京沪高速铁路淮河特大桥主桥大型深水基础双壁钢套箱围堰施工工法研究

'京沪高速铁路淮河特大桥主桥大型深水基础双壁钢套箱围堰施工工法研宄李江峰(屮铁十二局集闭第四工程有限公司，陕西，西安，710021)【】双壁钢套箱围堰适用于深水承台施工，特别是采用钢护筒定位的钻孔灌注桩基础，在钢套箱下沉过程屮利用钢护筒作为套箱的定位、导向和固定设施使用。本桥施工屮围堰的下沉就充分利用丫承台屮的8根钢护筒。【关键词】深水棊础；双壁钢套箱；围堰；钢护筒京沪高速铁路是我国《屮长期铁路网规划》屮投资规模最人、技术含量最高的一项工程，也是我国第一条具有世界先进水平的高速铁路，正线全长约1318km,桥梁长度约1140km，大量的深水大跨径桥梁建设快速发展，采用先进的施工技术，在保证安全、质量的前提下，达到节省投资、缩短工期,又快、又好的建设好京沪高速铁路是我们的目标。1、工程概况京沪高速铁路淮河特大桥主桥位于安徽省蚌埠市境内，桥址位于黄淮河冲击平原，区内地层上部为黏性土及砂类土，下伏基岩为燕III期混合花岗岩。共有6个水屮墩(2106#〜2011#)，承台尺寸:15.2m×13.6m×4.0m,桥墩为圆端形变截面实体墩，梁部为(48+5×80+48)m连续梁.2、工艺原理通过对桥址区地质、水文情况的分析,对双壁钢套箱围堰稳定性、抗浮力、白身刚度等进行检算，从而设计出满足要求的钢套箱，利用临时施工平台进行组装,吊装支撑系统下沉，下沉到位后进行分仓封底，从而达到套箱内无水，实现承台干施工的目的。3、工艺特点 3.1双壁钢套箱围堰既可作为承台施工的隔水措施，同时又作为承台施工的外模。3.2双壁钢套箱围堰刚度好，施工简便，在接缝位置进行焊接即可形成刚劲可靠的防水结构。3.3双壁钢套箱围堰施工下沉用水下吸泥法进行，不需要大量的机械设备，施工方法简便，降低成本,从而加快施工进度。4、施工工艺流程及操作要点4.1工艺流程具体步骤见图1。4.2操作要点4.2.1平台的拆除、恢复与测量准备工作钻孔灌注桩施工完毕，拆除原承台外围的阻碍钢套箱围堰侧模下沉的钢管桩及平台平联部分，保留平台钢套箱围堰中间的部分，再用长臂挖掘机找平承台外围的河床部位，防止在钢套箱下沉到位时，有较大的石头或起伏过大的河床对顶住钢套箱围堰局部而发生倾斜。部分平台的拆除与测量等准备工作穿插进行。钢套箱围堰外侧的平台最外侧两排钢管桩应予以保留和补充刺时,剩余平台在桩基钢护简上UI按支架吊点系统要求进行纵横向工字钢连接,将承台点全部转移到钢护简上。4.2.2钢套箱围堰加工与试拼装钢套箱围堰由侧板、吊装支撑系统、导向定位系统及分隔仓组成。按设计要求在专用加工场地由专业人员进行加工，加工完成后，首先在加工场地内试拼装，检验产品加工质量，如刚度、平整度、接缝错台、接缝严密性等是否满足要求，如果不满足，必须修整再次试拼装,直到达要求后，方可拆除，分块通过平板车运输至水中作业台上。4.2.3钢套箱围堰下沉的主要工序钢套箱围堰下沉顺序为:拼装侧模的第一节→在侧模内侧焊接导向定位系统→在平台上安设吊点支架拆除原承台外围的钢管桩及阻碍钢套箱围堰侧模下沉的平台部分→下沉第一节钢套箱→拼装及下沉第二节侧模 →拼装及下沉第三节侧模→拼装及下沉第四节侧模→拆除平台及拔除平台内的钢管桩→水下混凝土封底&nrr;边抽水边焊接围堰内及钢管内支撑→承台施工。4.2.4钢套箱围堰的拼装、定位、下沉4.2.4.1钢套箱围堰的拼装搭设钢套箱围堰拼装平台及吊装平台，设置悬下沉系统。在拼装平台上测量放样，以便控制钢套箱的平面位置。在主护筒上设置钢套箱下沉导向，导向采用型钢制作，导向与钢套箱围堰之间的间隙采用3〜5cm，导向长度为6〜8m。图1钢套箱施工工艺流程图钢套箱运至墩位后进行底节钢套箱的拼装。每条接缝均采用双面焊缝，焊缝宽度及厚度应满足规范要求。为了确保接缝的焊接质量，在每条竖向接缝上再贴15cm宽的钢板并焊拉牢固。按照拼装底节的相冋程序拼装第二节钢套箱。