CN101538833B - 竖向分条双壁钢围堰止水施工工法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种竖向分条双壁钢围堰止水施工工法，采用竖向分条双壁钢围堰进行围堰止水施工，其步骤为：搭设水中施工便桥、安装龙门吊机、打设钢管桩、单片双壁钢围堰安装下沉、逐片双壁钢围堰下沉、安装支撑架、围堰内抽砂、浇注封底混凝土及接缝处理、浇注承台、墩柱、双壁钢围堰拆除。本发明采用竖向分条双壁钢围堰，单片重量和宽度可依地质结构、起重能力进行调整；且施工简单易行，有着更好的适应性。该工艺无需安装专用设备和搭设专用平台，可与灌注桩同时施工，大大的缩短工期。适用于起重能力受限制或地质条件复杂下沉深度和阻力大的水中桥墩为创造干施工条件的止水施工。

Description

竖向分条双壁钢围堰止水施工工法 

技术领域

本发明涉及一种为水中墩台施工形成干施工条件的方法，具体涉及一种为为水中墩台施工形成干施工条件的围堰法。

背景技术

随着我国交通基础设施建设的高速发展，跨跃江、河、湖、海桥梁的规模和数量不断加大，水中墩台施工普遍被采用。在各种工况下如何为水中墩施工形成干施工条件，是施工企业必须掌握的技术。

目前，为水中墩施工形成干施工条件的方法主要是围堰法，一般常用的有填土围堰、钢板桩围堰、钢吊箱围堰和钢套箱围堰。对于水深较大、承台埋入水底面以下一定深度的桥墩基础，一般只能采用双壁钢板桩围堰或钢套箱围堰。但是，地质地层结构复杂，大型水上施工船舶进不来，大型陆上起重设备上不去，待灌注桩施工完成后用成桩做支撑通过千斤顶下沉钢围堰时间来不及。在受水深、便桥承载能力和施工工期的限制的情况下，国内外贯用的水平分层下沉或整体下沉双壁钢围堰方案难以实施。

发明内容

本发明的目的针对为水中墩台施工形成干施工条件的围堰法存在的上述不足，提供了一种竖向分条双壁钢围堰止水施工工法。

本发明的技术方案为：一种竖向分条双壁钢围堰止水施工工法，采用竖向分条双壁钢围堰进行围堰止水施工，其施工工艺步骤如下：

(1)搭设水中施工便桥平台

(2)安装便桥上的龙门吊机

a.吊装龙门吊竖立门架支腿；

b.吊装龙门吊双横梁

(3)打设限位、支撑钢管桩

测量人员在钢平台上放出双壁钢围堰的位置，在两片钢围堰的接缝处内侧打设限位、支撑钢管桩；

(4)单片双壁钢围堰安装下沉

先安装上游一侧双壁钢围堰，充分利用水流力的作用，使其紧靠限位、支撑钢管桩准确下沉，然后安装两侧，最后安装下游双壁钢围堰；

(5)逐片双壁钢围堰下沉

当第一片钢围堰下沉到设计高程后，根据接缝止砂的钢闸板的结构要求和旋喷止水的注浆管的直径确定的两片钢围堰间距，然后，开始逐片下沉相邻的钢围堰；

(6)安装支撑架

a.安装下支撑架

安装打设加工的钢闸板后即可进行下支撑架的安装；

b.安装上支撑架

安装完成下支撑架后安装上支撑架；

(7)双壁钢围堰围堰内抽砂

用抽砂设备对围堰内进行抽砂，直至封底混凝土底面标高；

(8)水下浇注封底混凝土及接缝处理

用拌和站搅拌，罐车运输至现场，用导管法浇注水下封底混凝土；然后，对两片钢围堰的接缝进行处理，进行接缝处理时，采用模袋砼与二重管法高压旋喷注浆的方法；

(9)浇注承台、墩柱

拆除下支撑架后以钢围堰为支撑浇筑承台混凝土；拆除上支撑架中的支撑钢管后浇筑墩柱混凝土；

(10)双壁钢围堰拆除

承台、墩柱及连续梁混凝土浇注完后，即可拆除双壁钢围堰。

优选的是，所述的竖向分条双壁钢围堰为由内外壁板、腹板、接缝和水平支撑组成的矩形竖向分条钢围堰；该围堰体内腔为方形，每个竖向侧面分为4条。

本发明的有益效果为：本发明采用竖向分条双壁钢围堰，单片重量和宽度可依地质结构、起重能力进行调整；接缝结合腔后处理，可降低下沉定位的精度要求，因而对设备要求低，施工简单易行，有着更好的适应性；竖向通长制作，省去现场接高工序，降低了水上劳动强度，提高了效率；该工艺无需安装专用设备和搭设专用平台，可与灌注桩同时施工，大大的缩短工期。适用于起重能力受限制或地质条件复杂下沉深度和阻力大的水中桥墩为创造干施工条件的止水施工。

