CN101205720A - 一种超大型钢围堰下放、着床、下沉控制技术 - Google Patents

Abstract

一种超大型钢围堰下放、着床、下沉控制技术，本发明属于桥梁工程基础施工领域，适用于桥梁高低桩承台基础中的围堰施工。即采用下放、着床、下沉控制技术，实现围堰在下沉过程中主动可控，定量可调，位置可控，偏差可调。该技术采用独特设计的升降系统和水平导向装置，使围堰在升降系统和水平导向装置同时作用下，通过壁仓内分批次灌水方式，在中立大于浮力可控状态下使其安全、精确下沉至设计位置。有效解决在水文变化频繁的潮汐河流、河床高差较大等不利条件下超大钢围堰的下放、着床及覆盖层内下沉精度控制难题，提升了围堰安装精度。

Description

一种超大型钢围堰下放、着床、下沉控制技术

                            技术领域

本发明涉及一种桥梁高低桩承台基础围堰施工方法，属于桥梁基础施工技术领域。具体是桥梁墩基础钻孔桩施工完成后，利用已成桩钢护筒作为导向桩，在升降系统和水平导向装置共同作用下，使超大钢围堰在变化频繁的潮汐河流及河床高差较大的不利条件下安全、精确下沉至设计位置。

                            背景技术

南京大胜关长江大桥位于长江下游南京段，水深流急。为快速、优质、高效建设好南京大胜关长江大桥，对深水桥梁基础施工技术进行研究显得尤为重要。由于该桥在2005年12月才开始进行施工准备，2005年的枯水期已过了近一半的时间。为保障在2006年汛期正常施工，水中施工平台必须能安全渡汛。如果采用常规平台法施工，工期不仅无法保证，施工安全将受到重大威胁。为此，采用围堰兼作钻孔平台施工，钢围堰整体制造，气囊法下水，浮运至墩位，在钻孔桩施工结束后，围堰通过升降系统和水平导向装置共同作用下精确下沉，进行封底和承台施工。

常规的桥梁承台钢套箱围堰安装施工，一般均在上下游河床高差不大的情况下，采取壁仓内注水使围堰下沉，此种方法下放围堰施工周期长，下沉过程不易控制，尤其对于超大型钢围堰控制更加困难，下沉精度很难满足要求，极易发生倾斜、偏位事故，导致工期延误，增加施工成本。而采用已成桩钢护筒作为导向桩，在升降系统和水平导向装置共同作用下通过重力大于浮力，保障下放、桌床、下沉全程可控，实现了围堰在下放过程中主动可控，定量可调，位置可控，偏差可调。提高了围堰安装速度、精度、安全度。

                            发明内容

本发明的目的是针对以上现有技术的不足，提供一种在在上下游河床高差较大变化频繁潮汐河流影响条件下，能够经济、施工便捷、安全可控的围堰精确下沉施工方法。

利用底节围堰作为钻孔平台进行钻孔桩施工，钻孔桩施工结束后进行中节钢套箱接高，中节钢套箱分单元制造，现场分块散拼。河床处理满足要求后，在已接高钢护筒上安装钢套箱升降系统，以使围堰上下可控；在上、下层内支撑架处安装水平导向装置，以确保钢套箱下沉时水平位置准确。

在升降系统和水平导向装置作用下使围堰在下沉过程中上下可控、水平可调，既在人为可控的条件下使围堰安全、稳定、精确、快速下沉至设计位置。

升降系统由护筒顶挂桩设备6和提放装置7组成。提放装置由扁担梁10、扁担梁13、扁担梁15、千斤顶12和精轧螺纹钢筋9组成。每个吊放点的两台千斤顶通过一台油泵并联作业。以保证每个升降系统上两台千斤顶的同步性。

基于钢套箱下游入河床比较深，上游入河床较少，下沉过程中平面位置及竖向倾斜难以控制等原因，选择几根垂直度较好的桩作为钢套箱下沉的定位及导向桩，并分别在导向桩处的钢套箱内支架处设双层导向装置，使得钢套箱能沿定位桩准确下沉。导向装置由支撑导环顶板26、支撑导环底板27、支撑导环加劲肋25和活动导环组成。活动导环又由顶推杆18、底座19、临时垫块20、卡箍21、导箱22、钢销23、连动杆24等组成。

围堰下沉施工方法按以下步骤进行：

1)河床调整

上游侧河床采用抛填片石及砂砾29方法填高，下游侧河床28采用挖泥船挖泥降低河床标高，使上下游河床的高差控制在4m内。考虑河床高差不同、钢套箱上下游承受不平衡土压力，按不平衡土压力力矩全部由升降系统承担、不平衡土压力力矩全部由上下导环承担两种工况进行受力分析，经过分析，钢套箱下放到设计标高，上下游河床高差不宜大于4m，施工时按3m控制。其他类似工程施工时可采用此方法进行分析。

2)围堰下沉、底层升降系统拆除

围堰壁仓内水基本抽干后，在提升系统作用下施加预升力，将围堰提升稍许，将挂桩牛腿14拆除。挂桩牛腿14拆除后，在升降系统作用下缓缓下放围堰一定高度后，将底层内支架钢护筒处升降系统拆除。(其他类似工程施工时可依据实际升降系统受力情况，增减升降系统数量。)此后在顶层内支架钢护筒处升降系统作用下，使围堰继续可控下沉。

