13-26深水基础桥梁施工技术与工艺

桥梁深水基础施工技术与工艺研究

桥梁深水基础施工，根据我单位施工经验，优先选用双壁钢围堰施工方案。其主要施工过程是：制做焊接双壁钢围堰，在浮运码头上拼装，采用浮船龙门浮运就位、下沉。双壁钢围堰下沉封底后在围堰顶部布置钻孔作业平台进行钻孔桩施工，钻孔桩施工完毕后，抽水进行承台、墩身施工，选择枯水期拆除钢围堰；水中墩施工所需的设备、机具及材料均通过水上运输船运送。在水中架设浮便桥用于泵送混凝土的输送和施工人员的通道。具体工艺方法研究报告如下：

1.双壁钢围堰总体施工工艺流程

双壁钢围堰施工工艺流程见下页：

图522-1 双壁钢围堰施工工艺流程图

2.主要施工设备及机具

运输、拼组、布设双壁钢围堰作业，主要由水上施工设备来完成。水上施工设备有水上高架浮吊、运输船、浮运龙门船、浮平台、浮便桥、机动舟等。

钢围堰制作机具设备表

钢围堰运输下沉机具设备表

3.关键施工设备及机具研究

⑴水上浮吊组成与施工能力

水上高架浮吊主要由六七式铁路战备舟桥器材的标准舟节、分水节、

公路栈桥箱形梁、托架、电动锚机及动臂吊机组成的水上起重设备，岸上 到水中及水中的所有起重吊装作业全部由水上浮吊来完成。水上浮吊的性 能：最大起重20吨，最大起重高度30米，起重幅度6—18米，起重臂旋 转角度220度。其拼组形式见下图。

运输船由标准舟节、公路栈桥梁、电动锚机等拼组而成，由机动舟顶 推，运送成孔钻机、钢护筒、钢筋笼、钢模板、混凝土或其它材料；根据 现场施工的实际需要，可调整标准舟节的数量来改善运输能力，其拼组形 式见下图。

运输船示意图

⑵运输船组成与施工能力

浮吊示意图

图 号 比 例

日 期

顶 视 图

说明： 图 中 单位 以 厘 米计

水上浮吊示意图

I II I

⑶浮运龙门船

浮运龙门船由中—60 浮箱、六五式军用墩和六四式军用梁、天车等拼组而成，在浮运船上设立两组龙门吊。浮运龙门船见附图。

⑷钢围堰拼组浮平台

钢围堰拼组浮平台由中—60 浮箱、箱形栈桥梁、电动锚机等组成，用于双壁钢围堰底节部分拼组时的作业平台。

⑹机动舟

机动舟（300马力）是水上运输的主要动力设备，用来顶推浮吊、浮运龙门船、浮平台及运输船到位作业。

4.临时码头（拼装码头）、浮便桥的构筑一般要在河两岸桥轴线下游各设临时码头一座，并在附近适宜位置用砼硬化面积30X 80米，用于双壁钢围堰的加工制作和拼装水上设备、机具等运输的装卸码头。

对应河床基岩裸露，不便搭设钢栈桥的河流，要在河流主航道两侧利用多用途浮箱沿桥位方向铺设通岸浮便桥，用于砼输送泵管铺设和施工人员的通行。

拼装码头在河岸处，采用震动锤插打①60钢管桩基础，搭设贝雷片、型钢做桥面，作为拼装码头。

5.双壁钢围堰结构设计

双壁钢围堰采用圆形断面，壁厚1.2?1.4m,为使钢围堰达到能自浮及注水平稳下沉的目的，钢围堰采取双壁结构，并用隔仓板分隔成8等分的8 个隔仓，每个隔仓是独立的，相互间不贯通。

围堰结构采用角钢焊接成圆形框架，框架内外焊接5mm厚的钢板作内外壁，形成大断面圆形双壁钢围堰，沿四周竖向用角钢组成竖向加劲肋。内外壁上设水平环形板，同一水平面上的内外水平环使用角钢相连，形成水平环形桁架，使内、外井壁组合成整体。围堰高度依墩位处的水深确定，一般考虑双壁钢围堰就位后高出施工水位0.5m为宜。

