跨江大桥12×40m圆端形空心墩施工方法.doc
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1、跨江大桥1240m圆端形空心墩施工方法 跨江大桥8号墩身12.040.0m的圆端形空心墩,在顺桥向中部设竖隔墙,为单箱双室截面,壁厚1.52.0m。基础采用46根2.8m的钻孔桩基础,桩长112m。承台为圆端形,平面尺寸3476m,承台顶面标高-7.0m,底面高程-13.0m,厚m。墩位处河床高程-41.17m,根据河床标高的实际情况,8#墩采用双壁钢吊箱围堰施工,双壁钢吊箱围堰为圆端形结构,平面结构尺寸为3880m, 总高度26.5m,围堰底标高-17.5m,顶标高-9.0m,由双层壳体组成,壁厚2.0m,分底节和顶节两个节段,底节钢围堰高度14.581m,重量约3000t,两端半圆中间为矩
2、形的内、外环双壁自浮式钢结构,水下封底混凝土厚度4.5m。如图: 总体施工方法:先浮运底节钢吊箱,插打16根定位钢护筒后,安装支撑环,16根定位钢护筒与底节钢吊箱固结,完成钢吊箱围堰平台体系转换。其余钢护筒插打与钻孔桩施工同步进行,在洪水来前,确保8根成桩完成,钢围堰平台支撑转化到8根成桩上,使钢围堰平台稳定渡洪,全部钻孔桩完成后,接高顶节钢吊箱,下沉钢吊箱至设计标高后挂桩,分区封底,清基、抽水施工承台和墩身。8#墩施工步骤图见附图3336。定位系统 8#墩锚碇系统布置图见附图37。主锚主锚采用8个8t霍耳式铁锚,60mm有档锚链,6-(37)-48钢丝绳。 边锚钢吊箱边锚每侧采用6个7t霍耳
3、式铁锚,60mm有档锚链,6-(37)-48钢丝绳,前定位船边锚每侧采用2个1t霍耳式铁锚,30mm锚链,6-(37)-22钢丝绳,后定位船边锚每侧采用1个1t霍耳式铁锚,30mm锚链,6-(37)-22钢丝绳。 尾锚尾锚采用4个6t霍耳式铁锚,60mm锚链,6-(37)-48钢丝绳。 定位船前后定位船各采用1艘400t铁驳,定位船起到确定、调整钢吊箱的位置,调节尾锚、主锚受力的作用,并对钢吊箱具有安全防护作用。定位船布置有马口、将军柱、卷扬机、固定座等设备,用于调整锚绳、拉缆和兜缆。拉缆和下兜缆前、后定位船与底节钢吊箱之间均设有拉缆,前、后定位船与钢吊箱之间均设有下兜缆。其作用是将钢吊箱所受
4、外力传递给主锚和尾锚。定位系统前期准备布置钢吊箱绞锚设施设备,定位船加固、进行舱面设施设备布置。根据锚锭布置图,计算出每个锚、定位船以及钢吊箱的理论位置。控制网复测建立控制网点,GPS全球定位确定锚位及定位船、钢吊箱的准确位置。 认真检查将军柱、绞关、卷扬机与船体的连接系统,确保稳固可靠。 铁锚、锚链及锚绳使用前必须进行检验,以确保钢吊箱定位施工安全。具体措施为 a对购置的锚绳及锚链、锚环抽样进行检查,做预拉试验。 b铁锚转动部位应灵活、必要时应作涂油处理。 c 检查绞关、卷扬机、滑车、马口等的工作状况是否良好。 抛锚作业前组织有关操作人员对抛锚、定位施工进行技术和安全交底。 每根锚缆除按设计
5、要求配置卸扣、钢套环、钢丝绳夹外,每根锚缆还应增加一个防滑保险夹头。 抛锚定位前,应与气象部门取得联系,选择四级以下风力、无雨雾的白天进行抛锚作业。 抛锚定位前应与海事航道管理部门取得联系,加强水上交通管理,在上下游1000m范围内设防护巡逻船,以策安全。 锚碇系统施工 先上游后下游的原则进行。 按照设计图,抛1#、2#主锚,前定位船就位,抛9#、10#边锚,27#、28#尾锚,将后定位船临时定位。 抛3#、4#主锚,抛11#、12#、13#、14#、23#、24#边锚。 钢吊箱下水、浮运拖至后定位船处,临时系泊,连接相应拉缆、兜揽、边锚的锚绳接头,解开拉缆与后定位船的临时连接,利用拖轮控制后
