进行焊接,壁体拼接采用熔透对接焊缝,夹壁内板焊完后外部用 5mm 碳弧气刨清根后再行焊接。为了保证钢围堰外部安全作业,采用挂梯加吊笼的办法进行焊接及其他作业。

  钢围堰壁体拼装焊接完毕后,在下水之前采用煤油渗透试验进行水密性试验,以确保钢围堰的水密性。

  其具体步骤是: 首先将调制好的石灰浆刷在内、外壁板外侧或隔舱板一侧的焊缝处,待干燥后,在内、外壁壁板的内侧隔舱板另一侧焊缝处涂上煤油,10min 后检查涂刷的石灰处是否有油渍,有油渍处为漏点,用气刨清除后补焊,补焊处应重新做水密性试验。

  1. 2. 3 首节钢围堰下放。

  第一节钢围堰拼装完成后,准备对钢围堰进行下放。围堰下放选择在水流较平稳时进行,利用围堰下放系统进行下放,下放系统由千斤顶、精轧螺纹钢、承重架等组成。承重架利用辅助平台钢管桩接高,并在桩顶设置双拼 I28a 型钢主梁,围堰挂腿与钢围堰同步制作,挂腿部分与围堰壁体穿孔塞焊。

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