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单壁锁口钢围堰施工工法

时间:2017 -09-20 17:25来源:未知 作者: admin 点击:
1 前 言 1.0.1 杭甬客运专线HYZQ-2标曹娥江特大桥98#、99#墩位于曹娥江主航道上,河床覆盖层较厚,平均水深3~7m,流速一般(汛期时较急)。桥墩基础为钻孔灌注桩基础,承台顶面标高比
1  前  言
1.0.1  杭甬客运专线HYZQ-2标曹娥江特大桥98#、99#墩位于曹娥江主航道上,河床覆盖层较厚,平均水深3~7m,流速一般(汛期时较急)。桥墩基础为钻孔灌注桩基础,承台顶面标高比河床面标高低50cm,属于低桩承台。
1.0.2  在水深、水流速度、河床覆盖层等各种施工条件确定后,选择了两种适应该承台施工的围堰类型(双壁钢套箱围堰、钢板桩围堰),本公司组织单位内外专家对两种钢围堰应用的优缺点进行论证,论证的结果如下:①、双壁钢套箱围堰具备结构稳定、安全性能高等优点,但是围堰的加工、运输、下沉等工序繁琐,施工所用材料和机械设备较多。导致出现施工成本高、周期长等缺点。②、钢板桩围堰具备施工过程操作简单、施工所用材料和机械设备少等优点,但是围堰的稳定性差、安全性能低、止水效果差是其缺点。
1.0.3  通过专家组对国内各种新型围堰和双壁钢套箱、钢板桩围堰进行对比讨论和论证,最后决定采用单壁锁口钢围堰,该施工方法为国内自主创新的一种施工工艺,它综合了双壁钢套箱和钢板桩围堰各自的优点,又消除了双壁钢套箱和钢板桩围堰各自的缺点。该围堰具体的优点如下:相对于双壁钢套箱围堰,单壁锁口钢围堰可以节省大量的钢材、缩短大部分施工周期。相对于钢板桩围堰,单壁锁口围堰结构稳定、安全性能高。
在深水基础施工同等的条件下,比其他的钢围堰可以减少大量的施工成本,节省大部分的施工工期,能够创造一定的经济效益和社会效益。
1.0.4  最后曹娥江特大桥98#、99#墩承台施工采用单壁锁口钢围堰作为基坑防护,施工简单、安全可靠、节约工程成本,既保证了深水基础施工的安全,又可以缩短承台施工周期,效果明显,经总结形成本工法。
2  特  点
2.0.1  本工法施工简单、操作方便、施工快捷、安全可靠、成本费用低。
2.0.2  该围堰加工工艺简单,取材方便。利用普通的钢板、角钢、槽钢、钢管进行切割下料和焊接工序制作围堰板桩,内支撑和围囹所采用的螺旋管、H型钢可以向专业厂家租赁,或者自己购买材料进行加工都比较简单。
2.0.3  该围堰由平面尺寸、厚度都较小的板桩组成,内支撑和围囹由较小的节段用栓接、焊接进行接长。所以加工时需要的场地较小,同样运输时需要平板车的吨位、长度也都较小。
2.0.4  组成围堰的板桩重量、尺寸都较小,施工工艺简单,所以在围堰拼装、下沉过程中使用机械设备少、吨位小,施工速度快。
2.0.5  锁口钢围堰分成2层,每层38块板桩、4块角桩组成,板桩竖向之间的连接采用钢管阴阳锁扣对接,止水效果比钢板桩围堰的竖缝好(见附图2.0.5);板桩水平之间的连接采用螺栓和橡胶止水带进行栓接,上下层连接的施工速度比双壁钢套箱要快。
 
