CN102720140A - 大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺 - Google Patents

大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺 Download PDF

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CN102720140A CN2012102411273A CN201210241127A CN102720140A CN 102720140 A CN102720140 A CN 102720140A CN 2012102411273 A CN2012102411273 A CN 2012102411273A CN 201210241127 A CN201210241127 A CN 201210241127A CN 102720140 A CN102720140 A CN 102720140A
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Abstract

本发明公开了一种大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,包括以下步骤:一、水下基岩破碎及开挖:采用冲击破碎设备对水下基岩进行冲击破碎,同时采用长臂挖机将冲击破碎的岩石块挖运走,直至将水下基岩开挖至设计深度;二、水中承台施工,其施工过程包括以下步骤:围堰结构及尺寸确定、测量放线、围堰下放、钢护筒安装、围堰封底施工、钻孔桩施工、围堰内抽水及钢护筒割除和承台施工;三、承台上部墩柱施工:在施工成型的水中承台上施工钢筋混凝土墩身。本发明施工步骤设计合理、施工方便、施工成本低且施工工期短、施工效果好,所施工完成的铁路枢纽桥梁水中墩的施工质量易于保证,同时其施工过程对既有线的运营过程干扰小。

Description

大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺
技术领域
[0001] 本发明属于铁路枢纽桥梁水中墩施工技术领域,尤其是涉及一种大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺。
背景技术
[0002] 当前,我国正处于大跨度、深水桥梁建设快速发展时期,采用先进的设计和施工技术,达到节省投资、缩短工期、确保安全的施工目标一直是工程界所追求的。铁路枢纽桥梁基础要求高,桥梁的基础比普通公路、铁路桥要求更加严格。尤其是在枢纽铁 路桥梁施工过程中,进行深水厚覆盖层水下清基、深水基础施工,并且紧靠既有营业线路线的施工项目,在工程实例中极其少见。因而,为满足目前铁路大范围的改扩建施工需求,急需一种方法步骤简单、施工方便且施工效果好、施工质量易于保证的在既有线一侧的水中基岩上施工深水桥墩的施工方法。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其施工步骤设计合理、施工方便、施工成本低且施工工期短、施工效果好,所施工完成的铁路枢纽桥梁水中墩的施工质量易于保证。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,所施工深水桥墩包括底部承台和位于所述底部承台上的钢筋混凝土墩身,所述底部承台为位于既有铁路运营线一侧的水下基岩上的水中承台,其特征在于该施工工艺包括以下步骤:
[0005] 步骤一、水下基岩破碎及开挖:首先,根据所述水中承台的底部标高hi、所述水中承台施工时所用围堰的底部封底混凝土厚度S和所述水下基岩的顶部标高h2,确定水下基岩的开挖深度h3,其中h3=h2-hl+S ;之后,参照所确定的水下基岩的开挖深度h3,采用冲击破碎设备对所述水下基岩进行冲击破碎,同时采用长臂挖机将冲击破碎的岩石块挖运走,直至将所述水下基岩开挖至设计深度;
[0006] 步骤二、水中承台施工,其施工过程包括以下步骤:
[0007] 步骤201、围堰结构及尺寸确定:根据所述水中承台的结构、尺寸和底部标高hl,并结合施工地点的河床地质和水文情况以及围堰施工时需预留的作业空间,确定施工所述水中承台时所用围堰的结构和尺寸;
[0008] 所述围堰为双壁钢套箱,所述双壁钢套箱由内壁板、同轴套装在内壁板外侧的外壁板和布设于内壁板与外壁板之间的内支撑结构组成,所述双壁钢套箱底部设置有刃脚;所述内壁板与外壁板之间的空腔底部设置有一层混凝土填充层,且内壁板与外壁板之间的空腔底部通过混凝土填充层封堵后,所述内壁板与外壁板之间的空腔形成一个上部开口的注水仓;
[0009] 步骤202、测量放线:采用水上施工放样方法及相配套使用的施工放样设备,对所述双壁钢套箱的四周边线和水中承台底部需施工钻孔桩的中心位置进行测量放样;
[0010] 步骤203、围堰下放:参照步骤202中测量放样出的所述双壁钢套箱的四周边线,将所述双壁钢套箱逐渐下放至预设位置;且对所述双壁钢套箱进行下放时,采用通过注水设备向内壁板与外壁板之间的注水仓内连续注水的方式,将所述双壁钢套箱逐渐平稳下放至预设位置;
[0011] 步骤204、钢护筒安装:步骤203中所述双壁钢套箱下放到位后,参照步骤202中测量放样出的需施工钻孔桩的中心位置,且按照常规钢护筒安装方法对施工钻孔桩所用的钢护筒进行下放,并对下放到位的钢护筒进行固定;
[0012] 步骤205、围堰封底施工:对步骤203中下放到位的所述双壁钢套箱底部进行混凝 土封底,且封底后所形成混凝土封底层的顶部标高与所述水中承台的底部标高hi —致;
[0013] 步骤206、钻孔桩施工:按常规水中钻孔桩的施工方法对用于支撑所述水中承台的钻孔粧进行施工,施工完成的钻孔粧顶部标闻与所述水中承台的顶部标闻一致;
[0014] 步骤207、围堰内抽水及钢护筒割除:步骤206中所述的钻孔桩施工完成后,采用抽水机将所述双壁钢套箱内部水抽出;且抽水完成后,采用切割设备割除步骤204中所述的钢护筒;
[0015] 步骤208、承台施工:在步骤206中已施工完成的钻孔粧粧顶上对所述水中承台进行成型施工;
[0016] 步骤三、承台上部墩柱施工:在施工成型的所述水中承台上施工所述钢筋混凝土墩身,且待所述钢筋混凝土墩身施工完成后,对所述双壁钢套箱进行拆除。
[0017] 上述大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征是:步骤一中采用冲击破碎设备对所述水下基岩进行冲击破碎之前,先在所述深水桥墩墩位处布设一个冲击平台,再利用所述冲击平台,对所述水下基岩进行冲击破碎;所述冲击平台包括由多个浮箱拼装组成的漂浮式支撑平台一和对所述漂浮式支撑平台一进行定位的多个定位装置一,多个所述定位装置一均通过锚索与所述漂浮式支撑平台一相连;
[0018] 步骤203中将所述双壁钢套箱逐渐下放至预设位置时,采用利用预先搭设好的围堰下放定位平台进行下放;所述围堰下放定位平台包括组装式浮体、布设在所述组装式浮体四周侧且对所述组装式浮体进行定位的多个导向定位装置和将所下放双壁钢套箱连接在所述组装式浮体上的可拆卸连接件,且多个所述导向定位装置均通过锚索与所述组装式浮体相连。
[0019] 上述大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征是:步骤203中所述双壁钢套箱下放到位后,还需在下放到位的所述双壁钢套箱顶部搭设一个钻孔平台;且步骤206中按常规水中钻孔桩的施工方法对用于支撑所述水中承台的钻孔桩进行施工时,利用所述钻孔平台进行施工;
[0020] 所述钻孔平台包括由布设于同一水平面上的多根纵梁组成的水平支架一、由搭设在所述水平支架一上且位于同一水平面上的多根横梁组成的水平支架二和铺装在所述水平支架二上的平台面板二,多根所述纵梁呈平行布设,多根所述横梁呈平行布设,且多根所述纵梁与多根所述横梁均呈垂直布设;多根所述纵梁均搭设在步骤203中已下放到位的所述双壁钢套箱顶部上,已安装完成的钢护筒的顶部高度高于所述双壁钢套箱的顶部高度,且所述纵梁的顶部高度高于已安装完成钢护筒的顶部高度;左右相邻两根所述纵梁之间留有供钢护筒穿出的通道,且左右相邻两根所述纵梁之间的间距大于步骤204中所述钢护筒的外径;所述钢护筒正上方所安装的所有横梁的长度均与左右相邻两根所述纵梁之间的间距相同;
