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1、 鶴崗至大連高速公路小溝嶺（黑吉界）至撫松段雙壁鋼套箱圍堰專項施工方案 編制： 復核： 審核： 目錄1 工程概述12 技術準備12.1 內業準備12.2 外業準備23 人員組織34 材料及制作要求44.1材料要求44.2雙壁鋼套箱制作拼裝要求44.3壁鋼套箱制作拼裝允許誤差45 主要設備、機具選型56鋼套箱圍堰專項施工方案56.1鋼套箱施工工藝流程56.2雙壁鋼套箱的設計66.3 鋼套箱沉放系統設計及安裝96.3.1 第一層鋼套箱拼裝下沉106.3.2鋼套箱下沉步驟106.4鋼套箱封底116.5鋼套箱排水146.6拆除鋼套箱懸吊系統及套箱回收147 鋼套箱質量控制及檢驗標準147.1雙壁鋼套箱2、制作加工147.2雙壁鋼套箱沉放147.3封底混凝土158 鋼套箱施工常見問題與處理措施15圍堰抗浮計算17雙壁鋼套箱施工方案1 工程概述鋼套箱顧名思義是套在永久結構外面的臨時結構，起到圍堰作用。鋼套箱為橋梁基礎及下部構造水上施工作業中常用的一類圍護結構形式，尤其適合于大河流中的深水基礎，能承受較大的水壓，保證基礎全年施工安全度汛。特別是在一些施工條件困難或受水文、地形、地質條件限制而無法采用鋼板樁、筑島圍堰等圍護結構的條件下，鋼套箱更顯示出了其優越性。常用的鋼套箱分單壁和雙壁兩種，由于單壁鋼套箱剛度差，一般深水基礎較少采用，實際工程中大部分情況下采用雙壁鋼套箱。 鋼套箱圍堰是一種無底結構，下3、沉后底部著床或嵌入河床，然后用水下混凝土封底，排水后形成圍堰。 鋼套箱平面形狀可根據承臺形狀加工成圓形、矩形、也有其他形狀。立面分層，平面分塊。堰壁鋼殼由有加勁肋的內外壁板和多層水平桁架所組成。堰壁底端設刃腳，以利切土下沉。在堰壁內腔，用隔艙板將其對稱地分為若干個密封的隔艙，以利于下沉和排水。 本標段內黃泥河大橋、牡丹江大橋為水中橋。其中黃泥河大橋7#墩處水深達6m；牡丹江大橋11#墩處水深達6m，故決定采用雙壁鋼套箱圍堰施工水中墩承臺。2 技術準備2.1 內業準備(1)方案選擇鋼套箱施工分為先樁后堰法和先堰后樁法，本項目為節省工期，決定采用先樁后堰法進行施工。此法是先搭設鉆孔平臺進行鉆孔樁施4、工，鉆孔樁施工結束后，鋼套箱借助鉆孔平臺拼裝下水。接高樁基鋼護筒作為鋼套箱懸吊系統的承重立柱，在承重立柱上安裝懸吊系統主梁（貝雷梁或型鋼），主梁上安裝橫梁（多為型鋼），橫梁上安裝導鏈或千斤頂。利用鉆孔平臺拼裝首節鋼套箱，并于套箱與鋼護筒之間焊接導向架，以便克服水流沖擊影響，保證下沉位置準確。然后用導鏈或千斤頂將首節套箱提起，拆除套箱下部的鉆孔平臺，下沉鋼套箱入水至自浮狀態，繼續拼裝第二節鋼套箱，然后注水下沉，直至鋼套箱著床。 鋼套箱著床后使用長臂挖掘機、抓斗或空氣吸泥機繼續下沉至設計高程，清底后在刃腳內外拋填沙袋或片石，然后對鋼套箱進行封底。（2）明確設計要求雙壁鋼套箱多采用工廠加工，現場拼裝5、的方法，為便于運輸和拼裝一般立面分層高度不大于3m，平面分塊長度不大于5m，壁厚0.81.5m。節段采用高強螺栓連接，并設置橡膠止水帶用于止水密封。