图2.0.5  锁口钢围堰竖向连接“阴阳”锁口设计图
3  适用范围
本工法适用于水深6~10m的河流、河床覆盖层厚度在2~4m范围内、承台平面尺寸较大的公路、铁路、市政工程水中深基坑防护施工。
4  工艺原理
4.0.1  锁口围堰由76块2×5m、2×10m板桩,8块5m、10m角桩组拼而成,每块板桩、角桩由钢板在背面组合了钢带、槽钢、角钢、钢管而成,以提高板桩的刚度和围堰的稳定性。围堰拼装顺序为先逐块后逐层拼装,同层板桩竖向之间采用钢管锁扣进行套接;上下层板桩水平之间采用螺栓和橡胶止水带栓接而成,见附图4.0.1-1、4.0.1-2、4.0.1-3、4.0.1-4、4.0.1-5。
4.0.2  锁口围堰的拼装、下沉施工过程与钢板桩的施工方法很相似,首先安装导向框、再用液压振动锤沿着导向框按顺序依次插打板桩到设计位置,先打设下层板桩至一圈合拢,合拢后再拼装上层板桩并逐块打设到设计标高,直至沿围堰一圈合拢。板桩如果在下沉中遇到阻碍或下沉困难,还可以采取在围堰内部抽砂、吸泥的方法进行配合,降低围堰内的河床面标高,以保证板桩顺利下沉到设计标高。
4.0.3  围堰拼装和下沉后在竖向连接的钢套管中注入絮凝砂浆,防止承台施工时围堰内侧出现渗水。在围堰内采用空压机配合风管抽砂、吊车配合抓斗吸泥的方法降低河床面的标高,直达河床面的标高降低到封顶砼底面标高,开始进行围堰内水下封顶砼浇筑。接着减低围堰内水位,按顺序设置第一层到第三层的围囹和内支撑,以提高钢围堰的抗弯、抗扭能力、围堰整体稳定性。
4.0.3  围堰内抽水、围囹、内支撑施工完成后,开始承台各种工序的正常施工。和其他围堰类型一样,在围堰内破桩头、绑扎钢筋、浇筑砼。最后在承台上的墩身施工一部分后开始拆除钢围堰,锁口钢围堰拆除时利用吊车、切割设备、潜水设备等,对围堰进行分块拆卸、回收。
 
 
图4.0.1-1  单壁锁口钢围堰平面图
 
图4.0.1-2  锁口钢围堰板桩结构图
 
图4.0.1-3  锁口钢围堰角桩结构图
 
 
图4.0.1-4  锁口钢围堰竖向连接图
 
图4.0.1-5  锁口钢围堰水平连接图
5  施工工艺流程及操作要点
5.1  工艺流程
单壁锁口钢围堰工艺流程见图5.1
 
 
 