[0021] 实际对所述钻孔平台进行搭设时,步骤203中所述双壁钢套箱下放到位后,先在已下放到位的所述双壁钢套箱顶部搭设所述水平支架一,之后按照常规钢护筒安装方法对施工钻孔桩所用的钢护筒进行下放,待施工钻孔桩所用的所有钢护筒均下放到位且固定完成后,再对所述水平支架二进行搭设,最后在已搭设完成的所述水平支架二上铺装所述平台面板二 ;步骤206中按常规水中钻孔桩的施工方法对用于支撑所述水中承台的钻孔桩进行施工之前,先将当前所施工钻孔桩所用的钢护筒上方的所有横梁均拆除。
[0022] 上述大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征是:步骤201中所述的双
壁钢套箱还包括多块布设于内壁板与外壁板之间的竖向隔仓板,且多块所述竖向隔仓板将所述注水仓分隔为多个隔水仓;步骤203中通过注水设备向所述注水仓内连续注水,采用多个注水设备同时向多个所述隔水仓内均匀注水,以保证所述双壁钢套箱平稳下沉。
[0023] 上述大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征是:步骤201中所述的双壁钢套箱由多个双壁钢套箱节段从下至上依次拼装组成,且上下相邻两个所述双壁钢套箱节段的内壁板之间以及上下相邻两个所述双壁钢套箱节段的外壁板之间均以焊接方式进行密封连接;多个所述双壁钢套箱节段中位于最顶部的双壁钢套箱节段为顶节套箱,多个所述双壁钢套箱节段中位于最底部的双壁钢套箱节段为底节套箱,且所述混凝土填充层位于所述底节套箱的下部;
[0024] 步骤203中对所述双壁钢套箱进行下放时,由下至上对多个所述双壁钢双壁钢套箱节段逐个进行下放;且由下至上对多个所述双壁钢双壁钢套箱节段逐个进行下放时,其下放过程如下:
[0025] 步骤2031、底节套箱移送到位:参照步骤202中测量放样出的所述双壁钢套箱的四周边线,将所述底节套箱移送至所施工深水桥墩的墩位处,且此时所述底节套箱悬浮于水面上;
[0026] 步骤2032、底节套箱灌水下沉:通过注水设备向步骤2031中移送到位的所述底节套箱的内壁板与外壁板之间的注水仓内注水,使得所述底节套箱逐渐平稳下沉,直至所述底节套箱上部露出水面的高度为O为止,此时所述底节套箱灌水下沉到位;其中O =2. 5m + 0. 5m ;
[0027] 步骤2033、上一个双壁钢套箱节段安装:先采用吊装设备,将上一个需安装的所述双壁钢套箱节段吊送至当前已灌水下沉到位的双壁钢套箱节段上;且吊送到位后,采用焊接设备将所吊送的双壁钢套箱节段密封焊接在当前已灌水下沉到位的双壁钢套箱节段上,则完成上一个双壁钢套箱节段的安装过程;
[0028] 步骤2033、判断步骤2033中所安装的上一个所述双壁钢套箱节段是否为所述顶节套箱:当判断出步骤2033中所安装的上一个所述双壁钢套箱节段为顶节套箱时,组成所述双壁钢套箱的多个所述双壁钢套箱节段均已安装完成,进入步骤2035;否则,进入步骤2034 ;
[0029] 步骤2034、上一个双壁钢套箱节段灌水下沉:通过注水设备继续向内壁板与外壁板之间的注水仓内注水,使得步骤2033中所述的上一个双壁钢套箱节段上部露出水面的高度为O为止;之后,返回步骤2033 ;
[0030] 步骤2035、双壁钢套箱着床:通过注水设备继续向内壁板与外壁板之间的注水仓内注水,使得已安装完成的所述双壁钢套箱逐渐平稳下沉至设计位置;之后,进入步骤204。
[0031] 上述大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征是:步骤201中多个所述双壁钢套箱节段均由多个布设于同一水平面上的双壁钢套箱拼装节拼装组成,且相邻两个所述双壁钢套箱拼装节之间均以焊接方式进行紧密连接;步骤2031中将所述底节套箱移送至所施工深水桥墩的墩位处之前,先完成所述底节套箱的拼装过程;且对所述底节套箱进行拼装之前,先搭设一个围堰拼装及提升平台,再采用吊装设备将拼装组成所述底节套箱的多个双壁钢套箱拼装节分别吊装至所述围堰拼装及提升平台上,之后再在所述围堰拼装及提升平台上完成所述底节套箱的拼装过程;待所述底节套箱拼装完成后,再在拼装完成的所述底节套箱下部浇筑一层混凝土填充层; [0032] 所述围堰拼装及提升平台包括多个拼装节支架,所述拼装节支架的数量与拼装组成所述底节套箱的多个双壁钢套箱拼装节的数量相同,多个所述拼装节支架的布设位置与所述底节套箱中相邻两个双壁钢套箱拼装节之间的拼接位置一一对应,且多个所述拼装节支架沿所述底节套箱的套箱中心线进行布设;所述拼装节支架包括布设于所支撑双壁钢套箱拼装节内侧的内侧承重柱、布设于所支撑双壁钢套箱拼装节外侧的外侧承重柱和搭设于内侧承重柱与外侧承重柱之间且对所支撑双壁钢套箱拼装节的底部进行支撑的水平垫梁,所述内侧承重柱和外侧承重柱均呈竖直向布设;所述水平垫梁位于所述深水桥墩墩位处的水面上方;
[0033] 所述围堰拼装及提升平台还包括多个同步对拼装完成的所述底节套箱进行上下提升的顶升装置,多个所述顶升装置沿所述底节套箱的套箱中心线进行布设,且所述顶升装置均布设在所述拼装节支架上;所述顶升装置包括搭设于内侧承重柱顶部与外侧承重柱顶部之间的承重梁和布设于承重梁上的多个千斤顶,多个所述千斤顶布设于同一直线上,且多个所述千斤顶上设置有一根呈水平向布设的扁担梁;所述扁担梁上设置有多根呈竖直向布设的提吊绳索,多根所述提吊绳索的上部均固定在扁担梁上,且多根所述提吊绳索的下部均固定在所述底节套箱上。
[0034] 上述大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征是:步骤一中所述的钢筋混凝土墩身为横截面为圆端形的圆端形实体墩,所述水中承台的横截面为圆端形;步骤201中所述的双壁钢套箱为圆端形套箱,每个所述双壁钢套箱节段由12个双壁钢套箱拼装节拼装组成,且每个所述双壁钢套箱节段均由两个半圆形双壁钢套箱拼装单元和两个平板式双壁钢套箱拼装单元拼装而成;两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元的结构和尺寸均相同,且二者呈左右对称布设;两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元分别连接在两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元之间,两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元的结构和尺寸均相同,且二者呈前后对称布设;两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元均由4个沿圆周方向布设的弧形双壁钢套箱拼装节拼装组成,且4个所述弧形双壁钢套箱拼装节的结构和尺寸均相同;两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元均由左右两个平板式双壁钢套箱拼装节拼装组成,且两个所述平板式双壁钢套箱拼装节的结构和尺寸均相同;
[0035] 所述拼装节支架的数量为12个,所述顶升装置的数量为6个;两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元分别为左侧半圆形双壁钢套箱拼装单元和右侧半圆形双壁钢套箱拼装单元,12个所述拼装节支架包括两个分别布设于两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元中部的拼装节支架一、四个分别布设于两个所述平板式双壁钢套箱与两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元之间拼接位置处的拼装节支架二、布设于左侧半圆形双壁钢套箱拼装单元中部的拼装节支架三、两个分别布设于所述拼装节支架三两侧的拼装节支架四、布设于右侧半圆形双壁钢套箱拼装单元中部的拼装节支架五和两个分别布设于所述拼装节支架五两侧的拼装节支架六;6个所述顶升装置分别布设在两个所述拼装节支架一、两个所述拼装节支架四和两个所述拼装节支架六上。
[0036] 上述大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征是:所述内侧承重柱和外侧承重柱均为底部打入水下的钢管桩;两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元的左右两端上部,均设置有一个内部灌注有混凝土的钢箱一。