具体实施方式

本发明的具体实施例，一种竖向分条双壁钢围堰止水施工工法，采用竖向分条双壁钢围堰进行围堰止水施工，以哈大客运专线第二松花江特大桥1083#和1084#水中墩台为例，该桥址处水深9～12米，地质结构为：河床下5～7米为粉细砂，6～16米为砾石、漂石层并伴有地下暗河，16～58米为轴心抗压强度40～60Mpa的粉质泥岩和砂质泥岩。1083#、1084#墩位于第二松花江中，该处松花江水底140.8m～135.36m为细砂层，135.36m～129.16m为砾石层，129.16m以下为圆砾及泥岩。根据施工要求，钢围堰穿过5.44m的细砂层，嵌入砾石层4.56m，即钢围堰需沉入河床底面以下10m。

其具体施工工艺如下：

(1)搭设水中施工便桥平台

考虑到钢围堰施工过程中平台上可能会有多个大型设备同时进行作业，并且对钢围堰采用振动锤进行振沉，施工过程中会对平台钢管桩产生一定程度的影响，在振沉过程中会造成个别钢管桩产生较大的沉降位移，因此在进行施工前应对平台及便桥进行加固，增强其整体刚度，防止便桥发生过大不均匀沉降，造成施工隐患。同时对便桥的沉降变形进行实时监控，掌握其下沉情况，预防意外的发生。

便桥全长252.2米，21跨×12米，20个钢管桩支墩及3个临时桥台，桥面宽7米。栈桥的桥墩采用3根Φ800×10的钢管桩作墩柱，桩内填充砂子，桩顶灌注500mm厚的C30砼，用I25a工字钢作系梁，将3根钢管桩进行连接，并用I10作剪力架支撑加固。梁体采用3组双排单层贝雷架梁，每跨的3组贝雷架之间用I10剪力架支撑加固。桥面采用间距1.5米的I28a作横梁，梁上铺设间距100mm的I10作桥面板，其上焊接Φ8mm 的圆钢作防滑条，桥面两侧焊I28a作挡车条，用Φ48mm的钢管焊成栏杆。

(2)安装便桥上的龙门吊机

a.吊装龙门吊竖立门架支腿

使用一台50吨起重能力的吊机，将门架、支腿(13吨)竖立在轨道上，利用4根风绳拉紧立直，防止倾倒。测量两门架跨度及对角，使其在允许范围内，水平方向允许偏差5mm，门架支腿垂直度为1/1000。

b.吊装龙门吊双横梁

将停放在场地上的主梁，运到现场(按数码对应)拼装起来，单梁重13吨。将主梁上的附件装配到位。使用两台足够起重能力的吊机，将主梁吊放在支腿上面，调整小车轨距，允许偏差5mm。用焊接方式将主梁和支腿法兰进行焊接，焊接牢固后，吊车撤出。

(3)打设限位、支撑钢管桩

测量人员在钢平台上放出双壁钢围堰的位置，根据每一块双壁钢围堰的不同几何尺寸，在两片钢围堰的接缝处内侧打设限位、支撑用直径为800mm的钢管桩。同时四周预留50mm富余量切割出钢围堰的下沉位置。

施工中也有利用钢平台上的I28a横梁做第一道支撑限位，在I28a横梁标高下4m的4边上，每一边都打设3根直径为800mm的钢管桩后，焊接横向钢管桩做第二道支撑限位的情况。

(4)单片双壁钢围堰安装下沉

从加工场使用拖车把每片双壁钢围堰按顺序运到现场，由50t吊机和50t龙门吊联合吊双壁钢围堰，通过在平台上割出的定位孔就位，靠紧定位钢管桩下沉到河床面。安装下沉的顺序为：先安装上游一侧的双壁钢围堰，充分利用水流力的作用，使其紧靠定位钢管桩准确下沉，然后安装两侧，最后安装下游双壁钢围堰。

为确保钢围堰顺利下沉至指定标高，施工前拟定了多项辅助下沉方法，开始采用DZ120A振动锤振沉并使其准确定位，然后利用抽砂设备对双壁钢围堰壁内进行抽砂使其下沉，并利用设置于单条钢围堰每侧的高压水管冲击河床上的泥沙，必要时用EPE400型震动打桩锤(激振力320t)助沉，使其下沉到位；如遇部分漂石，采用旋挖抽砂泵钻头进行旋挖漂石，消除障碍物，保证钢围堰顺利下沉。

(5)逐片双壁钢围堰下沉

当第一片钢围堰下沉到设计高程后，根据接缝止砂的钢闸板的结构要求和旋喷止水的注浆管的直径确定的两片钢围堰间距为400mm开始逐片下沉相邻的钢围堰；直至形成内边15m×15m的方型钢围堰。