图5.1  单壁锁口钢围堰施工工艺流程图
5.2  操作要点
(如需本节内容,请与工法编制单位联系)
5.3  劳动力组织
表5.3  劳动力组织情况表(单位:工日/每个承台)
序号 工序名称 技工 普工
1 钢围堰加工及运输 240 180
2 钢围堰拼装及下沉 60 50
3 钢围堰内支撑施工 80 60
4 钢围堰封底 30 16
5 承台施工 130 50
6 钢围堰拆除 30 15
6  材料与设备
6.1  材  料
主要材料名称、规格、主要技术指标见表6.1.1
表6.1.1  主要材料名称、规格、主要技术指标
序号 名称 规格 单位 数量 用途
1 钢板 8mm厚 118.3 钢围堰面板
2 钢板 10mm厚 8.78 钢围堰面板
3 钢板 12mm厚 32.2 钢围堰面板
4 角钢 70*70*7mm 1.9 钢围堰面板
5 槽钢 [14a 16.5 钢围堰面板
6 钢管 Φ76x6mm 5.9 围堰竖向锁口
7 钢管 Φ102x6mm 8.1 围堰竖向锁口
8 H型钢 488*300*11*18mm 56.8 围檩加工
9 围檩加劲板 460x140x10mm 1.82 围檩加固
10 螺旋管 Φ630x10mm 24.22 围堰内支撑
6.2  设  备
主要机具、设备的规格和技术指标见表6.2.1
表6.2.1  机具设备表
序号 名称 规格 单位 数量 用途
1 履带吊 QZT63 1 板桩插打施工
2 汽车吊 QZ-50 1 板桩插打施工
3 长臂挖掘机 18m 2 基坑内挖除淤泥
4 自卸车 8m3 3 淤泥外运
5 空压机 12m3 2 抽砂设备
6 振动锤 DZ-60 2 板桩插打施工
7 振动锤 DZ-90 1 板桩插打施工
8 污水泵 WJ300 6 围堰内降水
9 电焊机 BX-300 12 内支撑、围囹施工
10 抓斗 1.0m3 2 围堰内清除淤泥
7  质量要求
7.1  质量控制标准
单壁锁口围堰施工质量严格按照(客运专线铁路桥涵工程施工技术指南)、(客运专线铁路桥涵施工质量验收暂行标准)、(铁路桥涵施工技术规范)要求执行。
7.2  质量保证措施 
7.2.1  对锁口围堰加工场的每块成品板桩进行焊缝检查,保证焊缝质量满足钢结构施工验收规范要求,确保围堰施工的质量要求。
7.2.2  在锁口围堰加工场地对加工的成品进行试拼,确保围堰在安装和下沉的过程中能顺利进行。
7.2.3  在围堰半成品运输过程中,要保证板桩不会因为重叠量过大而发生变形。
7.2.4  严格控制好角桩打入河床的垂直度,以保证后续板桩打设的垂直度,确保整个钢围堰能够处于垂直的状态。
7.2.5  围堰上下层栓接是要采用弹性较好的胶垫,保证上下层板桩之间不会出现漏水的现象。
7.2.6  当围堰的板桩在振动锤的作用下无法下沉时,要采用抽砂吸泥的办法进行下沉,不能长时间振动板桩。避免因为采用击振力大的振动锤进行打设时,出现钢围堰板桩之间因为挤压力过大而造成变形,直接影响到围堰的下沉和后期的堵漏工作
7.2.7  在围堰施工的整个过程必须严格按照施工工艺流程进行,不能随意更改施工顺序,以免出现较大的质量问题。
8  安全措施
8.0.1  建立有效的安全管理体系,设置专职安全员。建立和实施安全生产责任制,明确各级人员的职责。
8.0.2  各种机械设备的操作人员必须经过相应部门组织的安全技术操作规程培训,考试合格后,持有效证件上岗。机械操作人员工作前,应对所使用的机械设备进行安全检查,严禁带病使用,严禁酒后作业。
8.0.3  施工用电必须符合用电安全规程。各种用电机械设备,必须有可靠有效的安全接地和防雷装置,严禁非专业人员操作机电设备。施工用电采用“三相五线”制,按“一机一闸一漏保”设置防护。
8.0.4  施工现场防火, 现场配备灭火工具、器材,确保现场电气设备及其他设备的安全。焊割作业点与氧气瓶、乙炔瓶等危险品的距离不少于10m,乙炔瓶与氧气瓶的距离不少于5m;现场按规定配备灭火器等器材并保持其有效性,安全标牌齐全且符合规定。
8.0.5  栈桥、平台设置配备救身圈和救身绳,设置明显的通航标识和导向。水中围堰施工人员必须佩戴安全帽、救身衣及防滑鞋方可施工。