4.2.4.2钢套箱围堰的定位钢套箱围堰的导向装置分上下层定滑轮装置，每层为8个，下层定滑轮安装在第一节钢围堰上，安装在离刃脚高2.2m隔舱翼板上。根据钢护简的倾斜度及钢围堰下沉的深度，确定滑轮与钢护简之间的距离为80mm，上层导向定滑轮安装在四个角上的主护简上，标高比施工水位高50mm。4.2.43钢套箱围堰下沉钢套箱围堰下沉采用加重和围堰内高压射水、吸泥除上的方法。加重的方式可采向钢套箱隔舱灌水和砂。在钢套箱接高节段完成后，就向钢套箱的隔舱加水,水要对称施加，避免造成偏压导致钢套箱倾斜，一般下沉1.0m观察一次平面位置及垂直度。利用位于钢套箱中心桁架平台上安装的5t双臂轨道式旋转吊机，双臂对称起吊吸泥机，进行吸泥，可不变幅沿堰周吸泥。 钢套箱围堰下沉中随吋掌握土层变化情况，作好下沉量、倾斜和偏位的测量，控制围堰周附近除土量，注意纠偏，使围堰均匀平稳地下沉。在吸泥过程中，要连续向围堰内加水，尽量使围堰内水位不低于堰外，防止翻沙。当钢套箱围堰下沉到离标高以上2m左右时，控制刃脚随近除土量，注意调平围堰，避免围堰发生突然大量下沉或大的偏斜，难以下沉至设计标高。对于高底刃脚的钢套箱下沉，刃脚进入覆盖层后，因入土部分侧面积不冋，摩阻力不同，以致长刃脚一侧不易下沉，围堰易向短刃脚一侧偏斜，故下沉吋先在邻近高刃脚一侧井孔内取土，以减小偏斜。然后在井内对称取土。在第二、三、四节钢套箱拼装前，收紧葫芦，让其受一定的力，钢套箱的拼装顺序与第一节的拼装有区别，第二、三、四节的拼装要考虑葫芦的平衡受力,拼装时须分节段循环对称拼装，同时为减轻葫芦的受力，用水下吸泥法边拼装边整体平衡下放。4.2.5钢套箱围堰混凝土封底。4.2.5.1钢套箱围堰封底砼计算4.2.5.1.1基本参数封底砼厚度：3.5m,标号C20、弯曲受压，弯曲受拉，粘结力。4.2.5.1.2护简粘结力G粘+G砼〉F浮G聆=2.3×(15.4×13.8-8×π×2.52)×3.5+604=1050.3t(封底砼自重+围堰自重)F浮=17.5×(16.6×18.2-8×π×2.52)=2538.2t8×π×2.5×(3.5-0.5)×τ+1050.3>2538.2得:τ〉7.89t/m2(封底混凝土与钢护简容许粘结力τ按10t/m2计)4.2.5.1.3封底砼应力 钢套箱围堰内封底厚3.5m。封底混凝土底部受到向上的水压力，大小P=17.5×10=175Kpa通过有限元计算得到封底混凝土的最大压应力为1.15Mpa<6.8MPa。封底混凝土应力满足要求。4.2.5.2封底混凝土的施工采用水下灌注方式进行混凝土封底，泵送混凝土法多点快速灌注，整个封底利用3排（每排4根）12根导管，根据计算首盘混凝土方量，加工大型储料斗，按水下混凝土灌注方法进行封底。根据现场实际情况，为方便施工，混凝土灌注采用从下游端开始依次倒移向上游前进施工。整体要求:在灌注混凝土过程中，要连续、多点、由下游向上游快速浇筑。混凝土的坍落度控制在18cm〜20cm,必要时，可掺加粉煤灰或高效缓凝剂，以提高混凝土的流动性、延长混凝土的初凝吋间。为保证封底混凝土与钢护简壁间的粘结力，在封底前,用特制的钢丝刷将封底混凝土范围内的钢护简外壁表面附着物清除干浄。在封底过程中，为了避免水位压力差破坏尚未达到强度的封底混凝土，在河水面以上5cm〜10cm处的套箱壁割除直径为20cm孔洞，从而保证套箱内水位与河道水相平，并要求2天后及吋将其孔洞进行堵焊或根据水位差值进行跟班抽水。5.结束语钢套箱围堰自身刚度、防水性能均满足了设计要求，与采用其他围堰比较，施工程序更为简便。钢套箱下沉采用加重和围堰内高压射水、吸泥除土的方法，比传统的抓头清理方法工期提前30天，节约了机械设备和劳动力的投入，且操作更为简便。采用手拉葫芦进行钢套箱下沉作业，操作简便，且很好的控制了钢套箱围堰下沉的平面尺寸和竖直度，冇利于承台的继续施工。'