围堰监控方案

新造珠江特大桥主墩双壁钢围堰

施工监控实施方案

一、工程概述

广州新洲至化龙快速路位于广州市东南部，起点与新港东路对接，跨越珠江后航道之官洲河河新造水道，穿越大学城、长洲岛，终点于番禺金山大道（规划广明高速公路）与广珠高速公路（化龙至坦尾段）连接。新造珠江大桥连接大学城、长洲岛和新造镇，是新化快速路的重要组成部分。

珠江大桥起点桩号为K5+427.400，终点桩号为K7+407.400，全长1980m，其中引桥长1222m，斜拉主桥长758m，珠江大桥桥跨组合为6×（3×41.3）m＋2×41.3m＋（64+140+350+140+64)m＋（2×48m+40）＋2×（4×32.5）m。主线按双向六车道，设计行车速度为80km/h；主桥桥宽31米，引桥标准桥宽28.5米。

主桥结构：主桥跨径布置为（64+140+350+140+64）m，主桥长758m，采用双塔单索面预应砼斜拉桥。主桥墩身采用双薄壁实心墩，主墩基础采用19根φ300cm钻孔灌注桩基础，过渡墩和辅墩均采用悬臂式盖梁配矩形实心墩，每个墩身基础采用6根φ220cm钻孔灌注桩基础。水中主墩承台施工包括22＃、23＃墩，承台为整体式承台，承台直径为29.0m，承台厚度为5.0m。主墩承台采用双壁无底钢围堰施工方案，承台施工采用C30砼，单个承台砼方量约为3300m3。

新造珠江特大桥总体布置

二、钢围堰概况

1、围堰结构：考虑该承台为下卧式底桩承台，设计通航水位+7.464m,承台底标高为-6.300m，围堰承受的水压力较大。围堰第一、二层采用双壁空腔钢结构形式、第三层采用单壁钢结构形式。围堰面板为5mm钢板制作，所背龙骨分别为Ⅰ12型钢，围堰堰顶高度为8.5m，内径为29.4m,外径为32.05 m。

2、围堰竖向分层情况

第一层：由刃脚（高度1.5m）以及底节（高度6.0m）组成。第一层总高度为7.5m，内外均采用5mm钢板作为面板、Ⅰ12作为竖向贴面加劲，按照1.5m高度布置水平型钢桁架形成双壁空腔钢结构。

第二层：由围堰中间节组成。第二层总高度为6.0m，内外均采用5mm钢板作为面板、［8作为竖向贴面加劲，按照1.5m高度布置水平型钢桁架形成双壁空腔钢结构。

第三层：由围堰顶节（高度3.0m）以及放浪段（高度1.5m）组成。第三层总高度为4.5m，仅外堰壁采用5mm钢板作为面板。均采用∠50×32×4角钢作为竖向加劲，按照1.5m高度布置水平型钢桁架形成单壁空间钢结构。

主墩钢围堰结构图

三、钢围堰施工监控方案编制依据

1、《广州新洲至化龙快速路工程新造珠江特大桥施工图设计》；

2、《广州新洲至化龙快速路工程施工总承包招标文件》；

3、《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）——人民交通出版社；

4、《钢结构设计手册》（第二版）——中国建筑工业出版社；

5、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025－86）；

6、《结构力学》——人民交通出版社；

7、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）；

8、《公路工程质量检验评定标准》——（JTG B01-2003）；

9、《路桥施工计算手册》——人民交通出版社；

10、《实用土木工程手册》——人民交通出版社；

11、《公路桥涵设计通用规范》——（JTG D60－2004）；

12、《钢结构设计规范》——（GB50017-2003）

四、施工控制的目的与意义

施工监控就是通过对双壁钢围堰各施工阶段（或者称：施工工况）的内力（应力）、变形的实际测试，并将实测值与理论计算结果进行对比，来实现以下三个目的：

第一、分析实测结果的真实性，判定理论计算结果的真伪（即：数据真实性评估）；

第二，通过分析理论计算与实际受理之间的差异，归纳、分析、评定结构的实际承载能力（即：结构的可靠度的评估）；

第三，及时建立结构的预警系统，确保双壁钢围堰在施工过程的安全性。

五、施工控制的原则与方法

一）控制原则

施工控制的目的是要针对钢围堰设计目标状态，根据实际情况进行钢围堰的修正计算，并进行有效的施工全过程监控，确保钢围堰的使用安全性。

二）误差调整理论和方法

双壁钢围堰在加工、拼装、下沉以及最终封底抽水等阶段的细节较为复杂，存在较多的难题。导致影响结构实际受力与理论计算之间存在较大的差异。主要存在以下影响因素：

1、结构刚度。主要包括：钢材实际弹性模量、结构实际尺寸、结构各构件的实际连接形式（构件之间的相互约束条件）；

2、拼装温度。因该钢围堰为双壁圆形结构，与拱桥主拱圈合龙有所相似，所以拼装“合龙”温度的影响较大，应选择在气温较底的夜晚进行拼装“合龙”；

3、焊接残余应力影响；

在施工控制初期理论计算时，都取这些参数值为理想设计值。为了消除因设计参数取值的不确切所引起的施工中设计与实际的偏差，我们在施工过程中通过检测对这些参数进行识别和正确估计。对于重要的设计参数有较大的偏差时，应及时通报监控领导小组和设计方，及时协商处理，对于常规的参数误差，通过优化进行调整。具体流程如下：

双壁钢围堰施工监控框图

六、施工控制主要工作内容

一)理论计算

复核设计计算所确定的钢围堰使用状态和抽水施工阶段状态。按照施工和设计所确定的施工工序，以及设计所提供的基本参数，采用MIDAS与ANSYS两种空间结构计算软件进行复核计算，并确定钢围堰各施工阶段的变形、应力分布情况。

二）围堰结构垂直度、平面位置控制

因该钢围堰要经过珠江水系洪水季节，施工过程中，应根据各阶段监测围堰结构的平面坐标的变动，以便作出相应、及时的调整措施，确保围堰结构安全度汛。

三）堰壁变形控制

围堰在各施工阶段将在外部水压力（包括静水压力、动水压力以及波浪力）、土压力的共同作用下，产生一定的变形。变形与应力是相互对应的，施工过程中应密切关心结构的变形。按照理论计算的临界变形进行变形控制可以起到结构安全预警的作用。

该围堰在上述荷载作用下，主要变形是沿直径方向的收缩变形，产生“缩径”现象。通过测试控制截面环向应变，反算周长收缩量，最终推算出直径收缩值。根据实测直径收缩值与理论计算的直径收缩值对比，进行结构安全预警。

四）堰壁应力控制

围堰在各施工阶段将在外部水压力（包括静水压力、动水压力以及波浪力）、土压力的共同作用下，各构件以及面板将按照荷载传递的主次、先后关系，产生一定的应力。按照理论计算的构件应力与实测应力进行对比，可以有效地起到结构安全预警的作用。