同時分設多個橫向互不通水的隔水倉，以便在下沉過程中根據施工需要分倉對稱灌水。頂部標高較施工期最大洪水位高出5070cm，底部標高應保證封底混凝厚度要求即可，封底混凝土厚度按相關公式進行計算，本標段鋼套箱封底混凝土厚度為1.5m；同時需對結構強度、剛度及穩定性進行檢算，編制專項施工方案，并報監理單位審批。（3）對全體施工人員進行技術交底和崗前技術培訓。由于雙壁鋼套箱施工難度大、技術要求高，且大部分為水上作業，因此必須做好技術交底及崗前培訓工作。2.26、 外業準備（1）雙壁鋼套箱的加工與試拼在工廠按預定的分塊制作雙壁鋼吊箱，編號貯存，完工后在加工場附近進行試拼，并進行焊接質量檢查和水密試驗。（2）搭設拼裝平臺鉆孔樁施工完成后，拆除原有鉆孔樁施工平臺，接高樁基鋼護筒作為懸吊系統的承重立柱。（3）鋼套箱起重牛腿套箱起重牛腿設置在距套箱頂60cm處，分別對稱布置在套箱面板的外壁和內壁。圖2.2-1 鋼套箱懸吊系統起重牛腿示意圖3 人員組織施工人員結合既定施工方案、機械、工期要求進行合理配置，擬投入施工的項目部主要管理人員見下表3-1；所需施工人員需求計劃見表3-2 勞動力需求計劃表（本表僅列出2014年需求計劃）。表3-1主要人員配置表崗位主要負責7、人數量（人）技術總負責1技術負責人2現場負責人2質檢工程師2試驗負責人1測量工程師2專職安全員2表3-2 勞動力需求計劃序號工種2014年7月8月9月10月11月1機械工688842起重工681515103電工111114電焊工15202020105混凝土工555506普工1020202010橋梁四隊施工隊伍負責人李煥清施工隊技術負責人劉平合計4262696935其中施工負責人、技術主管、工班長、技術人員、安全員等主要崗位和關鍵性崗位管理人員和生產作業人員必須由本企業正式職工擔任，其他崗位可根據工程情況適當配備勞務工人。起重機械、場內機械駕駛、電工、焊工、混凝土工等特殊工種作業人員必須持證上崗8、。4 材料及制作要求4.1材料要求雙壁鋼套箱采用的鋼材和焊接材料的品種規格、化學成分及力學性能必須符合設計和有關規范技術要求，具有完整的出廠材料合格證明。4.2雙壁鋼套箱制作拼裝要求雙壁鋼套箱加工時必須按設計尺寸及規范規定進行加工制作，嚴格控制加工質量和焊接殘余變形。4.3壁鋼套箱制作拼裝允許誤差雙壁鋼套箱制作拼裝允許誤差如下表4.3-1。表4.3-1 雙壁鋼套箱制作拼裝允許誤差 序號檢查項目規定值或允許偏差1頂面中心偏位(mm)順橋向20橫橋向202鋼套箱平面尺寸(mm)303鋼套箱高度(mm)104節段錯臺(mm)25焊縫質量符合設計要求6水密試驗不允許滲水5 主要設備、機具選型主要施工機9、械設備包括鋼套箱加工設備、沉放設備以及混凝土澆筑設備等，主要施工機具設備配置如表5-1。表5-1主要施工機具設備配置序號名稱型號單位數量備注1汽車吊QY25/QY35輛1/12液壓千斤頂YC20A臺83電焊機BX1-500-2臺44電焊機BX1-400-2臺65高壓油泵ZB4-500臺86潛水泵臺107卷板機CDWN-20*2000B臺28剪板機QC12Y-16*2500臺19車床CA6140A臺110混凝土泵車42m輛111氣焊按實際配置14混凝土攪拌運輸車10m輛46鋼套箱圍堰專項施工方案6.1鋼套箱施工工藝流程黃泥河大橋7#墩以及牡丹江大橋11#墩承臺施工采用雙壁鋼套箱圍堰，鉆孔樁施工結10、束后，接高樁基鋼護筒作為鋼套箱懸吊系統的承重立柱，在鋼平臺上拼裝首節鋼套箱。