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图解钢套箱(沉箱)围堰施工工艺

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龙行天下 发表于 2018-2-24 09:06:19 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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说起桥,什么地方会用到桥?当然是地面基础没法通过施工满足道路工程通行标准的地方,例如冻土啦、沉降厉害的软地基啦,以及河流或者海上。那么,为了在满满都是水的地方修一座桥,从桥墩开始,我们该怎么做?

钢套箱顾名思义是套在永久结构外面的临时结构,起到围堰作用。钢套箱为桥梁基础及下部构造水上施工作业中常用的一类围护结构形式,尤其适合于大河流中的深水基础,能承受较大的水压,保证基础全年施工安全度汛。特别是在一些施工条件困难或受水文、地形、地质条件限制而无法采用钢板桩、筑岛围堰等围护结构的条件下,钢套箱更显示出了其优越性。常用的钢套箱分单壁和双壁两种,由于单壁钢套箱刚度差,一般深水基础较少采用,实际工程中大部分情况下采用双壁钢套箱。

钢套箱围堰是一种无底结构,下沉后底部着床或嵌入河床,然后用水下混凝土封底,排水后形成围堰。

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(二)、钢套箱构造
钢套箱平面形状可根据承台形状加工成圆形、矩形、也有其他形状。立面分层,平面分块。堰壁钢壳由有加劲肋的内外壁板和多层水平桁架所组成。堰壁底端设刃脚,以利切土下沉。在堰壁内腔,用隔舱板将其对称地分为若干个密封的隔舱,以利于下沉和排水。
双壁钢套箱多采用工厂加工,现场拼装的方法,为便于运输和拼装一般立面分层高度不大于3m,平面分块长度不大于5m,壁厚0.8~1.5m。节段采用高强螺栓连接,并设置橡胶止水带用于止水密封。同时分设多个横向互不通水的隔水仓,以便在下沉过程中根据施工需要分仓对称灌水。

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(三)、钢套箱安装及下沉

1、先桩后堰法施工
此法是先搭设钻孔平台进行钻孔桩施工,钻孔桩施工结束后,钢套箱借助钻孔平台拼装下水。接高桩基钢护筒作为钢套箱悬吊系统的承重立柱,在承重立柱上安装悬吊系统主梁(贝雷梁或型钢),主梁上安装横梁(多为型钢),横梁上安装导链或千斤顶。利用钻孔平台拼装首节钢套箱,并于套箱与钢护筒之间焊接导向架,以便克服水流冲击影响,保证下沉位置准确。然后用导链或千斤顶将首节套箱提起,拆除套箱下部的钻孔平台,下沉钢套箱入水至自浮状态,继续拼装第二节钢套箱,然后注水下沉,直至钢套箱着床。
钢套箱着床后使用长臂挖掘机、抓斗或空气吸泥机继续下沉至设计高程,清底后在刃脚内外抛填沙袋或片石,然后对钢套箱进行封底。

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先搭设钻孔作业平台钻孔后下沉钢套箱施工工艺流程图


2、先堰后桩法施工

钢套箱施工
该方法钢套箱下沉到位后可作为钻孔桩的施工平台,能够降低工程成本,但需要搭设钢套箱沉放平台。钢套箱沉放平台以钢管桩为支撑,套箱下沉完毕后拔除内侧钢管桩。钢管桩下端距水面30cm处焊接牛腿,牛腿上纵向铺设工字钢作分配梁,上铺横向工字钢作为套箱的承重梁。钢管桩上布置在前、后、左、右四个方向,分上下2 层导向横撑和滚动轴承,安置位置全部需由测量班精确定位,保证套箱下沉精度。
钢套箱节段按设计要求在施工场地加工,节段拼焊后进行焊接质量检验及水密试验。完成后用驳船将分节段运至墩位。利用水上浮吊及过渡段上支立汽车吊吊装节段,在钢管桩下方的承重梁上分节段拼装钢套箱。