[0037] 上述大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征是:所述拼装节支架中内侧承重柱和外侧承重柱的数量均为两根,两根所述内侧承重柱的顶部之间搭设有一根水平垫梁,且两根所述外侧承重柱的顶部之间搭设有一根水平垫梁;所述拼装节支架中两根所述内侧承重柱和两根所述外侧承重柱的顶部高度均相同,所述拼装节支架中水平垫梁的数量为4根,4根水平垫梁布设在同一水平面上,且4根所述水平垫梁组成一个四边形承重框架,所述拼装节支架中两根所述内侧承重柱和两根所述外侧承重柱分别布设在所述四边形承重框架的四个顶点上;所述四边形承重框架铺装有平台面板一。
[0038] 上述大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征是:两个所述拼装节支架一、两个所述拼装节支架四和两个所述拼装节支架六中的内侧承重柱和外侧承重柱的顶部高度均与所支撑双壁钢套箱拼装节的顶部高度相平齐,四个所述拼装节支架二、所述拼装节支架三和所述拼装节支架五中的内侧承重柱和外侧承重柱的顶部高度均低于所支撑双壁钢套箱拼装节的顶部高度;
[0039] 所述顶升装置还包括两根承重垫梁,两根所述承重垫梁分别为内侧承重垫梁和外侧承重垫梁,所述内侧承重垫梁搭设于所述拼装节支架中两根所述内侧承重柱的顶部之间,且所述外侧承重垫梁搭设于所述拼装节支架中两根所述外侧承重柱的顶部之间;所述承重梁的两端分别固定在两根所述承重垫梁的中部上方,扁担梁位于所述承重梁的正上方。
[0040] 本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0041] I、施工工艺步骤设计合理、操作简单且实现方便。
[0042] 2、采用机械破碎方法进行水下基岩开挖,先在墩位处先搭设冲击平台,然后用冲击钻对岩层进行冲击破碎,同时用长臂挖机和高压水泵配合,将破碎的岩石挖运走,最终达到开挖岩层的目的。比水下爆破方式相比,由于水下爆破需找专业施工队伍进行,而且汛期水位高,流速大,不易进行水下爆破,申请进行靠近既有线水下爆破手续繁琐,必要时还需进行专家论证,爆破效率低,施工周期长;而机械破碎方式可克服水下爆破方式存在的上述实际问题。
[0043] 3、围堰拼装及提升平台结构简单、设计合理、占地空间小且使用操作简便、使用效果好,采用直接在岸侧水上搭设的围堰拼装及提升平台完成底节套箱的拼装与下水作业,之后通过机动舟将下水后的底节套箱拖至所施工深水桥墩墩位处。[0044] 4、双壁钢套箱的下放步骤设计合理,下放步骤简单、实现方便且易操控,由先至后对各双壁钢套箱节段逐一进行安装与下放,且下放时采用向注水仓内均匀注水的方式进行围堰下沉,操控简便且投入成本低;并且钢套箱每接高一节立即均匀灌水下沉,预留一定的干弦高度,以便接高下一节时的对接施焊作业。
[0045] 5、所采用 的围堰下放定位平台结构简单、设计合理且使用操作简便,移位方便,非常方便水上作业,并且下放过程中能有效对双壁钢套箱节段的平稳性进行控制,并将双壁钢套箱下放至设计位置。
[0046] 6、所采用的钻孔平台结构简单、投入成本低、搭设方便且使用效果好,各钢护筒上方的横梁拆装方便,不仅方便工人施工作业,而且便于钻孔桩的成孔施工。
[0047] 7、在缩短工期的同时,也大幅度节约了施工成本,减少了大量的人力物力,同时施工方便,简单易控,施工过程安全可靠;实际施工时,先下钢套箱、安装钢护筒与水下混凝土封底后,在钢套箱顶上布置钻孔平台,进行成孔施工,然后再进行承台及水下墩身施工。
[0048] 8、由于本发明的施工过程占地空间小,施工方便且施工周期短,因而其施工过程对既有线的运营过程干扰较小。
[0049] 9、靠近既有线深水墩施工时,本发明采用机械破碎开挖水下基岩及采用双壁钢围堰进行基础施工比水下爆破施工安全系数要高,同时不影响航道的正常通行,因而本发明可减少对既有线及通行航道的干扰,大大的降低安全风险。
[0050] 综上所述,本发明施工步骤设计合理、施工方便、施工成本低且施工工期短、施工效果好,所施工完成的铁路枢纽桥梁水中墩的施工质量易于保证,同时其施工过程对既有线的运营过程干扰小。
[0051] 下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0052] 图I为本发明的装配示意图。
[0053] 图2为本发明所采用双壁钢围堰的结构示意图。
[0054] 图3为图2的A-A剖面图。
[0055] 图4为本发明所采用围堰下放定位平台的使用状态参考图。
[0056] 图5为本发明所采用围堰拼装及提升平台的使用状态参考图。
[0057] 图6为本发明所采用围堰拼装及提升平台中拼装节支架二、拼装节支架三和所述拼装节支架五的使用状态参考图。
[0058] 图7为本发明所采用围堰拼装及提升平台中拼装节支架一、拼装节支架四和拼装节支架六的使用状态参考图。
[0059] 图8为本发明所采用钻孔平台的使用状态参考图。
[0060] 图9为图8的A-A剖视图。
[0061] 附图标记说明:
[0062] I—内壁板; 2—外壁板; 3—7jC平祐1架;
[0063] 4一竖向支撑桁架;5—刃脚; 6—混凝土填充层;
[0064] 7—钢护筒; 8—隔仓板; 9一钢箱一;
[0065] 10—内支撑件; 11 一双壁钢套箱拼装节;12 —内侧承重柱;[0066] 13一外侧承重柱;14一承重梁; 15—千斤顶;
[0067] 16-扁担梁; 17-提吊绳索; 18-水平垫梁;
[0068] 19一支撑牛腿; 20—承重垫梁; 21—内支撑板;
[0069] 22—外支撑板; 23—定位浮体; 24—导链;
[0070] 25-抛锚; 26-地笼; 27-电动锚机;
[0071] 28-贝雷梁; 29-纵向连接梁; 30-混凝土封底层;
[0072] 31-1—拼装节支架一 ;31-2—拼装节支架二 ; 31-3—拼装节支架三;
[0073] 31-4—拼装节支架四;31-5—拼装节支架五;31_6—拼装节支架六;
[0074] 32—横梁; 33—护栏。
具体实施方式
[0075] 如图I所示的一种大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,所施工深水桥墩包括底部承台和位于所述底部承台上的钢筋混凝土墩身,所述底部承台为位于既有铁路运营线一侧的水下基岩上的水中承台,该施工工艺包括以下步骤:
[0076] 步骤一、水下基岩破碎及开挖:首先,根据所述水中承台的底部标高hi、所述水中承台施工时所用围堰的底部封底混凝土厚度S和所述水下基岩的顶部标高h2,确定水下基岩的开挖深度h3,其中h3=h2-hl+S ;之后,参照所确定的水下基岩的开挖深度h3,采用冲击破碎设备对所述水下基岩进行冲击破碎,同时采用长臂挖机将冲击破碎的岩石块挖运走,直至将所述水下基岩开挖至设计深度。
[0077] 实际施工过程中,所述水中承台施工时所用围堰的底部封底混凝土厚度(即所述混凝土封底层30的层厚)5 =3m±0. 5m。
[0078] 本实施例中,所述钢筋混凝土墩身为横截面为圆端形的圆端形实体墩,所述水中承台的横截面为圆端形。步骤一中采用冲击破碎设备对所述水下基岩进行冲击破碎之前,先在所述深水桥墩墩位处布设一个冲击平台,再利用所述冲击平台,对所述水下基岩进行冲击破碎;所述冲击平台包括由多个浮箱拼装组成的漂浮式支撑平台一。
[0079] 同时,所述冲击平台还包括对所述漂浮式支撑平台一进行定位的多个定位装置一,多个所述定位装置一均通过锚索与所述漂浮式支撑平台一相连。
[0080] 本实施例中,所述定位装置一为地锚、抛锚25或地笼26,所述漂浮式支撑平台一上对应设置有多个电动锚机27,所述电动锚机27的数量与所述定位装置一的数量相同。
[0081] 本实施例中,步骤一中所述的冲击破碎设备为冲击钻机。实际施工过程中,也可以采用其它类型的冲击破碎设备。
[0082] 步骤一中所述的水下基岩为上部覆盖有覆盖层的基岩,且对采用冲击破碎设备对所述水下基岩进行冲击破碎之前,先采用长臂挖机对所述覆盖层进行水下开挖。
[0083] 本实施例中,所施工的大跨度预应力砼连续梁所处桥梁全长1055. 5m,共计25跨,主桥为(92+168+92)m连续梁,且该桥梁与既有铁路大致平行且相距约30m。