8.0.6  规范执行安全检查制度,定期对施工人员进行安全教育,提高施工人员的安全意识,培养安全生产所必须具备的操作技能。
9  环保措施
9.0.1  严禁将承台内开挖的淤泥、施工杂物、垃圾等直接投放到江河中,所有的淤泥、施工垃圾必须用自卸车外运处理,避免造成污染江河水域。
9.0.2  直接丢入江河中,定期及时清理杂物,不随地大小便和丢弃生活垃圾,避免造成水体污染。  
9.0.3  根据国家和地方有关环保法规,严格控制施工期噪声排放量,施工场界噪声执行GB12523-90《建筑施工场界噪声限值》,并遵照地方环境噪声管制办法执行。
9.0.5  施工期间,注意控制施工车辆鸣笛,经过居民区的重型运输或施工机械,应注意限速。
9.0.6  将施工场地和作业限制在工程建设允许范围内,保持栈桥及平台的场容场貌整洁,随时清理建筑垃圾;在施工平台上设置各种施工标志。
9.0.7  对栈桥以外的施工便道进行硬化,并在晴天经常对施工道路进行洒水,防止尘土飞扬污染周围环境。
10  效益分析
10.0.1  社会效益
由于工效的提高,使得本工程施工工期缩短36~41天,避开了曹娥江主航道的汛期施工,缩短了整个桥梁基础施工的工期。保证了曹娥江特大桥的整体工期,确保了杭甬客运专线HYZQ-2标全线贯通的时间。
10.0.2  经济效益
1  采用单壁锁口钢围堰整个施工周期为49天,比采用钢板桩围堰节省36天时间,比采用双壁钢套箱节省41天时间。大约可以节省吊车、平板车等机械台班费用30万,可以节省钢围堰加工费用55万。
2  采用单壁锁口钢围堰施工工艺大大减少钢材使用的数量,每个墩节省钢材约166吨,两个墩大约节省钢材332吨,节约了160万的施工成本。
11  应用实例
本工法成功地应用于杭甬客运专线HYZQ-2标曹娥江特大桥工程,工程质量满足规范要求,经福建省建筑业协会组织专家论证,工法关键技术成熟可靠,在类似工程上具有推广应用价值。
11.0.1  工程概况
杭甬客运专线HYZQ-2标曹娥江特大桥全长6636.645m,共有183个墩台,该桥82#~103#墩跨越曹娥江东西大堤,其中97#、98#、99#墩位于曹娥江主航道上。曹娥江年平均水位3.1m,河床面平均标高-2.5m,平均水深约5m。98#墩基础为12根φ2.4m、桩长60.5m的桩基,99#墩基础为12根φ2.5m、桩长49.5m的桩基,承台尺寸都是16.2×22.35×6m。
11.0.2  施工情况
98#、99#墩承台全部采用单壁锁口围堰进行施工,98#墩承台于2010年3月08日开始施工,2011年4月18日完成,施工周期50天,99#墩承台于2010年3月26日开始施工,2010年5月13日完成,施工周期48天。平均施工周期为49天。
11.0.3  工程评价
通过本工法在曹娥江特大桥98#、99#水中墩的应用,取得可观的经济效益和社会效益:
1  采用单壁锁口钢围堰整个施工周期为49天,比采用钢板桩围堰节省36天时间,比采用双壁钢套箱节省41天时间。大约可以节省吊车、平板车等机械台班费用30万,可以节省钢围堰加工费用55万。
2  采用单壁锁口钢围堰施工工艺大大减少钢材使用的数量,每个墩节省钢材约166吨,两个墩大约节省钢材332吨,节约了160万的施工成本。
3  由于工效的提高,使得本工程施工工期缩短36~41天,避开了曹娥江主航道的汛期施工,使得桥梁下部结构施工能够正常进行,保证了曹娥江特大桥的整体工期,确保了杭甬客运专线HYZQ-2标全线贯通的时间。
4  在施工过程中总结出施工的流程和质量控制标准,积累了单壁锁口钢围堰施工经验,为以后的深水桥梁基础施工提供了技术储备。
 
单壁锁口钢围堰施工工法
工法编号:FJGFYJ01-2012
完成单位:中铁十七局集团第六工程有限公司  福建省金泉建设集团有限公司
主要完成人:李宗海  林  挺  王乃生  王主赐仔  周保权
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(责任编辑: admin)
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