钢围堰施工技术

经 济 性
围堰拼装设备费用20万元,围 堰下水浮运费用30万元；钢 围堰一次吊装就位需60万元 （含进出场费）。
临时拼装平台改造费用约5万 元。 浮吊、塔吊等设备费用约75万 元。
综合经济、技术等方面比较结果，在3#墩采用墩位组拼和吊放系统
配合下放的方案。
钢套箱围堰在墩位处拼装，通过对原有钻孔平台结构进行分解和重
图3 吊放系统结构图 2.3.3水平导向结构
基于钢围堰下放比较深，下放过程中平面位置及竖向倾斜难以控制
等原因，选择6根接高的钢护筒作为套箱下放的定位及导向桩，并分别
在此钢护筒对应的围堰内支撑架上安装导向结构，使得围堰能沿定位桩
准确下放。
3．钢围堰施工
3.1钢围堰制造
钢套箱围堰采用在钢结构车间内分块加工制作。加工场内配备20t
2.3钢围堰施工关键技术 2.3.1钢围堰下放控制工作原理 围堰在自重大于浮力状态下下放的原理为：支承于护筒顶横梁上的 提升下放装置可有效抵抗水流对围堰的水平力、水平力矩及竖直力矩， 在钢护筒与围堰间设置局部导向，以微调因水流力变化引起的围堰位移 与倾斜；围堰下放过程中，严格控制各升降装置同步、均匀、定量下 放，分级分次监测监控钢围堰平面位置与倾斜及提升装置受力；若钢围 堰在下放过程中出现一定偏差，可通过升降系统同步提升钢围堰且予以 微调后继续下放，围堰每下放一定量高度，在双壁内均匀对称等量注 水，以主动控制提升装置支承反力在一可控范围内。实现围堰下放过程 定量可控、微量可调，位置可控，偏差可调。 2.3.2吊放系统 吊放系统由护筒顶横梁和提放装置组成。护筒顶横梁由4根从钻孔 平台分解出的800x400的H型钢（原钻孔平台承重梁）重组而成，分上下 两层、长度为29.5m，围堰共需3组横梁。提放装置由分配梁、千斤顶和 Φ32mm的精扎螺纹钢筋（σs≥930MPa）组成，整个围堰共设6个吊放 点，每个点一套提放装置,每一套提放装置设计荷载为200t,由2台千斤 顶（暂定YDC350型）及4根Φ32四级精扎螺纹钢筋（单根长17m）组成， 下端与围堰侧板连接。6个吊放点分南北两组，每个吊放点的2台油顶通 过一台油泵并联作业。吊放系统见图3。
水平导向结构安装：基于钢套箱下沉比较深，下沉过程中平面位置 及竖向倾斜难以控制等原因，选择6根接高的钢护筒作为套箱下沉的定 位及导向桩，并分别在此钢护筒对应的套箱围堰侧板上安装导向结构， 使得套箱能沿定位桩准确下沉。
侧板加强：提放装置下端的精扎螺纹钢筋锚固于侧板上，需对此处 侧板进行加强。图6 围堰吊放系统及拼装平台立面图
组形成拼装平台，围堰在钢结构车间分块加工后经汽车运至起重码头，
下河转运至3#墩处，由工作平台动臂塔吊和水上浮吊（50t）在拼装平
台上进行组装。围堰拼装的同时可接高6个吊放点钢护筒，在围堰拼装
完成后安放由护筒顶横梁和提升装置组成的吊放系统，千斤顶起顶，围 堰上升50cm，拆除拼装平台及辅助构件。吊放系统分次均衡下放围堰入 水，在调整好平面位置及垂直度后着床，辅以注水及围堰内侧吸泥的方 式使围堰下沉至设计标高，将其锚固于四角接高钢护筒上，进行封底施 工。待封底混凝土达到设计强度后抽水，凿除桩头，清除浮碴进行承台 施工。
南京大胜关长江大桥主桥3#墩
钢套箱围堰施工技术
中铁大桥局四公司南京大胜关长江大桥项目部 二〇〇七年十二月
1．工程概况 南京大胜关长江大桥位于既有南京长江大桥上游约20㎞的大胜关桥 位，已建成的南京长江三桥位于本桥位下游1.55㎞，距长江入海口约 350公里。大胜关桥是规划中沪汉蓉铁路和南京市地铁跨越长江的重要 通道。 主桥上部结构为2联（2×84m）连续钢桁梁 +（108+192+336×2+192+108）m六跨连续钢桁拱，全长1615m。主桥3# 墩是B联2x84m钢桁连续梁中间固定墩，钻孔桩直径2.5m，桩长85.2m， 呈纵向4排横向7排布置；承台呈矩形，平面尺寸为41m×24.5m，顶面标 高0.0m、底面标高-5.0m。 