6、定位船溜放至设计位置,连接拉缆、兜揽的接头,初步调整各锚绳、拉缆、兜揽。 抛设剩余锚,精确定位底节钢吊箱。 钢吊箱制造: 底节钢吊箱工厂加工组焊成单元构件,运输到华江船厂的总装平台进行拼装组焊。 钢吊箱下水: 吃水深度计算 钢吊箱底节整体箱体重量为2900t,提供浮力的面积(包括侧板和主隔舱)为666m2,箱体底节下水后的吃水约为4.35m。为便于钢吊箱下水,减小下水过程中吊箱的吃水深度,在下水过程中,将吊箱底部导环圆孔采用接高钢筒的方法封闭, 钢吊箱底节可提供浮力的面积为2260m2,每米提供的浮力为2260t,因此箱体底节下水后的吃水约为1.3m,加上底板龙骨的高度,箱体入水深度约1.9m
7、。 华江船厂地形及河床断面图 下水滑道基础处理 钢吊箱总拼装场地地基为泥沙覆盖层,钢吊箱下水前由两排各15m宽的气囊组支承在滑道上并滚动前行,滑道应大于气囊宽度范围,滑道基础须清淤,围砂袋,上填建筑垃圾碾压夯实,表面进行硬化处理,保证有足够的承载力。 地面坡度为1:40,钢吊箱前端距江边水面距离约40m,坡度大致约为1:12。,两者坡度不能满足围堰下水条件,须在钢吊箱前端距江边水面距离40m长度范围设法调整入水坡度,根据气囊受力性能和计算情况,坡度调节必须分段缓慢进行,拟设定3个坡度调节段,每段坡长25m,调坡3.0%,最后入水坡度调整为10.0%。详见如下图示: 人员设备的配置 作业时现场设
8、总指挥1人,副指挥2人,操作人员30人;设备主要有1.2m15m高压气囊6080条,和相应充气设备;2台15t卷扬机,2门150t滑轮组,35台20t单门滑车,其它钢丝绳、卸扣配套。 为保证吊箱在滑道能够向前移动,并能控制吊箱下滑的速度和大致方向,需要在吊箱上设置前后拉缆,后拉缆控制下滑速度,设计拉力为2150t,大于吊箱自重的最大下滑分力。前拉缆控制下滑方向,提供下滑动力并回收吊箱下的20mm钢托板之用。设计拉力为240t。 后拉缆地锚布置于钢吊箱后两侧,距吊箱约20m,与吊箱下的垫板中心对应,每个地锚提供约150t的锚固力,地锚结构为钢筋砼埋置式,按长5m宽3m深4m尺寸布置,顶与地面齐平
9、。前拉缆与江中拖轮相连,利用拖轮的动力提供前行拉力,拖轮应离开岸边至少200m距离,保证安全。详见如下图示。况)。考虑到箱体底部结构气囊受力不均匀,在计算时将单支气囊受力控制在150t以内。选用40个气囊是安全可靠的。气囊按间距3.0m布置,圆弧端各10m气囊受力计算不考虑。c气囊布置和充气 吊箱拼装完后,钢吊箱底板支承点间布置气囊,直线和部分圆弧段每3.0m间距布置一个气囊,临时支点占位处,待支点拆除后布置,气囊应对称布置。钢围堰圆弧前端10m范围不布置气囊。 气囊充气前,先布置好地锚及卷扬机,钢吊箱锚固牢靠,使其在顶起后不向前滚动。气囊充气的顺序应尽量对称、分散,相邻的气囊分成两批次充气,