本工程懸吊系統主梁采用321貝雷梁（每組兩片間距45cm），上橫梁采用4根2I56b工字鋼，吊桿采用32精軋螺紋鋼并用連接器進行接長，使用液壓千斤頂下沉或鎖緊鋼套箱。 圖6.1-1 承臺鋼套箱圍堰施工工藝流程圖6.2雙壁鋼套箱的設計黃泥河大橋7#墩承臺施工使用雙壁鋼套箱作為圍堰，鋼套箱頂面標高為432.5m，鋼套箱封底砼標號為水下C20，封底厚度為1.5m，鋼套箱底面標高為424.5m。牡丹江大橋11#墩承臺施工使用雙壁鋼套箱作為圍堰，套箱頂面高程為408.5m, 鋼套箱封底砼標號為水下C20，封底厚度為1.5m,套箱11、底面標高為403.5m。本方案將重點針對黃泥河大橋鋼套箱施工進行介紹。鋼套箱內壁尺寸為7.05m7.05m，外壁尺寸為8.65m8.65m，雙壁間距0.8m，高8.2m；鋼套箱面板厚度6mm；100808角鋼作為套箱節塊間拼裝邊肋；雙壁鋼之間設8橫向互不通水的隔水艙，以便在下沉過程中根據施工需要分倉灌水以保證下沉平衡；8槽鋼作為雙壁間橫肋， 75756角鋼作為雙壁間豎肋，63636角鋼作為雙壁鋼間水平支撐腹桿及斜支撐腹桿；鋼套箱下設1.2m高的刃腳，留20cm的切土深度。鋼套箱分三節制作，最下節高2.4m，第二節高2.8m，第三節高3m。現場拼裝下沉。節段采用22高強螺栓連接，并設置橡膠止水帶12、用于止水鋼套箱下沉到底部，著床后進行水下混凝土封底，然后進行排水，排水到距圍堰頂標高80cm后，在圍堰內側設置2I32b圍檁，用300mm*10mm鋼管做角撐。鋼套箱結構側立面圖如圖6.1-1；平面圖如圖6.1-2。 圖6.2-1 鋼套箱側立面圖圖6.2-2雙壁鋼套箱平面圖（尺寸單位cm）表6.2-1黃泥河大橋單個雙壁鋼套箱圍堰工程數量統計表材料規格總重kg套箱總重(t）套箱面板6mm48509.23 63.45 隔水艙鋼板6mm11926.47 雙壁之間橫肋8槽鋼15156.78 雙壁之間豎肋75756角鋼9059.36 邊肋100808角鋼11243.73 內部直腹桿63636角鋼（0.813、m)10252.03 內部斜直腹桿63636角鋼（1.13m)1448.10 內部斜橫腹桿63636角鋼(1.156/1.157)m5928.24 內部豎斜腹桿163636角鋼（1.08m）1977.18 內部豎斜腹桿263636角鋼（1.05m）1922.26 內部豎斜腹桿363636角鋼（0.985m/0.996m）1357.48 內部豎斜腹桿463636角鋼（1.357/1.33/1.28m）1335.33 內部角斜腹桿163636角鋼（1.38m）2526.39 內部角斜腹桿263636角鋼（1.35m）2471.47 內部角斜腹桿363636角鋼（1.3m）1784.95 