1.1地质情况 3#墩位于长江北侧河槽浅水区，河床面高程为-2.99m，覆盖层厚度 大，由上至下分为四大层，第①大层为填筑土及全新统河成相最新沉积 的松散状细砂层，厚度20.91m；第②大层缺失；第③大层，主要由全新 统河床相地层，主要由中、细砂组成，中密状为主，局部段顶部呈稍密 状，厚21.09m；底部为第④大层，主要由上更新统河床相粗颗粒的中、 粗砾砂组成，呈密实状，厚14.8m。该段下伏基岩为白垩系成岩程度差 的泥岩、泥质粉砂岩，岩质软弱，基岩岩面平缓，岩面高程-59.79m。 围堰处饱和松散状细砂基本承载力[σ0]=190Kpa，极限摩阻力 τ=25Kpa。 1.2水文特征 潮汐：桥址河段处于感潮区内，潮汐为不正规半日潮，潮差较小， 水流基本为单向流，河床演变及造床作用主要受上游泾流控制。平均涨 潮时间为8.5小时左右，平均落潮时间为3.8小时左右。 潮位：最高潮位+8.78m，最低潮位-0.03m，多年平均潮位3.65m， 汛期最大潮差1.31m，枯季最大潮差1.56m，平均涨潮潮差0.52m。 流速：长江流域以雨洪迳流为主，每年5～10月为汛期，11月～翌 年4月为枯水期，洪峰多出现在6～8月，1月或2月水位最低。洪水期主
图4 拼装平台平面图
3.2.2钢围堰拼装 钢围堰总体拼装顺序：先底隔仓，再围堰侧板，最后内支撑桁架。 底隔仓按先两边后中间分3块拼装。侧板从拐角段开始沿围堰长边 方向南、北两侧对称拼装，最后在上、下游短边段中间合拢。内支撑架 主桁按顺桥向组成整长的桁架沿围堰长边方向从一端向另一端拼装，拼 装过程中可间隔焊接横向连接系桁架。钢围堰拼装示意见图5。
图5 围堰拼装平面布置图 3.3钢围堰下放 3.3.1下沉前准备工作 清淤：钢套箱围堰拼装前须测量3＃墩位处围堰的河床标高，根据 测量标高作为河床清淤和整平的依据。3#墩位处原河床标高约-3.0m， 拼装时围堰刃脚底标高+4.5m，围堰下沉到位时刃脚底标高为-7.5m，围 堰要下沉12.0m。 钢护筒接高：为满足围堰下沉可控，在1#、4#、7#、22#、25#、 28#钢护筒上纵向安装提升扁担，即首先对上述钢护筒进行接高，接高 后钢护筒顶标高约为＋18.5m。接高后按设计要求在钢护筒相应位置上 安装横梁和吊放系统。 吊放系统安装：整个围堰共设6个吊放点，每个点一套提放装置,每 一套提放装置设计荷载为200t,由2台千斤顶（YDC350型）及4根Φ32精 扎螺纹钢筋（σs≥930MPa）组成，下端通过吊耳与围堰侧板连接。
3.3.2下放控制 钢套箱围堰自浮吃水深度约4.6m，下放过程中保持吊放装置受原围 堰重力的27.6％（约221t＝围堰双壁1.0m高水的自重）。 为使围堰稳定、可控下放，依据长江实际水位情况确定如下下放措 施： 围堰拼装完成后，利用安装在接高钢护筒上的吊放装置，施加提升 力（控制在1000t以内），使围堰整体升高约30cm，保持稳定后拆除临 时拼装平台及辅助构件。吊放装置同步、等距、缓慢卸载，使钢围堰缓 慢下放，每下放20cm为一个周期。均匀下放围堰3.6m（水位按+2.5m考 虑）后，分批次注水（壁仓内注水配备6台水泵，对称布置，注水应对 称均匀，防止围堰倾斜卡住护筒）下放围堰直至围堰着床。围堰进入河 床后采取隔仓内灌水和围堰内侧吸泥的方法下放；当围堰进入河床一定 深度后，采用隔仓内灌水和围堰内、外侧吸泥的方法下放直至达到设计 标高。 3#墩钢围堰依靠重力导向下放，在围堰下放过程中始终保持吊放装 置受力在221t～331t之间变化，通过在隔仓内注水克服浮力和潮差引起 的钢围堰受力变化，保证每个吊挂装置共同且均匀受力。 3#墩围堰整个下放过程中，要求在每次下放前必须检验围堰平面位 置，合格后方可进行下一轮次下放。在围堰下沉过程中，要求相邻隔仓 水头差不得大于1m。 3.3.3下放注意事项 对下放过程中（进入河床前），围堰平面位置、垂直度、平整度进
2．施工方案 2.1平台、围堰结构形式 根据施工进度及河床标高、水位等因素综合考虑，3#墩基础施工采 用先平台后围堰的方案，钻孔施工平台为型钢梁+支撑桩式，承台施工 挡水结构为双壁钢套箱围堰。 钻孔施工平台分为钻孔平台和作业平台两部分，平台上设一台 120t·m动臂塔吊配合施工。平台由支承钢管桩、钢护筒和梁系组成。 支承桩为φ1200mm，壁厚为12mm的螺旋钢管桩，钢护筒上端设支承牛 腿，平台梁系支承在钢管支承桩和护筒牛腿上。平台结构型式见图1。