[0084] 本实施例中,所施工桥梁的主梁为单相单室直腹板变截面箱梁,全长353. 8m,中支点梁高Ilm,边支点梁高6m,箱梁顶板宽9m,底板宽6. 5m,顶板厚62cm,底板厚48cm〜110cm,腹板厚45cm〜IOOcm ;梁体采用C55砼,封锚砼采用C55收缩补偿砼,挡渣墙采用C40砼,保护层采用C40纤维砼,控制两端施工不平衡重不超过10t。[0085] 主梁的预应力体系设计如下:纵向均采用19-15. 2钢绞线,抗拉强度1860mpa,要求内径且外径0114mm的波纹管成孔,真空压浆。M15-19锚具,张力千斤顶用YCW400B两端对称张拉;顶板横向均采用4-15. 2钢绞线,要求扁形波纹管成孔,管内尺寸宽72mm,高23mm。单端交错张拉,张拉端采用BM15-4扁形锚具锚固,固定端采用BMP15-4扁形锚具锚固,布置间距0. 5m ;竖向均采用0 32PSB3O螺纹钢筋,单端张拉,采用金属波纹管(内径小45臟,外径(j550mm)成孔。JLM-32型锚具锚固,YCW60B千斤顶张拉。预应力张拉要求:砼强度达到设计值得95%,弹性模量达到100%,并满足不小于5天龄期。纵向先腹板束,后顶板束,横向竖向张拉落后悬臂灌注2〜3个节段进行。纵(竖)向预应力张拉必须左右两侧对称张拉。
[0086] 实际施工时,需施工的深水桥墩为位于水中的桥墩一和桥墩二,桥墩一和桥墩二施工位置处的水深为8m〜15m。所述桥墩一和桥墩二均包括底部承台和位于所述底部承台上的钢筋混凝土墩身,所述钢筋混凝土墩身采用直径7m的圆端形实体墩,其中所述桥墩一的钢筋混凝土壤身闻22m,而桥壤的钢筋混凝土壤身闻29m。所述桥壤一和桥壤的底部承台均为位于水下且通过多根钻孔桩进行支撑的水中承台,且水中承台和钻孔桩均采用双壁钢围堰进行施工。
[0087] 本实施例中,所述桥墩一和桥墩二的水中承台均采13根直径为的钻孔桩支撑,且桥墩一和桥墩二的水中承台均为双层圆端形结构,大承台结构尺寸为20mX 11. 6mX4m,小承台结构尺寸为13. 3mX8. 4mX2m ;桥墩一和桥墩二的钢筋混凝土墩身均为圆端形实体墩,横桥向宽10. 5m,顺桥向7m。
[0088] 根据设计要求,所述桥墩一的水中承台的底部标高为+51. 08m,所述桥墩二的的水中承台的底部标高为+47. 769m,所述桥墩一的水中承台埋入河床约11m,所述桥墩二的水中承台底部与河床面基本平齐。最高施工水位+63. 85m,地质资料显示,所述桥墩一的水中承台所处水下基岩为泥岩夹页岩,强度为0. ISMPa ;所述桥墩二的水中承台所处水下基岩为为灰岩,强度为0. 8MPa,并存在溶洞,岩溶发育,并呈串珠状,钻孔桩的施工难度大。
[0089] 对确定所述桥墩一所处位置水下基岩的开挖深度h3时,由于所述桥墩一墩位处原地面标高为+61. 5m (即所述水下基岩的顶部标高h2为+61. 5m),所述桥墩一的水中承台的底部标高hi为+51. 08m,所述水中承台施工时所用围堰的底部封底混凝土厚度5 =3m,则所述桥墩一墩位处的开挖深度为h3=h2-hl+ 8 =61. 5-51. 08+3. 0=10. 5m。根据地质情况,所述桥墩一所处位置的水下基岩为上部覆盖有覆盖层的基岩,+53. Om以下为岩层,因此,需进行8. 5m的覆盖层开挖(即土方开挖),2. Om+3. 0m=5. Om的岩层开挖。
[0090] 由于所述桥墩二所处位置的水下基岩上部没有覆盖层,所述桥墩一所处位置河床平均标高为+50. Om (即所述水下基岩的顶部标高h2为+50. 0m),所述桥墩二的水中承台的底部标高hi为+47. 769m,则所述桥墩二墩位处的开挖深度为h3=h2_hl+ 6 =50-47. 769+3=2.3m+3. 0m=5. 3m的岩层开挖。
[0091] 本实施例中,对所述桥墩一墩位处的水下基岩进行冲击破碎及开挖时,根据现场情况,覆盖层厚度为8. 5m,先采用长臂挖机直接对覆盖层进行水下开挖,船运进行弃土,周边进行放坡处理,靠近岸边处必要时打设钢管桩进行防护,以确保边坡的稳定,覆盖层开挖完成后,在墩位处拼装冲击平台,测量放样,安装冲击钻机,且按照冲击平台搭设位置和测量放样,开始进行水下基岩冲击破碎,冲击钻机固定在漂浮式支撑平台一上。冲击过程中,注意观测钻机的稳定性和垂直度,确保冲击钻机的安全稳定。同时,采用长臂挖机将冲击破碎的岩石块挖运走,直至将所述水下基岩开挖至设计深度。
[0092] 对所述桥墩二墩位处的水下基岩进行冲击破碎及开挖时,根据现场情况,所述桥墩二墩位处的水下基岩无覆盖层,均为裸露的基岩,开挖方式只能采用冲击破碎设备进行冲击破碎,然后用长臂挖机将冲击破碎的岩层挖出,船运进行弃渣,冲击破碎之前先在墩位处拼装冲击平台并安装冲击钻机,之后按照冲击平台搭设位置和测量放样,开始进行水下岩石冲击破碎。
[0093] 步骤二、水中承台施工,其施工过程包括以下步骤:
[0094] 步骤201、围堰结构及尺寸确定:根据所述水中承台的结构、尺寸和底部标高hl,并结合施工地点的河床地质和水文情况以及围堰施工时需预留的作业空间,确定施工所述水中承台时所用围堰的结构和尺寸。
[0095] 所述围堰为双壁钢套箱,如图2、图3所示,所述双壁钢套箱由内壁板I、同轴套装在内壁板I外侧的外壁板2和布设于内壁板I与外壁板2之间的内支撑结构组成,所述双壁钢套箱底部设置有刃脚5 ;所述内壁板I与外壁板2之间的空腔底部设置有一层混凝土填充层6,且内壁板I与外壁板2之间的空腔底部通过混凝土填充层6封堵后,所述内壁板I与外壁板2之间的空腔形成一个上部开口的注水仓。
[0096] 本实施例中,所述内支撑结构包括多道由上至下安装在内壁板I与外壁板2之间的水平桁架3和多道分别布设在内壁板I与外壁板2之间的竖向支撑桁架4。所述内壁板I与外壁板2均为钢板,所述水平桁架3与内壁板I和外壁板2以及所述竖向支撑桁架4与内壁板I和外壁板2均以焊接方式进行连接。
[0097] 本实施例中,所述双壁钢套箱为圆端形套箱,所述内壁板I和外壁板2的横截面均为圆端形,且所述内壁板I和外壁板2均由两块横截面为半圆形的弧形钢板和两块分别连接在两块所述弧形钢板之间的平直钢板组成,两块所述弧形钢板的结构和尺寸均相同且二者呈左右对称布设,两块所述平直钢板的结构和尺寸均相同且二者呈前后对称布设。
[0098] 同时,所述双壁钢套箱的内壁板I内侧壁上由上至下设置有多道呈水平向布设的横向加劲肋。
[0099] 对所述双钢壁围堰的高度进行确定时,所述双壁钢套箱的高度h4=h5_hl+ 6 + A,其中h5为最高施工水位且该水位为施工期间所述深水桥墩墩位处的最高水位,hi为所述水中承台的底部标高,S为所述水中承台施工时所用围堰的底部封底混凝土厚度(即所述混凝土封底层30的层厚),8 =3m±0. 5m, A =lm±0. 2m。本实施例中,最高施工水位h5为+63. 85m0
[0100] 为加工制作、运输及实际施工方便,所述双壁钢套箱由多个双壁钢套箱节段从下至上依次拼装组成,且上下相邻两个所述双壁钢套箱节段的内壁板I之间以及上下相邻两个所述双壁钢套箱节段的外壁板2之间均以焊接方式进行密封连接;多个所述双壁钢套箱节段中位于最顶部的双壁钢套箱节段为顶节套箱,多个所述双壁钢套箱节段中位于最底部的双壁钢套箱节段为底节套箱,且所述混凝土填充层6位于所述底节套箱的下部。
[0101] 本实施例中,所述双壁钢套箱节段的数量为两个或三个。
[0102] 本实施例中,所述桥墩一施工用双壁钢围堰的高度为16. 2m,且该双壁钢围堰由两个所述双壁钢套箱节段拼装组成,两个所述双壁钢套箱节段的高度分别为8m和8. 2m ;所述桥墩二施工用双壁钢围堰的高度为19. 5m,且该双壁钢围堰由三个所述双壁钢套箱节段拼装组成,三个所述双壁钢套箱节段的高度分别为7m、7m和5. 5m。
[0103] 实际加工时,多个所述双壁钢套箱节段均由多个布设于同一水平面上的双壁钢套箱拼装节11拼装组成,且相邻两个所述双壁钢套箱拼装节11之间均以焊接方式进行紧密连接。也就是说,所述双钢壁围堰采用全焊水密结构。
[0104] 本实施例中,每个所述双壁钢套箱节段由12个双壁钢套箱拼装节11拼装组成,且每个所述双壁钢套箱节段均由两个半圆形双壁钢套箱拼装单元和两个平板式双壁钢套箱拼装单元拼装而成;两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元的结构和尺寸均相同,且二者呈左右对称布设;两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元分别连接在两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元之间,两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元的结构和尺寸均相同,且二者呈前后对称布设;两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元均由4个沿圆周方向布设的弧形双壁钢套箱拼装节拼装组成,且4个所述弧形双壁钢套箱拼装节的结构和尺寸均相同;两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元均由左右两个平板式双壁钢套箱拼装节拼装组成,且两个所述 平板式双壁钢套箱拼装节的结构和尺寸均相同。其中,两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元分别为左侧半圆形双壁钢套箱拼装单元和右侧半圆形双壁钢套箱拼装单元。