10、气囊充气至钢吊箱抬起0.9m高左右时,钢吊箱脱离支承点约10cm,拆除钢垫板下的砼柱及钢结构支承点。清理和休整滑道。 钢吊箱起滑、下水、自浮 a气囊完全托起钢吊箱后,慢慢放松后拉缆,适当收紧前拉缆,前端气囊不断补充,钢吊箱前移,直至前面气囊到达水边。 b松后拉缆、钢吊箱下滑入水 随着钢吊箱下滑速度的加快,钢吊箱下滑至水面附近时,松开后拉缆,钢吊箱自然加速下滑,利用其下冲惯性入水并向江中滑行一段距离,钢吊箱的后端进入江中后,水深满足吃水要求。 c钢吊箱自浮稳定、拖轮绑定钢吊箱 钢吊箱整体入水后,在惯性、风力、水流作用下继续漂浮,同时底板内进水,吊箱入水深度增大,至一稳定入水深度,为控制吊箱,不致
11、继续漂浮和搁浅,帮靠2艘拖轮,拖靠到华江船厂上游临时定位船顺水系泊,拖轮编队,准备浮运。 d气囊法回收钢托板 钢托板在吊箱下滑过程中确保气囊工作面平整和均匀传力,为方便气囊下水和钢托板打捞回收,钢托板作如下处理: a钢管包边保护气囊 b钢托板与钢吊箱间临时限位 钢托板在钢吊箱下滑时须与之水平限位固定,以避免钢吊箱与托板间的滑动,水平限位采用钢托板上焊接立板的方式。竖向限位通过钢托板前端设钢丝绳吊挂固定,钢吊箱整体入水后,迅速解除吊挂钢丝绳。钢吊箱底部的钢垫板一端事先与岸上的地锚及卷扬机连接好,拖至近岸边后,利用气囊法滑动回收。钢吊箱浮运钢吊箱临时定位华江船厂上游三山码头下游侧布置1000t临时
12、定位船一艘,抛7t领水锚(霍耳式铁锚)1只,钢丝绳100m,岸上布交叉八字锚4只,钢吊箱下水,帮靠2艘拖轮,拖带到临时定位船顺水向系泊。钢吊箱编队、浮运在钢吊箱北岸侧帮靠2艘拖轮,下游侧帮靠1艘拖轮系结缆绳,解开钢吊箱与临时定位船间系结,拖轮拖带钢吊箱离开临时定位船,靠帮南岸侧2艘拖轮,系结缆绳,编队完成,开始浮运,先沿凡家矶水道顺水倒车,过梅山红浮鼓后,转入主航道,继续倒车,拖带至桥位下游约200m处停止航行,改为正车向上逆行向8#墩位靠拢,驶至墩位附近北岸侧2艘拖轮解缆退出,钢吊箱在3艘拖轮拖带下靠泊临时定位船,系泊。过缆L3#、L4#拉缆 D1#、D2#兜缆连接;14#、24#边锚锚绳与
13、钢吊箱上接头连接;L5#、L6#拉缆连接;13#、23#边锚锚绳连接;3艘拖轮撤出,1艘拖轮靠帮后定位船,解开1#、2#拉缆与后定位船之间的系结,利用拖轮控制溜放其到设计位置,连接1#、2#拉缆,D3#、D4#兜缆,初步调整锚绳、拉缆兜缆。现场作业组织体系见框图2现场作业组织体系框图作业指挥部设在首拖轮上,由现场负责任总指挥,其余各轮船长均亲自操作。a实施浮运时,再加派一艘大马力拖轮实施监护,以应急需。b联系手段:高频电话(锁定频道)、对讲机、手机。c为慎重起见,在实施拖带前一天,派测量船对浮运设计航路进行一次详尽的测量,在实施浮运的当天,测量船全程服务,负责领航及测量,以保万一。钢吊箱初步定
14、位底节钢吊箱浮运到位后,将钢吊箱缓慢帮靠临时定位船,底节钢吊箱帮靠后,将临时定位船上的主缆及边锚过到底节钢吊箱上。逐步溜放后定位船至设计位置,抛设后定位船边锚,调整锚绳及拉缆,初步定位钢吊箱。在钢吊箱井壁内注水,使钢吊箱下沉,保证钢吊箱底口距设计标高1m左右。钢吊箱在下沉过程中应随时对锚链、锚绳和锚碇设施进行检查,及时监控锚绳的受力状态,并予以及时调整,保证各锚绳受力均匀。钢吊箱精确定位在钢吊箱井壁内继续注水,使钢吊箱底口下沉至设计标高附近。对钢吊箱拉缆、下兜缆和边锚循环逐级施加预拉力。钢吊箱定位后,各锚绳受力应均匀,同一组锚绳受力应大致相同,锚绳出水长度(或与水平面夹角)应大致相等。尾锚绳、
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