3.9m/2+2x3.9m，拐角处为长4.2m x宽3.0m。其中拐角段为最大块，重
约19t，4.8m段重约15.6t。
3.1.2焊接平台铺设
钢套箱围堰的侧壁全为直线段，为保证钢套箱围堰侧板的平整度，
需铺设焊接平台。焊接平台必须是刚性固定结构来减少尺寸误差。
3.1.3钢围堰单元块制造
内外壁板、围堰单元块采用分块制造的方法，同时考虑分块线处焊
1.使用方式受限。大型浮吊
吊放钢围堰虽吊装作业时间
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短，但对围堰所处河床要求
缺 点
较高，所占水域较大，不可 见因素多，事先需要做好清 淤平整工作，工程量较大。
2.施工配合需协调。施工过
程中需将各项准备工作完成
后才能进行。
1总周期长。围堰拼装须待钻孔 桩完成后才能进行，需一艘浮 吊和平台动臂塔吊配合作业。 临时拼装平台和吊放系统需 新、改制。 2. 难度大。采用吊放系统多点 下放围堰，整体性稍差。
缝错开的原则，即相邻的焊缝间距应大于200mm。将外壁板平铺在刚性
的平台上（平台要求进行抄平，以保证围堰的侧板平整度在控制范围
内），将拼装好的连接桁架放在面板上精确定位并对环板施焊，再将内
壁板盖在其上方，施定位焊后翻身，完成另一侧环板焊接。
3.1.4内支撑架制造
内支撑架以短边方向一组（2.4mx24.7m）桁架为单元件，两单元件
图1钻孔桩施工平台结构图 钢套箱围堰总高14.5m，分两节，其中顶节（单壁）高1.5m，围堰 下放就位后安装，底节（双壁）高13m，壁厚1.6m，围堰平面尺寸（外 壁）为44.4m×27.9m，自重约800t。围堰刃脚部分高2.0m（体积 221.12m3），围堰外周长144.6m，设计有16个封闭隔仓。围堰封底厚度 2.5m。具体见下图2。
流表面最大流速2.28m/s，中水期主流表面最大流速为2.75m/s。 水位：二十年一遇洪水位+7.99m。围堰拼装及下放在枯水期（11月
～翌年4月），此阶段最高施工水位为+3.0m。 1.3施工冲刷 按铁路工程设计技术手册《桥渡水文》有关冲刷公式进行分析计
算，渡洪水位取+8.0m，流速2.0m/s,经计算一般冲刷-6.0m，局部冲 刷-21.52m。
间的连接件采用散拼方法施工。
3.2钢围堰拼装
3.2.1拼装前准备工作 改造平台：钻孔桩施工完成后，对原钻孔平台进行分解，将护筒外 侧及平台支撑桩之间的区域保留，形成临时拼装平台，根据施工期最高 水位确定拼装平台顶标高为+4.5m。改造后的拼装平台见图4。 放线：测量围堰周边的φ2.8m护筒的桩位及倾斜率，并计算出设计 墩中心的关系，测量放出承台设计中心。再根据测量资料在拼装平台上 放出围堰外壁板的边线。
图2 钢套箱围堰结构图 2.2钢围堰施工方案比选 钢套箱围堰施工包括拼装及下放两部分，常用的方案有墩位处拼装 +扁担梁+吊挂系统下放，或岸上（岸边）拼装浮运就位+大型浮吊下 放。两种方案比选见下表：
比 选 内 容
方案一 岸上组拼浮运+大型浮吊下放
方案二 墩位组拼+扁担梁+吊放系统配 合下放
1.岸上拼装围堰施工条件良
好，充分利用现有场地设
施。已成功实施过4#、5#、
优 点
6#墩吊箱和套箱钢围堰的组 拼和浮运，方案与本墩相 似，具有可控性。
2.钻孔施工和围堰组拼平行
施工，工序衔接紧密可有效
压缩施工工期。
1.无需大型浮吊整体吊装作业 和河槽清理，节约大量相关费 用。 2.扁担梁吊放系统为定点起 吊，对于围堰的就位准确度及 调整都较方便。 3.临时拼装平台和扁担梁所用 材料可充分利用施工平台拆除 料，仅增加分配梁和吊耳用 料。
龙门吊1台，KH180吊机1台。加工成型的块单元经汽车运至起重码头下
河再运至墩位处。
3.1.1钢围堰节段划分
考虑施工条件和运输等因素，钢套箱围堰底节侧板分32块制造，在
高度方向不分块，沿周长方向分块。长边沿顺桥向中心线往两侧各分为
3.6mx2+2x4.8m+4.8m
/2，短边方向沿横桥向中心线往两侧各分为