[0105] 本实施例中,两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元的左右两端上部,均设置有一个内部灌注有混凝土的钢箱一 9,且两个所述钢箱一 9之间通过钢管作为内支撑。
[0106] 综上,由于双钢壁围堰的重量较重,为了组拼方便,将每个双壁钢套箱节段分成12个双壁钢套箱拼装节11,每个双壁钢套箱拼装节11的重量不超过14t,便于浮吊吊装的拼装工作。
[0107] 本实施例中,所述内壁板I的平面尺寸为20m (横桥向宽)X 11. 6m (顺桥向宽),外壁板2的平面尺寸为24. Om (横桥向宽)X15.6m (顺桥向宽),所述内壁板I与外壁板2之间的间距为I. 50m。所述内壁板I与外壁板2均采用6mm厚钢板。
[0108] 步骤202、测量放线:采用水上施工放样方法及相配套使用的施工放样设备,对所述双壁钢套箱的四周边线和水中承台底部需施工钻孔桩的中心位置进行测量放样。
[0109] 步骤203、围堰下放:参照步骤202中测量放样出的所述双壁钢套箱的四周边线,将所述双壁钢套箱逐渐下放至预设位置;且对所述双壁钢套箱进行下放时,采用通过注水设备向内壁板I与外壁板2之间的注水仓内连续注水的方式,将所述双壁钢套箱逐渐平稳下放至预设位置。
[0110] 本实施例中,步骤201中所述的双壁钢套箱还包括多块布设于内壁板I与外壁板2之间的竖向隔仓板8,且多块所述竖向隔仓板8将所述注水仓分隔为多个隔水仓;步骤203中通过注水设备向所述注水仓内连续注水,采用多个注水设备同时向多个所述隔水仓内均匀注水,以保证所述双壁钢套箱平稳下沉。
[0111] 本实施例中,所述竖向隔仓板8的数量为12块。
[0112] 本实施例中,如图4所示,将所述双壁钢套箱逐渐下放至预设位置时,采用利用预先搭设好的围堰下放定位平台进行下放;所述围堰下放定位平台包括组装式浮体、布设在所述组装式浮体四周侧且对所述组装式浮体进行定位的多个导向定位装置和将所下放双壁钢套箱连接在所述组装式浮体上的可拆卸连接件,且多个所述导向定位装置均通过锚索与所述组装式浮体相连;所述组装式浮体包括两个呈横向布设的定位浮体23,两个所述定位浮体23之间通过两个呈平行布设的纵向连接梁29紧固连接为一体,纵向连接梁29的前后端分别固定在两个所述定位浮体23上,两个所述定位浮体23和两个纵向连接梁29组成矩形框架式承载机构,所述矩形框架式承载机构中部留有供所述双壁钢套箱下放的下放通道,两个所述定位浮体23内侧壁之间的间距大于外壁板2的纵向宽度,且两个所述纵向连接梁29内侧壁之间的间距外壁板2的横向宽度。
[0113] 本实施例中,所述可拆卸连接件为导链24,且两个所述定位浮体23与所下放双壁钢套箱之间均通过多根导链24进行连接。
[0114] 实际布设时,两个所述定位浮体23与所下放双壁钢套箱之间所连接导链24的数量均为两根。
[0115] 本实施例中,所述导向定位装置为地锚、抛锚25或地笼26,所述组装式浮体上对 应设置有多个电动锚机27,所述电动锚机27的数量与所述导向定位装置的数量相同。
[0116] 所述电动锚机27的数量为六个,且两个所述定位浮体23上均设置有3个电动锚机27。两个所述定位浮体23分别为定位浮体一和定位浮体二,两个所述定位浮体23的左侧均设置有一个电动锚机27且二者的右侧均设置有两个电动锚机27。两个所述定位浮体23左侧所设置的电动锚机27分别通过锚索与布设于岸侧的两个地笼26相接。所述定位浮体一右侧所设置的两个电动锚机27分别通过锚索与布设于岸侧的两个地笼26相接,且所述定位浮体二右侧所设置的两个电动锚机27分别通过锚索与布设于水下的两个抛锚25相接。
[0117] 本实施例中,所述双壁钢套箱的前后侧分别通过锚索与所述导向定位装置相接。具体是与两个所述导向定位装置相接。
[0118] 本实施例中,所述定位浮体23为由多个矩形浮箱连接组成的漂浮式支撑平台。
[0119] 本实施例中,步骤203中对所述双壁钢套箱进行下放时,由下至上对多个所述双壁钢双壁钢套箱节段逐个进行下放;且由下至上对多个所述双壁钢双壁钢套箱节段逐个进行下放时,其下放过程如下:
[0120] 步骤2031、底节套箱移送到位:参照步骤202中测量放样出的所述双壁钢套箱的四周边线,将所述底节套箱移送至所施工深水桥墩的墩位处,且此时所述底节套箱悬浮于水面上。
[0121] 本实施例中,将所述底节套箱移送至所施工深水桥墩的墩位处之前,先完成所述底节套箱的拼装过程。且对所述底节套箱进行拼装之前,先搭设一个围堰拼装及提升平台,再采用吊装设备将拼装组成所述底节套箱的多个双壁钢套箱拼装节11分别吊装至所述围堰拼装及提升平台上,之后再在所述围堰拼装及提升平台上完成所述底节套箱的拼装过程;待所述底节套箱拼装完成后,再在拼装完成的所述底节套箱下部浇筑一层混凝土填充层6。
[0122] 考虑到现场的实际情况,河两侧施工场地比较狭窄,因而将用于拼装所述底节套箱的所述围堰拼装及提升平台搭设在岸边。
[0123] 如图5所示,所述围堰拼装及提升平台包括多个拼装节支架,所述拼装节支架的数量与拼装组成所述底节套箱的多个双壁钢套箱拼装节11的数量相同,多个所述拼装节支架的布设位置与所述底节套箱中相邻两个双壁钢套箱拼装节11之间的拼接位置一一对应,且多个所述拼装节支架沿所述底节套箱的套箱中心线进行布设。所述拼装节支架包括布设于所支撑双壁钢套箱拼装节11内侧的内侧承重柱12、布设于所支撑双壁钢套箱拼装节11外侧的外侧承重柱13和搭设于内侧承重柱12与外侧承重柱13之间且对所支撑双壁钢套箱拼装节11的底部进行支撑的水平垫梁18,所述内侧承重柱12和外侧承重柱13均呈竖直向布设。本实施例中,实际布设安装时,所述水平垫梁18布设于内侧承重柱12中上部与外侧承重柱13中上部之间。
[0124] 同时,所述围堰拼装及提升平台还包括多个同步对拼装完成的所述底节套箱进行上下提升的顶升装置,多个所述顶升装置沿所述底节套箱的套箱中心线进行布设,且所述顶升装置均布设在所述拼装节支架上。所述顶升装置包括搭设于内侧承重柱12顶部与外侧承重柱13顶部之间的承重梁14和布设于承重梁14上的多个千斤顶15,多个所述千斤顶 15布设于同一直线上,且多个所述千斤顶15上设置有一根呈水平向布设的扁担梁16。所述扁担梁16上设置有多根呈竖直向布设的提吊绳索17,多根所述提吊绳索17的上部均固定在扁担梁16上,且多根所述提吊绳索17的下部均固定在所述底节套箱上。
[0125] 本实施例中,所述内侧承重柱12和外侧承重柱13均为底部打入水下的钢管桩。所述顶升装置中多个所述千斤顶15的数量为两个。
[0126] 所述水平垫梁18位于所述深水桥墩墩位处的水面上方,且水平垫梁18距离水面50cm±5cmo
[0127] 同时,所述拼装节支架还包括分别对所支撑双壁钢套箱拼装节11的内外两侧进行支撑的内支撑板21和外支撑板22,所述内支撑板21布设在内侧承重柱12的侧壁上,且外支撑板22布设在外侧承重柱13的侧壁上。本实施例中,所述内支撑板21和外支撑板22均为梯形板。
[0128] 本实施例中,所述拼装节支架中内侧承重柱12和外侧承重柱13的数量均为两根,两根所述内侧承重柱12的顶部之间搭设有一根水平垫梁18,且两根所述外侧承重柱13的顶部之间搭设有一根水平垫梁18。所述拼装节支架中两根所述内侧承重柱12和两根所述外侧承重柱13的顶部高度均相同,所述拼装节支架中水平垫梁18的数量为4根,4根水平垫梁18布设在同一水平面上,且4根所述水平垫梁18组成一个四边形承重框架,所述拼装节支架中两根所述内侧承重柱12和两根所述外侧承重柱13分别布设在所述四边形承重框架的四个顶点上。所述四边形承重框架铺装有平台面板一。
[0129] 实际布设时,所述拼装节支架中内侧承重柱12和外侧承重柱13上均设置有对水平垫梁18进行支撑固定的支撑牛腿19。
[0130] 本实施例中,所述四边形承重框架为矩形框架。