(6)安装支撑架

a.安装下支撑架

利用抽砂设备对双壁钢围堰围堰内砂石进行局部抽砂，直至河床底面标高(140.80)下1.0m处(139.80)，安装打设加工的H型钢闸板后即可进行下支撑架的安装，其底标高在下层承台上2.0m，以方便下层承台的混凝土浇筑；下支撑架由刚性结构进行悬挂，由Φ800×10mm钢管加扩大头组成，在接缝处纵横布设；为保证扩大头与壁板良好接触，在接触不良处浇注水下模袋砂浆或混凝土。下支撑架的悬挂由软连接的钢丝绳实现。考虑到在开挖过程中受土压力的作用，双壁钢围堰产生位移，将使双壁钢围堰与支撑架紧密接触。

b.安装上支撑架

上支撑架由在与下支撑架相同的接缝处纵横布设的Φ800×10mm钢管、把16片钢围堰连成一体的水平桁架和四角双I22槽钢“八字”斜撑组成。首先上支撑架的Φ800×10mm钢管对应每个接缝，进行焊接；然后用水平桁架把单片钢围堰在顶部焊成整体；最后在水平桁架同一标高上选择墩柱浇筑不影响的地方焊接双I22槽钢“八字”斜撑。安装完成后，在上面铺设4mm厚钢板作为工作平台。

(7)双壁钢围堰围堰内抽砂

用抽砂设备对围堰内进行抽砂，直至封底混凝土底面标高130.8m。

(8)水下浇注封底混凝土及接缝处理

封底混凝土设计强度等级为C20，塌落度200±20mm；厚度为3m。用拌和站搅拌，罐车运输至现场，用导管法浇注水下封底混凝土。

在两片钢围堰的接缝内侧打设的两片H型钢闸板内填筑模袋砼，混凝土强度为C35，在混凝土的同步养护试件的强度达到20Mpa后，在接缝的中心由钻机带动φ127mm钻杆穿透模袋砼至钢围堰底标高，进行二重管法的高压旋喷注浆至钢围堰顶面，水泥浆中掺加5％速凝剂。要求旋喷固结体的强度达到2Mpa以上，以确保止水效果好还方便将来拆除。

(9)浇注承台、墩柱

原则上接缝处理完成14天后即可进行钢围堰内抽水、切割钢护筒，拆除下支撑架后以钢围堰为支撑浇筑承台混凝土；拆除上支撑架中的Φ800×10mm支撑钢管后浇筑墩柱混凝土。

(10)双壁钢围堰拆除

承台、墩柱及连续梁混凝土浇注完后，即可拆除双壁钢围堰。拆除方法为先拆除内支撑，向箱内灌满水，再用振动锤使接缝混凝土松散，失去封堵止水作用，由50t吊机配合进行分段拆除，必要时利用抽砂船在箱外对钢围堰根部进行抽砂。

Claims (2)

1.一种竖向分条双壁钢围堰止水施工工法，其特征在于：采用竖向分条双壁钢围堰进行围堰止水施工，其施工工艺步骤如下：

(1)搭设水中施工便桥平台

(2)安装便桥上的龙门吊机

a.吊装龙门吊竖立门架支腿；

b.吊装龙门吊双横梁；

(3)打设限位、支撑钢管桩

测量人员在钢平台上放出双壁钢围堰的位置，在两片钢围堰的接缝处内侧打设限位、支撑钢管桩；

(4)单片双壁钢围堰安装下沉

先安装上游一侧双壁钢围堰，充分利用水流力的作用，使其紧靠限位、支撑钢管桩准确下沉，然后安装两侧，最后安装下游双壁钢围堰；

(5)逐片双壁钢围堰下沉

当第一片钢围堰下沉到设计高程后，根据接缝止砂的钢闸板的结构要求和旋喷止水的注浆管的直径确定两片钢围堰间距，然后，开始逐片下沉相邻的钢围堰；

(6)安装支撑架

a.安装下支撑架

安装打设加工的钢闸板后即可进行下支撑架的安装；

b.安装上支撑架

安装完成下支撑架后安装上支撑架；

(7)双壁钢围堰围堰内抽砂

用抽砂设备对围堰内进行抽砂，直至封底混凝土底面标高；

(8)水下浇注封底混凝土及接缝处理

用拌和站搅拌，罐车运输至现场，用导管法浇注水下封底混凝土；然后，对两片钢围堰的接缝进行处理，进行接缝处理时，采用模袋砼与二重管法高压旋喷注浆的方法；

(9)浇注承台、墩柱

拆除下支撑架后以钢围堰为支撑浇筑承台混凝土；拆除上支撑架中的支撑钢管后浇筑墩柱混凝土； 

(10)双壁钢围堰拆除

承台、墩柱及连续梁混凝土浇注完后，即可拆除双壁钢围堰。

2.根据权利要求1所述的竖向分条双壁钢围堰止水施工工法，其特征在于：所述的竖向分条双壁钢围堰为由内外壁板、腹板、接缝和水平支撑组成的矩形竖向分条钢围堰；该围堰体内腔为方形，每个竖向侧面分为4条。