鋼護筒頂主14、梁（承重梁）321貝雷梁（兩片間距45cm）6480.00 19.73扁擔橫梁256b工字鋼20259.01 扁擔梁及承重梁綴板60cm350*250*10mm1868.30 圍檁2I32b6513.18 圍檁綴板60cm250*200*8mm552.64 內部橫撐300mm*10mm鋼管2288.86 32精軋螺紋鋼筋321489.60 鋼材合計(t)83.186.3 鋼套箱沉放系統設計及安裝為保證鋼套箱下沉時的同步穩定性及安全性，沉放系統主要采用方便同步操作的8臺20t千斤頂下放（行程為30cm）。（1）千斤頂承重梁布置首先布置千斤頂承重梁，承重梁由主梁及扁擔梁組成。主梁采用321貝雷梁，15、長度為9m，安裝在鋼護筒上部；扁擔梁采用256b工字鋼，長度11m，安裝在承重橫梁上，位置與底托梁相對應，在千斤頂安放處及吊桿位置上下翼緣板用20mm鋼板加強，腹板用10mm鋼板加強。吊桿采用32精軋螺紋鋼，長度為7m，上橫梁及鋼套箱起重牛腿上布置錨固螺母，沉放系統布置見圖6.3-1圖6.3-1鋼套箱沉放系統布置圖6.3.1 第一層鋼套箱拼裝下沉鋼套箱壁板節段按設計要求在工廠加工，節段拼焊后進行焊接質量檢驗及水密試驗。完成后在鋼平臺一側支立汽車吊吊裝節段，在鋼平臺上分節段拼裝鋼吊箱。拼裝時，先由測量班在底板上精確放出承臺邊線。先由汽車吊對稱吊裝鋼套箱的拐角節段，由拐角節段兩側同時拼裝0.8m節16、段（為加快施工進度，可在場地內預拼出二、三塊節段再吊裝到拼裝平臺上拼裝鋼套箱），每節連接處必須放置止水條，所有連接螺栓全部擰緊，保證鋼套箱的密封性，第一層吊鋼箱拼裝完成后，安裝鋼套箱懸吊系統，利用吊桿將底托梁與扁擔梁連接，在鋼套箱內壁與樁基護筒之間安裝限位裝置。6.3.2鋼套箱下沉步驟鋼套箱下沉步驟：千斤頂起吊鋼套箱，拆除鋼套箱下部的鉆孔平臺，利用千斤頂循環操作下沉鋼套箱入水，鋼套箱自浮，拆除起吊梁，固定鋼套箱在鋼管樁牛腿上，拼裝下沉第二層鋼套箱，下沉力不足時，向艙內注水，增加鋼套箱下沉自重。沉至河床時，遇到阻力，注水仍下沉力不足時，可利用長臂挖掘機、抓斗或吸泥機將鋼套箱刃腳處礫石排出使鋼套箱17、下沉到設計高程。 在流水中施工，鋼套箱下沉時會受到水平力的作用，在下沉過程中鋼套箱傾斜度及平臺位置要求不超過規范允許值，采用有效的導向、定位設施是必須的。鋼套箱定位系統可利用鋼管樁作為定位樁，安裝導向橫撐和滾動軸承，布置在前、后、左、右四個方向，分上下2 層，既控制了鋼套箱平面位置，又能控制其傾斜度。鋼套箱定位系統是在露出水面的鋼管樁上對稱焊接兩層導向橫撐，控制套箱斜度。導向橫撐前端安裝滾動軸承，以利下沉滑動。 圖6.3-2鋼套箱在平地上進行試拼 鋼套箱拼接時必須在連接處必須放置止水條，止水條布置為內外壁螺栓連接處各布置一條，下一層鋼套箱的豎向止水條頂部預留20cm伸到上一層鋼套箱連接處，所有18、連接螺栓必須擰緊到位，保證鋼套箱的密封性。6.4鋼套箱封底封底混凝土采用水下導管法對稱灌注，混凝土在2#拌和站集中拌和。封底混凝土厚度計算。考慮封底時水深、樁間距、套箱排水后的浮力及封底混凝土與鉆孔樁之間的摩擦力等，鋼套箱圍堰采用1.5m厚水下C20混凝土進行封底，同時也是保證套箱內能夠干燥施工的主要途徑，因此，封底混凝土必須澆注成功，有效的阻止套箱外側水流涌入。