[0131] 本实施例中,所述拼装节支架的数量为12个。所述顶升装置的数量为6个。12个所述拼装节支架包括两个分别布设于两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元中部的拼装节支架一 31-1、四个分别布设于两个所述平板式双壁钢套箱与两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元之间拼接位置处的拼装节支架二 31-2、布设于左侧半圆形双壁钢套箱拼装单元中部的拼装节支架三31-3、两个分别布设于所述拼装节支架三31-3两侧的拼装节支架四31-4、布设于右侧半圆形双壁钢套箱拼装单元中部的拼装节支架五31-5和两个分别布设于所述拼装节支架五31-5两侧的拼装节支架六31-6。6个所述顶升装置分别布设在两个所述拼装节支架一 31-1、两个所述拼装节支架四31-4和两个所述拼装节支架六31-6上。
[0132] 结合图6、图7,两个所述拼装节支架一 31-1、两个所述拼装节支架四31-4和两个所述拼装节支架六31-6中的内侧承重柱12和外侧承重柱13的顶部高度均与所支撑双壁钢套箱拼装节11的顶部高度相平齐,四个所述拼装节支架二 31-2、所述拼装节支架三31-3和所述拼装节支架五31-5中的内侧承重柱12和外侧承重柱13的顶部高度均低于所支撑双壁钢套箱拼装节11的顶部高度。
[0133] 本实施例中,如图7所示,所述顶升装置还包括两根承重垫梁20,两根所述承重垫梁20,分别为内侧承重垫梁和外侧承重垫梁,所述内侧承重垫梁搭设于所述拼装节支架中两根所述内侧承重柱12的顶部之间,且所述外 侧承重垫梁搭设于所述拼装节支架中两根所述外侧承重柱13的顶部之间。所述承重梁14的两端分别固定在两根所述承重垫梁20的中部上方,扁担梁16位于所述承重梁14的正上方。
[0134] 综上,实际搭设所述围堰拼装及提升平台时,根据围堰设计图纸打设48根 630mm钢管桩(包括所有内侧承重柱12和外侧承重柱13),同时在钢管桩上设置I40a牛
腿(即支撑牛腿19),且支撑牛腿19比现场施工水位高50cm处设置。之后,在支撑牛腿19上搭设I40a横垫梁(即水平垫梁18)。
[0135] 实际对所述底节钢箱进行拼装时,先采用平板车将组成所述底节钢箱的12个所述双钢壁围堰节段运输至墩位处码头上,之后用20T浮吊在所述围堰拼装及提升平台逐节进行预拼装,整体预拼完成后,再锁定焊接。在拼装好后,需全面仔细检查各焊缝有无气孔、夹碴、漏焊等处,并进行油密试验。
[0136] 所述底节钢箱拼装完成后,采用多个所述顶升装置对拼装完成的底节钢箱进行提升,通过千斤顶15对扁担梁16的顶升和下落调整所述底节钢箱的高度。所述底节钢箱提升后,观察一段时间,待稳定后拆除所述四边形承重框架、平台面板一和支撑牛腿19,缓慢下沉所述底节钢箱,直至将所述底节钢箱下放至上面上,则完成所述底节钢箱的下水作业。
[0137] 所述底节钢箱下水后处于自浮状态,此时拆除所述围堰拼装及提升平台,通过机动舟将所述底节钢箱运至需施工深水桥墩墩位处,所述底节钢箱就位后与导向船做可靠连接。
[0138] 步骤2032、底节套箱灌水下沉:通过注水设备向步骤2031中移送到位的所述底节套箱的内壁板I与外壁板2之间的注水仓内注水,使得所述底节套箱逐渐平稳下沉,直至所述底节套箱上部露出水面的高度为O为止,此时所述底节套箱灌水下沉到位;其中
O =2. 5m + 0. 5m。
[0139] 本实施例中,采用8台30m3/h的水泵向各隔水仓内灌水,水泵和舱室分别编号以便操作。为了保证围堰下沉,下沉前必须将河床上所有杂物清理干净。
[0140] 步骤2033、上一个双壁钢套箱节段安装:先采用吊装设备,将上一个需安装的所述双壁钢套箱节段吊送至当前已灌水下沉到位的双壁钢套箱节段上;且吊送到位后,采用焊接设备将所吊送的双壁钢套箱节段密封焊接在当前已灌水下沉到位的双壁钢套箱节段上,则完成上一个双壁钢套箱节段的安装过程;
[0141] 步骤2033、判断步骤2033中所安装的上一个所述双壁钢套箱节段是否为所述顶节套箱:当判断出步骤2033中所安装的上一个所述双壁钢套箱节段为顶节套箱时,组成所述双壁钢套箱的多个所述双壁钢套箱节段均已安装完成,进入步骤2035;否则,进入步骤2034 ;
[0142] 步骤2034、上一个双壁钢套箱节段灌水下沉:通过注水设备继续向内壁板I与外壁板2之间的注水仓内注水,使得步骤2033中所述的上一个双壁钢套箱节段上部露出水面的高度为O为止;之后,返回步骤2033 ;
[0143] 步骤2035、双壁钢套箱着床:通过注水设备继续向内壁板I与外壁板2之间的注水仓内注水,使得已安装完成的所述双壁钢套箱逐渐平稳下沉至设计位置;之后,进入步骤204。
[0144] 本实施例中,步骤2035中进行双壁钢套箱着床时,首先灌水将所述双壁钢套箱调平,使得所述双壁钢套箱处于设计位置上;其次,向隔水仓内均匀注水,使所述双壁钢套箱逐渐下沉,注水时要注意使各隔水仓内水头差及舱内外水头差不能超过设计允许值,继续注水直至刃脚5座落在河床上。
[0145] 所述双壁钢套箱每接高一节立即均匀灌水下沉,预留一定的干弦高度,以便接高下一节时的对接施焊作业。当套箱刃脚5的脚尖距河床面50cm左右即停止灌水下沉,对所述双壁钢套箱进行精确定位。
[0146] 所述双壁钢套箱的着床定位是施工中重要而且关键的工序,直接影响倒围堰最终的定位质量。所述双壁钢套箱着床前,用全站仪观测所述双壁钢套箱顶上顺桥向的两个点,调整所述双壁钢套箱的倾斜和偏位,直到两点的坐标与设计坐标基本相符为止,然后立即启动注水设备向各隔水仓内同时注水,使所述双壁钢套箱迅速下沉。往所述双壁钢套箱的各隔水仓内注水时,两相邻两个隔水仓之间的水位差不得大于I. 5m。
[0147] 本实施例中,对多个所述双钢壁围堰节段进行下放时,均采用利用所述围堰下放定位平台进行下放,能有效保证双钢壁围堰节段下放过程中不偏位。不移位。
[0148] 步骤204、钢护筒安装:步骤203中所述双壁钢套箱下放到位后,参照步骤202中测量放样出的需施工钻孔桩的中心位置,且按照常规钢护筒安装方法对施工钻孔桩所用的钢护筒7进行下放,并对下放到位的钢护筒7进行固定。
[0149] 步骤205、围堰封底施工:对步骤203中下放到位的所述双壁钢套箱底部进行混凝土封底,且封底后所形成混凝土封底层30的顶部标高与所述水中承台的底部标高hi —致。
[0150] 步骤206、钻孔桩施工:按常规水中钻孔桩的施工方法对用于支撑所述水中承台的钻孔桩进行施工,施工完成的钻孔桩顶部标高与所述水中承台的顶部标高一致。
[0151] 步骤207、围堰内抽水及钢护筒割除:步骤206中所述的钻孔桩施工完成后,采用抽水机将所述双壁钢套箱内部水抽出;且抽水完成后,采用切割设备割除步骤204中所述的钢护筒7。
[0152] 本实施中,所述双壁钢套箱内部由上至下设置有多道呈水平向布设的内支撑件10,步骤207中采用抽水机将所述双壁钢套箱内部水抽出过程中,采用由上至下边进行抽水边安装内支撑的方式。
[0153] 步骤203中所述双壁钢套箱下放到位后,还需在下放到位的所述双壁钢套箱顶部搭设一个钻孔平台;且步骤206中按常规水中钻孔桩的施工方法对用于支撑所述水中承台的钻孔桩进行施工时,利用所述钻孔平台进行施工。
[0154] 如图8、图9所示,所述钻孔平台包括由布设于同一水平面上的多根纵梁组成的水平支架一、由搭设在所述水平支架一上且位于同一水平面上的多根横梁32组成的水平支架二和铺装在所述水平支架二上的平台面板二,多根所述纵梁呈平行布设,多根所述横梁32呈平行布设,且多根所述纵梁与多根所述横梁32均呈垂直布设。多根所述纵梁均搭设在步骤203中已下放到位的所述双壁钢套箱顶部上,已安装完成的钢护筒7的顶部高度高于所述双壁钢套箱的顶部高度,且所述纵梁的顶部高度高于已安装完成钢护筒7的顶部高度。左右相邻两根所述纵梁之间留有供钢护筒7穿出的通道,且左右相邻两根所述纵梁之间的间距大于步骤204中所述钢护筒7的外径;所述钢护筒7正上方所安装的所有横梁32的长度均与左右相邻两根所述纵梁之间的间距相同。
[0155] 实际对所述钻孔平台进行搭设时,步骤203中所述双壁钢套箱下放到位后,先在已下放到位的所述双壁钢套箱顶部搭设所述水平支架一,之后按照常规钢护筒安装方法对施工钻孔桩所用的钢护筒7进行下放,待施工钻孔桩所用的所有钢护筒7均下放到位且固定完成后,再对所述水平支架二进行搭设,最后在已搭设完成的所述水平支架二上铺装所述平台面板二 ;步骤206中按常规水中钻孔桩的施工方法对用于支撑所述水中承台的钻孔桩进行施工之前,先将当前所施工钻孔桩所用的钢护筒7上方的所有横梁32均拆除。