为减少拼装焊接工作量，加快进度，同时考虑运输和现场拼装起吊能

力，双壁钢围堰高度适当分节。围堰刃脚在刃尖部分约0.5m 高度范围内，内外壁板加厚至14伽。对应竖向加劲肋位置匀布高度0.9m的竖向三角板, 并用细石混凝

土将刃尖填实。

双壁钢壳结构均由内、外壁板，竖向肋骨、竖向加劲肋、水平桁架、竖向桁架组成。

主要结构材料：

竖向肋骨：角钢/ 100X 63X 8

外壁板：8 =6mm 内壁板：8 =4mm

水平桁梁：弦杆角钢」110X 110X 12;斜杆角钢」70x 70X 6 竖向桁梁：斜杆角钢」70x 70X 6

竖向隔舱板：8 =6mm 水平加劲肋：□10X 100

双壁钢围堰示意图

6.钢围堰的制造和拼装

⑴钢围堰的加工

双壁钢围堰钢壳块件由工厂在胎具中按设计图纸要求施焊成形，到工地拼焊成层，经逐层检查拼焊质量并做水密试验，直至拼焊成整体。出厂前内外壁板及隔舱板的焊缝，应进行抗渗透试验，在对接焊缝正面刷上煤油，对焊缝进行煤油渗漏试验，若反面出现渗油痕迹则必须进行补焊处理。对于钢壳几何尺寸的检查以骨架为准，分块的上下口环形桁架平均弦长和理论值的误差要求在士10伽以内。

围堰加工要遵守《建筑钢结构焊接规程》、《钢结构工程施工及验收规范》、《铁路桥梁施工及验收规范》的要求。

根据现场和起吊设备的能力，钢围堰采取分块分节加工制作安装的工艺，把围

堰双壁及平刃脚分为三节，每节均分为十二单元。

制作工艺流程：按设计图下料T压制平刃脚防水板和水平桁架角钢T

按划分单元分榀制作水平桁架T按单元组拼骨架（隔舱板组焊于其上）7 按节组拼骨架T检查、校正骨架T围焊内、外壁板T水密试验、检查焊缝质量并补焊T焊制吊耳、锚环、划高度标尺T成品检查验收T吊运接高。

⑵拼装前钢围堰块件的验收出厂的钢围堰块件按图纸要求需对结构焊缝进行检查，内、外壁板对接焊缝须通过煤油渗透试验，即在对接焊缝正面刷上煤油，反面不允许有渗油痕迹，否则渗漏处必须补焊。

块件边缘有壁板悬出，运输存放时难免变形，检查几何尺寸时应以骨架为准，分块的上下环形桁架平均弦长和理论值误差要求在设计容许的± 10mm 之内。

⑶现场拼焊施工及质量控制钢围堰现场拼焊施工是由水上浮吊和汽车吊配合在浮平台上完成的，由机动舟推到墩位处，利用龙门吊将其吊起，然后退出浮平台，进行下一围堰的拼装。

现场拼焊围堰钢壳质量控制方法如下：

a测量放线及检查。底节围堰钢壳拼装时通过刃脚底口中心与刃脚平面的垂线作为中心线，控制钢壳上口半径。以后分层接高皆以此中心线投点在内脚手架上进行放样和校核。

b、拼装要求。各相邻水平加劲肋和支撑桁架要对齐，上、下竖肋允许不对准，但必须和水平加劲肋焊牢。内、外壁钢板拼缝不能对焊时，允许采用搭接焊或贴板焊接，但必须满焊，并保证水密。为了保证拼装时各块的稳定性，每一块钢壳内外脚部设型钢支撑，同时顶部设置2 个拉点，采用钢丝绳锚固于浮平台上。

c、焊缝检查。所有壁板和隔仓的焊缝，必须做煤油渗透试验检查，并对不合

格的焊缝要求修补直至合格。

双壁钢围堰拼装允许偏差和检验方法应符合下表之规定。

双壁钢围堰拼装允许偏差和检验方法表

注：

7.钢围堰的浮运、接高

一般先将龙门吊泊于墩位处，然后锚绳一端拴在龙门吊平台的电动卷扬机上，另一端与混凝土锚（用水上浮吊预先将锚抛好）拴牢，然后通过4台3T电动锚机分4个方向将锚绳拉紧，进行龙门吊平台的就位，形成锚碇系统。平台的偏位调整通过调节锚绳的松紧程度来实现。