(1)采用水下混凝土方法澆注，為使水下混凝土灌注質量達到封底要求，其和易性及流動性必須達到要求。套箱內面積為7.05*7.05m=49.7025，扣除4根1.8m護筒，共計39.52m2，混凝土59.28 m3，按20 m3/h澆注速19、度計算，需澆注3小時，必須在混凝土中摻加緩凝劑，水下混凝土配合比緩凝時間3小時，防止混凝土凝固過早影響混凝土的流動，保證混凝土澆注的連續性。(3)保證混凝土的流動面積（每根導管最大流動范圍為3m）及封底質量，考慮到護筒對混凝土流動的影響，采用3根導管同時灌注水下封底混凝土，采用輸送泵泵送混凝土或吊車吊運料斗，導管固定在施工平臺上。灌注混凝土時，應控制混凝土下落速度，以免速度過快對導管口的混凝土造成沖擊，影響質量。(4)用測繩隨時測量各點位的混凝土澆注高度及流動面積，必要時調整導管位置，移動導管位置時，必須慢速挪移，不可脫離混凝土面，造成混凝土被水沖刷離析；或直接拔除導管換到其他位置重新封底澆注20、。為保證澆注封底混凝土的防水效果，在澆注混凝土前先在側板上開設洞口或澆注時安放水泵抽水，保證箱內外的水位一致，減少鋼套箱內的水壓力，以免影響混凝土質量。（5）導管在工作平臺上預先分段拼裝，吊放時再逐漸接長，下放時保持軸線順直。導管口下沉至底板后提升至距底板面層2040cm，然后用倒鏈固定在工作平臺上。澆注平臺結構見圖6.4-1所示。封底導管的布置要特別注意使混凝土在鋼管樁周圍和圍堰內的流動順暢。封底前設置5個測點進行測點標高的測定，確保封底厚度基本一致。圖6.4-1澆注平臺結構示意圖（6）灌注封底混凝土時，導管底口距底板不應超過20cm，以確保導管埋深。導管使用之前，做氣密性試驗，合格才能投入21、使用。（7）封底混凝土從兩端往中間澆注，相鄰導管間的水下砼灌注時應掌握好灌注時間（砼初凝前灌注）。導管在移至新位置時，應插入水下混凝土內，并用自吸泵將導管內的水抽干，再行灌注混凝土，以確保混凝土結合的良好性（根據計算首盤混凝土方量，加工大型儲料斗，按水下混凝土灌注方法進行封底施工；根據現場實際情況，為方便施工，混凝土灌注采用從下游端開始依次倒移向上游前進施工）。（8）封底砼澆筑過程中，應勤測封底砼面的標高，測錘底部加焊一塊鋼板（20cm20cm1cm），提放測錘要緩慢，以免封底砼面的水泥漿被水過多地洗走；封底砼面的最終灌注高度應比設計提高3-5cm，封底混凝土具有一定強度（混凝土試塊試驗）后進22、行下一跨施工，確保履帶吊在樁頂上施工不會擾動樁周混凝土。（9）灌注混凝土遵循“由低往高、由邊往中”的原則，在工藝上要求“保證不間斷供料，埋管足夠，逐管壓注。砼灌注過程中派專人用測錘每隔一段時間，測出砼表面標高，將原始資料記錄下來，隨時告訴現場值班技術員，用以指導各導管提升及下料，要求砼均勻上升，以免造成砼面高低偏差過大，同時，也避免導管埋置過淺而使導管懸空，砼澆注終結時，用測繩多方位測量深度，盡量保證砼表面平整度。6.5鋼套箱排水在與封底混凝土同等條件下養護的混凝土試件抗壓強度達到設計強度的100%后，用潛水泵對鋼套箱圍堰內部進行排水，每小時排水量應控制在20m3左右。