[0156] 本实施例中,所述钢护筒7正上方所安装的所有横梁32的左右两端,分别通过可拆卸连接件固定在左右相邻两根所述贝雷梁28上。
[0157] 实际布设安装时,多根所述纵梁呈均匀布设。本实施例中,所述纵梁为贝雷梁28, 所述横梁32为工字钢。
[0158] 本实施例中,所述钻孔平台还包括安装在所述平台面板二四周侧上方的护栏33。
[0159] 本实施例中,所述钢护筒7的外径为¢2. 4m,所述水平支架一的竖向高度为
I. 2m〜I. 5m,且左右相邻两根所述纵梁之间的间距为3. 8m〜4. 2m。
[0160] 步骤208、承台施工:在步骤206中已施工完成的钻孔粧粧顶上对所述水中承台进行成型施工。
[0161] 步骤三、承台上部墩柱施工:在施工成型的所述水中承台上施工所述钢筋混凝土墩身,且待所述钢筋混凝土墩身施工完成后,对所述双壁钢套箱进行拆除。
[0162] 本实施例中,所述水中承台和钢筋混凝土墩身施工完成后,向所述双壁钢套箱内注水,使所述双壁钢套箱的内外水位相平,潜水员采用水下切割设备对所述双壁钢套箱进行分解切割,然后用汽车吊和浮吊将割除部分吊起,之后用运输车到指定处进行处理,以重复使用。

Claims (10)

1. 一种大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,所施工深水桥墩包括底部承台和位于所述底部承台上的钢筋混凝土墩身,所述底部承台为位于既有铁路运营线一侧的水下基岩上的水中承台,其特征在于该施工工艺包括以下步骤: 步骤一、水下基岩破碎及开挖:首先,根据所述水中承台的底部标高hi、所述水中承台施工时所用围堰的底部封底混凝土厚度S和所述水下基岩的顶部标高h2,确定水下基岩的开挖深度h3,其中h3=h2-hl+S ;之后,参照所确定的水下基岩的开挖深度h3,采用冲击破碎设备对所述水下基岩进行冲击破碎,同时采用长臂挖机将冲击破碎的岩石块挖运走,直至将所述水下基岩开挖至设计深度; 步骤二、水中承台施工,其施工过程包括以下步骤: 步骤201、围堰结构及尺寸确定:根据所述水中承台的结构、尺寸和底部标高hl,并结合施工地点的河床地质和水文情况以及围堰施工时需预留的作业空间,确定施工所述水中承台时所用围堰的结构和尺寸; 所述围堰为双壁钢套箱,所述双壁钢套箱由内壁板(I)、同轴套装在内壁板(I)外侧的外壁板(2)和布设于内壁板(I)与外壁板(2)之间的内支撑结构组成,所述双壁钢套箱底部设置有刃脚(5);所述内壁板(I)与外壁板(2)之间的空腔底部设置有一层混凝土填充层(6),且内壁板(I)与外壁板(2)之间的空腔底部通过混凝土填充层(6)封堵后,所述内壁板(I)与外壁板(2)之间的空腔形成一个上部开口的注水仓; 步骤202、测量放线:采用水上施工放样方法及相配套使用的施工放样设备,对所述双壁钢套箱的四周边线和水中承台底部需施工钻孔桩的中心位置进行测量放样; 步骤203、围堰下放:参照步骤202中测量放样出的所述双壁钢套箱的四周边线,将所述双壁钢套箱逐渐下放至预设位置;且对所述双壁钢套箱进行下放时,采用通过注水设备向内壁板(I)与外壁板(2)之间的注水仓内连续注水的方式,将所述双壁钢套箱逐渐平稳下放至预设位置; 步骤204、钢护筒安装:步骤203中所述双壁钢套箱下放到位后,参照步骤202中测量放样出的需施工钻孔桩的中心位置,且按照常规钢护筒安装方法对施工钻孔桩所用的钢护筒(7)进行下放,并对下放到位的钢护筒(7)进行固定; 步骤205、围堰封底施工:对步骤203中下放到位的所述双壁钢套箱底部进行混凝土封底,且封底后所形成混凝土封底层(30)的顶部标高与所述水中承台的底部标高hi —致;步骤206、钻孔桩施工:按常规水中钻孔桩的施工方法对用于支撑所述水中承台的钻孔桩进行施工,施工完成的钻孔桩顶部标高与所述水中承台的顶部标高一致; 步骤207、围堰内抽水及钢护筒割除:步骤206中所述的钻孔桩施工完成后,采用抽水机将所述双壁钢套箱内部水抽出;且抽水完成后,采用切割设备割除步骤204中所述的钢护筒(7); 步骤208、承台施工:在步骤206中已施工完成的钻孔桩桩顶上对所述水中承台进行成型施工; 步骤三、承台上部墩柱施工:在施工成型的所述水中承台上施工所述钢筋混凝土墩身,且待所述钢筋混凝土墩身施工完成后,对所述双壁钢套箱进行拆除。
2.按照权利要求I所述的大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征在于:步骤一中采用冲击破碎设备对所述水下基岩进行冲击破碎之前,先在所述深水桥墩墩位处布设一个冲击平台,再利用所述冲击平台,对所述水下基岩进行冲击破碎;所述冲击平台包括由多个浮箱拼装组成的漂浮式支撑平台一和对所述漂浮式支撑平台一进行定位的多个定位装置一,多个所述定位装置一均通过锚索与所述漂浮式支撑平台一相连; 步骤203中将所述双壁钢套箱逐渐下放至预设位置时,采用利用预先搭设好的围堰下放定位平台进行下放;所述围堰下放定位平台包括组装式浮体、布设在所述组装式浮体四周侧且对所述组装式浮体进行定位的多个导向定位装置和将所下放双壁钢套箱连接在所述组装式浮体上的可拆卸连接件,且多个所述导向定位装置均通过锚索与所述组装式浮体相连。
3.按照权利要求I或2所述的大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征在于:步骤203中所述双壁钢套箱下放到位后,还需在下放到位的所述双壁钢套箱顶部搭设一个钻孔平台;且步骤206中按常规水中钻孔桩的施工方法对用于支撑所述水中承台的钻孔桩进行施工时,利用所述钻孔平台进行施工; 所述钻孔平台包括由布设于同一水平面上的多根纵梁组成的水平支架一、由搭设在所述水平支架一上且位于同一水平面上的多根横梁(32)组成的水平支架二和铺装在所述水平支架二上的平台面板二,多根所述纵梁呈平行布设,多根所述横梁(32)呈平行布设,且多根所述纵梁与多根所述横梁(32)均呈垂直布设;多根所述纵梁均搭设在步骤203中已下放到位的所述双壁钢套箱顶部上,已安装完成的钢护筒(7)的顶部高度高于所述双壁钢套箱的顶部高度,且所述纵梁的顶部高度高于已安装完成钢护筒(7)的顶部高度;左右相邻两根所述纵梁之间留有供钢护筒(7)穿出的通道,且左右相邻两根所述纵梁之间的间距大于步骤204中所述钢护筒(7)的外径;所述钢护筒(7)正上方所安装的所有横梁(32)的长度均与左右相邻两根所述纵梁之间的间距相同; 实际对所述钻孔平台进行搭设时,步骤203中所述双壁钢套箱下放到位后,先在已下放到位的所述双壁钢套箱顶部搭设所述水平支架一,之后按照常规钢护筒安装方法对施工钻孔桩所用的钢护筒(7)进行下放,待施工钻孔桩所用的所有钢护筒(7)均下放到位且固定完成后,再对所述水平支架二进行搭设,最后在已搭设完成的所述水平支架二上铺装所述平台面板二 ;步骤206中按常规水中钻孔桩的施工方法对用于支撑所述水中承台的钻孔桩进行施工之前,先将当前所施工钻孔桩所用的钢护筒(7)上方的所有横梁(32)均拆除。
4.按照权利要求I或2所述的大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征在于:步骤201中所述的双壁钢套箱还包括多块布设于内壁板(I)与外壁板(2)之间的竖向隔仓板(8),且多块所述竖向隔仓板(8)将所述注水仓分隔为多个隔水仓;步骤203中通过注水设备向所述注水仓内连续注水,采用多个注水设备同时向多个所述隔水仓内均匀注水,以保证所述双壁钢套箱平稳下沉。