为了加快施工进度，形成流水作业，施工时先将导向船（龙门浮吊）就位于墩位处锚牢固，将浮平台泊于岸边，并进行临时锚碇，在浮平台上分节拼装围堰，待底节围堰拼装完毕后，吊起上节围堰块件进行接高，先将上下节点焊，待所有块件点焊完毕后，再进行满焊，直至焊接完毕形成整体。

拼装完毕后利用2艘机动舟将浮平台推拉至龙门吊下的作业区内，由于围堰本身较高，在浮运过程中应注意将围堰与平台利用型钢牢固的连接在一起，同时注意运输速度和避免有风天气，利用龙门吊通过4个吊点将

围堰吊起（吊环米用2cm厚的钢板切割而成），撤走浮平台。

8.钢围堰着床、下沉

着床：首先灌水调平围堰，使围堰处于设计位置上；其次向各舱内均匀注水，使围堰逐渐下沉，注水时要注意使钢围堰各舱内水头差及舱内外水头差不能超过设计允许值，继续注水直至刃脚座落在河床上。

下沉：对于覆盖层较厚的墩，可直接吸泥下沉。

在双壁钢围堰就位下沉前，首先将墩位处河床表面进行清理整平，利用吸砂泵将河床表面高处的砂吸走，同时在低处抛填一定量的砂石，使河床表面平整，再由潜水员下到双壁钢围堰内，清除下面的孤石，将双壁钢

围堰刃脚处河床基底平整，保证双壁钢围堰的垂直度。

非嵌岩围堰不需要进行抓碴作业，直接采用6寸口径的真空吸泥泵, 由吊车配合潜水员水下吸泥作业。吸泥过程中应进行测量，防止超欠挖。

围堰下沉到位后，在封底前，为防止围堰迎水面因冲刷而掏空，在围堰前端迎水面抛填草袋进行防护，必要时采用片石围笼防护。

⑶钢围堰下沉的技术标准

双壁钢围堰就位允许偏差和检验方法应符合下表的规定。

双壁钢围堰就位允许偏差和检验方法表

注：h为围堰高度，单位为mm。

双壁钢围堰入水后分层接高，同时在井壁内分舱灌水，保持拼接面在水位以上2?4m。直至钢壳刃脚与河床最高点仅相距0.3?0.5m时，通过上下定位船锚绳，拉揽以及钢壳下部的前后兜揽，对钢壳位置进行调整，使钢壳精确定位、稳固落底。然后再井壁间灌水或水下混凝土配重，并通过施工检算，以克服下沉摩阻力，使钢围堰沉至设计标高。

9.钢围堰的定位和锚固

围堰在墩位的锚碇系统是主要靠锚定于墩位处的龙门吊来控制，以保证钢围堰

下沉时能准确达到设计位置。锚碇块初步考虑采用混凝土锚，设计锚重采用

W=2.5R （W为锚重，R为锚碇力）配置，每个混凝土锚的重量为7T左右。

根据水流速度及围堰的入岩深度情况，选择合适吨位的多个锚对围堰进行锚

碇。初步考虑从上游分三个方向，两两成450角，下游分两个方向，

成90。角进行锚碇；同时可以通过调整锚绳的松紧程度，调整钢围堰的偏位情况。锚绳利用3T的卷扬机拉紧，钢丝绳的规格为①19.5mm,每根锚绳的长度初步考虑为40m左右。