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先下沉钢套箱后搭设钻孔作业平台施工工艺流程图


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下沉平台上层平面图


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下沉平台下层平面图


在下沉平台下层拼装首层钢套箱,每节连接处必须放置止水条,所有连接螺栓全部拧紧,保证钢套箱的密封性。

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第一层套钢箱拼装完成后,利用钢管桩平台上的千斤顶沉放系统下沉。沉放系统由接高的平台钢管桩、千斤顶、扁担梁及精轧螺纹钢吊杆组成。

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沉放系统


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钢套箱下沉步骤:千斤顶起吊钢套箱,拆除承重梁,利用千斤顶循环操作下沉钢套箱入水,钢套箱自浮,拆除起吊梁,固定钢套箱在钢管桩牛腿上,拼装下沉第二层钢套箱,下沉力不足时,向舱内注水,增加钢套箱下沉自重。沉至河床时,遇到阻力,注水仍下沉力不足时,可利用长臂挖掘机、抓斗或吸泥机将钢套箱刃脚处砾石排出使钢套箱下沉到设计高程。

在流水中施工,钢套箱下沉时会受到水平力的作用,在下沉过程中钢套箱倾斜度及平台位置要求不超过规范允许值,采用有效的导向、定位设施是必须的。钢套箱定位系统可利用钢管桩作为定位桩,安装导向横撑和滚动轴承,布置在前、后、左、右四个方向,分上下2 层,既控制了钢套箱平面位置,又能控制其倾斜度。钢套箱定位系统是在露出水面的钢管桩上对称焊接两层导向横撑,控制套箱斜度。导向横撑前端安装滚动轴承,以利下沉滑动。

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钢套箱入水


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钢套箱自浮,解除沉放系统


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第二节钢套箱拼装


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•插打钻孔桩钢护筒
埋设时首先在钢套箱上对钻孔桩位进行测量放样,按规范要求定位安装导向框架;然后用浮吊配合,将钢护筒从导向框架内徐徐下放到河床上,再用浮吊、振动锤等设备将钢护筒打设到设计标高。在该过程中,要用测量仪器进行全程监控,以防钢护筒偏位、倾斜等,控制值要符合规范要求。

•钢套箱封底
钻孔桩钢护筒全部插打完成后,进行钢套箱封底施工。为保证封底质量,应将钢套箱沉放平台中间的临时钢管桩拔除。考虑水深、桩间距、封底面积、承台底高程等因素经计算确定封底混凝土厚度,封底混凝土为水下混凝土,标号不宜小于C30,使用导管灌注,导管布设应符合砼流动性要求,并在砼初凝前完成封底施工。 为保证浇注封底混凝土的防水效果,在浇注混凝土前先在侧板上开设洞口或浇注时安放水泵抽水,保证箱内外的水位一致,减少钢套箱内的水压力,以免影响混凝土质量。

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钢套箱封底


•钻孔平台搭设
考虑到在后期钻孔桩施工时平台上需要走行混凝土罐车及吊车等大型机械设备,因此在布置平台分配梁时,钢套箱中间需要布置钢管桩,钢套箱下沉平台外侧钢管桩不动,直接作为钻孔平台。采用工字钢作为钻孔桩平台横梁及分配梁,横梁布设在钢管桩上,套箱侧壁也作为横梁的支撑。钻孔平台不应与钢护筒连接。
套箱中间增加的钢管桩,可在封底混凝土施工过程中安装,为保证封底混凝土质量,钢管桩下端插入封底混凝土深度不应大于1m。

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钻孔平台搭设平面图


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钢套箱管桩布设


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钻孔中的钻孔平台


3、钢套箱整体吊装法
多用于先施工钻孔桩后沉放钢围堰的情况,适用于低桩承台。

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4、钢套箱浮运法
多用于先沉放钢围堰后施工钻孔桩的情况,适用于低桩承台

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钢围堰现场组拼船舶组合布置示意图


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首节围堰浮运入水示意图


围堰在拖轮的推动下,浮运输到墩位现场后,利用两侧导向船上的悬臂吊起吊围堰,然后退出工作船,下放围堰入水。

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