5.按照权利要求I或2所述的大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征在于:步骤201中所述的双壁钢套箱由多个双壁钢套箱节段从下至上依次拼装组成,且上下相邻两个所述双壁钢套箱节段的内壁板(I)之间以及上下相邻两个所述双壁钢套箱节段的外壁板(2)之间均以焊接方式进行密封连接;多个所述双壁钢套箱节段中位于最顶部的双壁钢套箱节段为顶节套箱,多个所述双壁钢套箱节段中位于最底部的双壁钢套箱节段为底节套箱,且所述混凝土填充层(6)位于所述底节套箱的下部; 步骤203中对所述双壁钢套箱进行下放时,由下至上对多个所述双壁钢双壁钢套箱节段逐个进行下放;且由下至上对多个所述双壁钢双壁钢套箱节段逐个进行下放时,其下放过程如下: 步骤2031、底节套箱移送到位:参照步骤202中测量放样出的所述双壁钢套箱的四周边线,将所述底节套箱移送至所施工深水桥墩的墩位处,且此时所述底节套箱悬浮于水面上; 步骤2032、底节套箱灌水下沉:通过注水设备向步骤2031中移送到位的所述底节套箱的内壁板(I)与外壁板(2)之间的注水仓内注水,使得所述底节套箱逐渐平稳下沉,直至所述底节套箱上部露出水面的高度为O为止,此时所述底节套箱灌水下沉到位;其中.O =2. 5m + 0. 5m ; 步骤2033、上一个双壁钢套箱节段安装:先采用吊装设备,将上一个需安装的所述双 壁钢套箱节段吊送至当前已灌水下沉到位的双壁钢套箱节段上;且吊送到位后,采用焊接设备将所吊送的双壁钢套箱节段密封焊接在当前已灌水下沉到位的双壁钢套箱节段上,则完成上一个双壁钢套箱节段的安装过程; 步骤2033、判断步骤2033中所安装的上一个所述双壁钢套箱节段是否为所述顶节套箱:当判断出步骤2033中所安装的上一个所述双壁钢套箱节段为顶节套箱时,组成所述双壁钢套箱的多个所述双壁钢套箱节段均已安装完成,进入步骤2035 ;否则,进入步骤2034 ; 步骤2034、上一个双壁钢套箱节段灌水下沉:通过注水设备继续向内壁板(I)与外壁板(2)之间的注水仓内注水,使得步骤2033中所述的上一个双壁钢套箱节段上部露出水面的高度为O为止;之后,返回步骤2033 ; 步骤2035、双壁钢套箱着床:通过注水设备继续向内壁板(I)与外壁板(2)之间的注水仓内注水,使得已安装完成的所述双壁钢套箱逐渐平稳下沉至设计位置;之后,进入步骤.204。
6.按照权利要求5所述的大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征在于:步骤201中多个所述双壁钢套箱节段均由多个布设于同一水平面上的双壁钢套箱拼装节(11)拼装组成,且相邻两个所述双壁钢套箱拼装节(11)之间均以焊接方式进行紧密连接;步骤2031中将所述底节套箱移送至所施工深水桥墩的墩位处之前,先完成所述底节套箱的拼装过程;且对所述底节套箱进行拼装之前,先搭设一个围堰拼装及提升平台,再采用吊装设备将拼装组成所述底节套箱的多个双壁钢套箱拼装节(11)分别吊装至所述围堰拼装及提升平台上,之后再在所述围堰拼装及提升平台上完成所述底节套箱的拼装过程;待所述底节套箱拼装完成后,再在拼装完成的所述底节套箱下部浇筑一层混凝土填充层(6 ); 所述围堰拼装及提升平台包括多个拼装节支架,所述拼装节支架的数量与拼装组成所述底节套箱的多个双壁钢套箱拼装节(11)的数量相同,多个所述拼装节支架的布设位置与所述底节套箱中相邻两个双壁钢套箱拼装节(11)之间的拼接位置一一对应,且多个所述拼装节支架沿所述底节套箱的套箱中心线进行布设;所述拼装节支架包括布设于所支撑双壁钢套箱拼装节(11)内侧的内侧承重柱(12)、布设于所支撑双壁钢套箱拼装节(11)外侧的外侧承重柱(13)和搭设于内侧承重柱(12)与外侧承重柱(13)之间且对所支撑双壁钢套箱拼装节(11)的底部进行支撑的水平垫梁(18),所述内侧承重柱(12)和外侧承重柱(13)均呈竖直向布设;所述水平垫梁(18)位于所述深水桥墩墩位处的水面上方; 所述围堰拼装及提升平台还包括多个同步对拼装完成的所述底节套箱进行上下提升的顶升装置,多个所述顶升装置沿所述底节套箱的套箱中心线进行布设,且所述顶升装置均布设在所述拼装节支架上;所述顶升装置包括搭设于内侧承重柱(12)顶部与外侧承重柱(13)顶部之间的承重梁(14)和布设于承重梁(14)上的多个千斤顶(15),多个所述千斤顶(15)布设于同一直线上,且多个所述千斤顶(15)上设置有一根呈水平向布设的扁担梁(16);所述扁担梁(16)上设置有多根呈竖直向布设的提吊绳索(17),多根所述提吊绳索(17)的上部均固定在扁担梁(16)上,且多根所述提吊绳索(17)的下部均固定在所述底节套箱上。
7.按照权利要求6所述的大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征在于:步骤一中所述的钢筋混凝土墩身为横截面为圆端形的圆端形实体墩,所述水中承台的横截面为圆端形;步骤201中所述的双壁钢套箱为圆端形套箱,每个所述双壁钢套箱节段由12个双壁钢套箱拼装节(11)拼装组成,且每个所述双壁钢套箱节段均由两个半圆形双壁钢套箱拼装单元和两个平板式双壁钢套箱拼装单元拼装而成;两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元的结构和尺寸均相同,且二者呈左右对称布设;两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元分别连接在两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元之间,两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元的结构和尺寸均相同,且二者呈前后对称布设;两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元均由4个沿圆周方向布设的弧形双壁钢套箱拼装节拼装组成,且4个所述弧形双壁钢套箱拼装节的结构和尺寸均相同;两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元均由左右两个平板式双壁钢套箱拼装节拼装组成,且两个所述平板式双壁钢套箱拼装节的结构和尺寸均相同; 所述拼装节支架的数量为12个,所述顶升装置的数量为6个;两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元分别为左侧半圆形双壁钢套箱拼装单元和右侧半圆形双壁钢套箱拼装单元,12个所述拼装节支架包括两个分别布设于两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元中部的拼装节支架一(31-1)、四个分别布设于两个所述平板式双壁钢套箱与两个所述半圆形双壁钢套箱拼装单元之间拼接位置处的拼装节支架二(31-2)、布设于左侧半圆形双壁钢套箱拼装单元中部的拼装节支架三(31-3)、两个分别布设于所述拼装节支架三(31-3)两侧的拼装节支架四(31-4)、布设于右侧半圆形双壁钢套箱拼装单元中部的拼装节支架五(31-5)和两个分别布设于所述拼装节支架五(31-5)两侧的拼装节支架六(31-6 ) ;6个所述顶升装置分别布设在两个所述拼装节支架一(31-1)、两个所述拼装节支架四(31-4)和两个所述拼装节支架六(31-6)上。
8.按照权利要求6所述的大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征在于:所述内侧承重柱(12)和外侧承重柱(13)均为底部打入水下的钢管桩;两个所述平板式双壁钢套箱拼装单元的左右两端上部,均设置有一个内部灌注有混凝土的钢箱一(9)。
9.按照权利要求6所述的大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征在于:所述拼装节支架中内侧承重柱(12)和外侧承重柱(13)的数量均为两根,两根所述内侧承重柱(12)的顶部之间搭设有一根水平垫梁(18),且两根所述外侧承重柱(13)的顶部之间搭设有一根水平垫梁(18);所述拼装节支架中两根所述内侧承重柱(12)和两根所述外侧承重柱(13)的顶部高度均相同,所述拼装节支架中水平垫梁(18)的数量为4根,4根水平垫梁(18)布设在同一水平面上,且4根所述水平垫梁(18)组成一个四边形承重框架,所述拼装节支架中两根所述内侧承重柱(12)和两根所述外侧承重柱(13)分别布设在所述四边形承重框架的四个顶点上;所述四边形承重框架铺装有平台面板一。
10.按照权利要求7所述的大跨度预应力砼连续梁深水桥墩施工工艺,其特征在于:两个所述拼装节支架一(31-1)、两个所述拼装节支架四(31-4)和两个所述拼装节支架六(31-6)中的内侧承重柱(12)和外侧承重柱(13)的顶部高度均与所支撑双壁钢套箱拼装节(11)的顶部高度相平齐,四个所述拼装节支架二(31-2)、所述拼装节支架三(31-3)和所述拼装节支架五(31-5)中的内侧承重柱(12)和外侧承重柱(13)的顶部高度均低于所支撑双壁钢套箱拼装节(11)的顶部高度; 所述顶升装置还包括两根承重垫梁(20),两根所述承重垫梁(20)分别为内侧承重垫梁和外侧承重垫梁,所述内侧承重垫梁搭设于所述拼装节支架中两根所述内侧承重柱(12)的顶部之间,且所述外侧承重垫梁搭设于所述拼装节支架中两根所述外侧承重柱(13)的顶部之间;所述承重梁(14)的两端分别固定在两根所述承重垫梁(20)的中部上方,扁担梁(16)位于所述承重梁(14)的正上方。
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