10.钢围堰的封底

⑴钻孔钢护筒的安装

钢护筒的安装是在围堰清碴完成后进行。

护筒采用8mm 钢板加工而成的整体式全钢筒，内径大于设计桩径

20cm,高度按底口接触封底砼底面，上口高于围堰顶面100cm左右。

安装前先将围堰顶找平，然后在围堰上拼装钻孔平台。平台主梁采用贝雷片,

在贝雷片上用型钢焊接井字架,进行护筒的定位,围堰面与贝雷梁的接触点要用

10mm 厚的钢板进行补强,并且内外壁之间要适当增加角钢斜撑,以增加围堰的承载

能力。

护筒通过井字架下放,用浮吊吊装护筒精确就位,然后用浮吊带动震动锤将护筒

震动下沉至设计标高或下沉至不能下沉为止。

着床后为防止封底时下部移位,在护筒内抛填砂袋进行固定。所有护筒就位后,用型钢连接使其形成一个整体,增加稳定性。

⑵平台的安装钻孔固定平台底面标高和围堰顶面标高相同。封底完毕后,在贝雷梁上横桥向均布122a工字钢，间距a=1.5m;工字钢顶上满铺20X 20cm方木，作为平台面层。为了保证平台的承载能力,必要时在护筒上焊接牛腿,增加贝雷梁的支撑点。在布设面层方木时预留出钻孔桩位置（2疋m空档）并在已成桩或暂不钻孔的空档上铺放钢制井盖,以免出现危险。平台施工用运输船将型钢、方木等材料分别运到墩位,由浮吊配合吊装就位。

⑶围堰封底

在基底清理和护筒安装完成后，即可用4~6根①30cm的导管进行围堰内水下混凝土封底。

封底前根据河床的冲刷程度,由潜水员用砂浆袋封堵钢围堰刃脚下的缝隙以免封底混凝土流出,为了将护筒和基底之间的缝隙尽量堵住,不使混凝土流入护筒内,采取先在护筒内灌注一层水下混凝土堵缝的措施。

导管在工作平台上预先分段拼装,吊放时再逐渐接长,下放时保持轴线顺直。导管口下沉至岩面后提升至距岩面20~40cm,然后用倒链固定在

工作平台上。封底导管的布置要特别注意使混凝土在钢护筒周围和围堰内的流动顺畅。封底前后设置测点进行测点标高的测定,确保封底厚度基本

封底混凝土为水下不分散混凝土，所配制的混凝土缓凝时间为48h,坍

落度为18~22cm。为保证封底混凝土的质量，必须连续供应并在尽可能短的时间内完成灌注。

双壁钢围堰施工顺序见下页。

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11. 钻孔桩、承台、墩身施工

钻孔桩施工：封底完毕，改装封底平台使之成为钻孔平台，在平台上布置4 台钻机钻进成孔。钻孔时必须根据不同的地质情况，合理的选择钻进参数。

承台施工：钻孔灌注桩砼灌注完毕桩身砼终凝后，排除围堰内的水，凿除桩头砼清除桩头钢筋上附着的脏物，并将桩头砼清理干净，绑扎钢筋，组立模板，承台模板采用组合钢模，砼由岸上拌合站生产，输送泵输送到墩位处，浮吊配合浇注。

墩身施工：承台养护到一定强度后即可用浮吊将加工好的墩身钢筋笼吊装就位。钢筋笼调整、固定后，即组立墩身模板。为保证施工质量及墩身外表美观，墩身模板采用拼装式钢模板，模板接缝处用法兰盘连接，用浮吊拼装就位，接缝处用胶条密封，以防漏浆。砼在拌合站拌合，运输船运至墩位，用浮吊吊装通过串桶浇灌入模，用插入式振动器振捣，每层浇筑厚度不超过30cm,以保证振捣密实。拆模后用塑料薄膜将墩身包裹，并洒水养护，同时冬季采取保温措施。

12. 钢围堰的割除

承台、墩身施工完毕后，在低水位时进行围堰的割除。因为此时围堰内外的水头差较小，仅靠外壁即可承受水压，切割内壁的工作可在围堰抽水情况下进行。然后，围堰内灌水，由潜水员在围堰内切割围堰外壁，施工操作比较容易安全。

切割线设于离围堰壁内混凝土面0.5~1.0m。在切割之前，先沿围堰内壁切割线设4 对支座，支座位置的内壁先作好处理，以便在切割后能保证上下部钢壳的连接。另外，在已筑的墩身和围堰之间设两层木撑，以承受切割时或切割后围堰受到的水压力。

内壁切口选择在钢壳两层水平桁架之间，为便于以后潜水员工作，切口宽度应大于70cm。内壁切割完后，用木条镶固在外壁板内侧，形成周圈切割线，以便潜水员沿此线进行水下切割。施工完毕后，分块用浮吊吊出。