3)围堰入床前下沉

围堰下沉采取分次下沉、分次注水原则，使升降系统受力在合理安全幅度内变化，在围堰着床前，保持一定的围堰内外水头差。

4)围堰入床后下沉

围堰进入河床后，仍采取分批次下沉，分批次隔仓注水方式，使围堰在提升系统作用下缓慢下沉。入床后，因围堰受到土压力及端阻力、摩擦力作用，为使提升系统受力保持安全有效，围堰上下游壁仓内注水量应随入土深度作相应调整。且采取下游侧壁仓多注水的方法克服下游侧围堰所受土摩阻力。

围堰每轮次下沉前须检验围堰平面位置，合格后方可进行下一轮次下沉作业。在围堰下沉过程中，要保证每套升降系统共同且均匀受力。

总之本发明实现了围堰在下放过程中主动可控，定量可调，位置可控，偏差可调。有效解决在水文变化频繁的潮汐河流、河床高差较大等不利条件下超大钢围堰下放、着床及覆盖层内下沉精度控制难题。

                            附图说明

图1为下沉钢围堰体系平面图

图2为下沉钢围堰体系A-A剖面图

图3为下沉钢围堰体系B-B剖面图

图4、5为升降系统主、侧视图

图6为升降系统C-C剖面图

图7为升降系统D-D剖面图

图8为水平导向装置示意图

图9①～图9⑤为钢围堰下沉步骤状况图

图中：1-钢吊箱围堰，2-围堰顶层内支架(上层)，3-围堰顶层内支架(下层)，4-水平导向装置，5-钢护筒，6-挂桩设备，7-提放装置，8-钢护筒，9-精轧螺纹钢筋，10-扁担梁a，11-临时垫块，12-千斤顶，13-扁担梁b，14-挂桩牛腿，15-扁担梁c，16-铰座，17-上弦杆，18-顶推杆，19-底座，20-临时垫块，21-卡箍，22-导箱，23-钢销，24-连动杆，25-支撑导环加劲肋，26-支撑导环顶板，27-支撑导环底板，28-下游侧河床，29-片石及砂砾。

                          具体实施方式

选择当天高潮位时，进行围堰下沉施工作业，通过升降系统和水平导向装置共同作用，配以围堰壁仓内分批次下沉、分批次注水原则，使围堰可控下沉。

下面依据附图详述本发明的结构及工作方式

1、升降系统由护筒顶挂桩6和提放装置7组成。护筒顶挂桩即原钻孔平台用的挂桩设备；提放装置由分配梁(即扁担梁10、13、15)、千斤顶12和精轧螺纹钢筋9组成，现场施工时，可在扁担梁10、13间设置临时垫块11，以策安全。

参照图4、5、6、7升降系统中扁担梁15与铰座16采用销接，铰座16与与围堰顶层内支架2的上弦杆17采用焊接；挂桩设备6通过挂桩牛腿14作用于接高钢护筒8上；扁担梁13置于挂桩牛腿14上；升降系统作用力通过挂桩牛腿14作用于钢护筒上。千斤顶置于扁担梁10、13之间；采用精轧螺纹钢筋9将扁担梁10、扁担梁13、扁担梁15一起串栓。在具体施工中通过精轧螺纹钢筋9作为吊放索，通过千斤顶12行程往复顶落操作实现围堰可控下放。

2、参照图8，在每根导向桩处的钢套箱内支架处设双层水平导向装置，水平导向装置4由活动导向、支撑导环顶板26、支撑导环底板27和支撑导环加劲肋25组成，活动导向为围堰下沉定位导向装置，起到调节围堰平面位置作用，同时起传递围堰所受外部水平力作用。活动导向装置由顶推杆18、底座19、卡箍21、导箱22、销子23，连动杆24等7种构件组成，根据现场情况可加设临时垫块20。其中支撑导环顶板26、支撑导环底板27与内支架弦杆采用焊连，底座19与固定支撑导环顶板26焊接；连动杆24与顶推杆18为套接。

3、参照图9，图9为围堰下放步骤状况图，其中①为钢围堰在下沉前河床处理状况图；②、③为围堰入床前围堰下放步骤状况图；④为围堰下沉至河床状况图；⑤为围堰下沉至设计标高状况图。

Claims (2)

1.一种超大型钢围堰下放、着床、下沉控制技术，其特征为：

在围堰下放过程中设置升降系统，用以提升、下放围堰，围堰在重力大于浮力条件下可控下放，并设置可以水平方向调节的水平导向装置，用以调节围堰平面位置，以确保其安装精度，同时也用以抵抗水流力及上下游不平衡被动土压力，

围堰壁仓内水抽干后，围堰下沉采用分批次下沉、分批次注水，

围堰进入河床后，仍在升降系统和水平导向装置作用下，采取上、下游壁仓内注水方式，使围堰缓慢下沉，采取下游侧多注水的方法克服下游侧围堰所受土摩阻力，同时水平导向装置及升降系统共同作用以抵抗上下游河床不平衡土压力，围堰内外水头差随入土深度作相应调整，使吊挂装置受力保持安全幅度内。

2.根据权利要求1所述的一种超大型钢围堰下放、着床、下沉控制技术，其特征在于：上下游河床高差较大，不能满足围堰下放施工要求，需对上下游河床进行调整，通过理论计算分析，使上下游河床高差达到合理的范围内。

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