邊排水邊注意觀察鋼吊箱圍23、堰有無漏水及變形情況發生，水全部排除后查看封底混凝土有無滲漏及鼓冒現象，如發現不利情況應立即停止排水，視情況及時向圍堰內部補水，然后匯報指揮部研究處理。為預防鋼套箱排水后由于外部水壓過大產生向內變形，在排水過程中根據需要設置臨時內支撐。內支撐采取在鋼吊箱內側焊接2I32b工字鋼圍檁，再在圍檁上用300mm10mm鋼管做角撐。根據需要可將鋼套箱雙壁間的水排降至適當高度。6.6拆除鋼套箱懸吊系統及套箱回收首先拆除32精軋螺紋鋼吊桿，然后拆除護筒頂部的上橫梁及主梁工字鋼；最后拆除作為承重柱的樁基鋼護筒。鋼套箱分上、中、下三層，上兩層套箱拆除時按常規施工方法擰開左右及上下連接螺栓后即可用吊車吊起。根據24、現場實際情況（水位、操作難易程度、成本）決定是否拆除回收下層鋼吊箱。7 鋼套箱質量控制及檢驗標準7.1雙壁鋼套箱制作加工（1）加強焊接作業質量控制。焊接作業人員必須持證上崗，焊縫質量采用超聲波探傷或射線法檢查。（2）鋼套箱加工完畢后必須進行試拼裝。通過試拼裝，達到對缺陷早發現早治理的目的，杜絕質量隱患。（3）進行水密性試驗通過水密性試驗，對缺陷之處進行修正。7.2雙壁鋼套箱沉放（1）加強鋼套箱偏位控制由于鋼套箱首節壁板定位控制著后續施工質量，必須做到首節鋼套箱定位準確。（2）加強止水帶施工質量控制止水帶必須嚴格按照設計要求填塞，盡量采用整條止水帶。受客觀條件限制必須連接時，可采用粘合搭接方法。25、（3）加強鋼套箱連接處質量控制由于鋼套箱采用分節、分塊制作、下沉，下沉時各塊件間采用螺栓連接，因而為薄弱環節。螺栓連接必須緊固到位，全部螺栓擰緊后要求進行全面檢查，合格后方允許下沉。7.3封底混凝土封底混凝土必須按水下混凝土灌注工藝一次連續澆筑完成，對邊角處、圍壁處嚴格進行控制，防止空隙過大出現滲水、漏水現象。由于封底混凝土灌注面積過大，混凝土灌注過程中隨時探測頂面、地面標高，防止出現封底混凝土厚度薄厚不一、表面不平整現象發生。封底混凝土實測項目見表7.3-1。表7.3-1封底混凝土實測項目 序號項目允許偏差（mm）1混凝土強度在合格標準內2基底高程0，-2003頂面高程508 鋼套箱施工常見26、問題與處理措施雙壁鋼套箱施工常見問題及處理措施見表8-1。 表8-1常見問題與處理措施工常見問題產生原因預防措施與處理辦法雙壁鋼套箱平面偏位超限鋼套箱注水下沉時，偏載現象嚴重盡量選擇在非汛期下沉鋼套箱，首節下沉時做好偏位控制。注水下沉時，盡量對稱均衡，并嚴格控制偏載現象下沉鋼套箱時設專人隨時監控，發現問題及時處理鋼套箱漏水止水帶設置不符合要求，未達到止水效果鋼套箱下沉時支撐不到位，導致鋼套箱變形超限，部分焊縫或法蘭處漏水塊與塊之間螺栓連接不牢固，止水帶處漏水鋼套箱制作質量差，焊縫處漏水加強止水帶施工質量控制，止水帶必須填塞密實、飽滿，無漏填鋼套箱下沉過程中嚴格按設計進行支撐，防止過大變形加強鋼27、套箱制作質量鋼套箱下沉時連接螺栓必須緊固到位，嚴禁有松動現象或扭力不足封底混凝土厚度不足封底混凝土厚度薄厚不一，局部厚度不足封底混凝土表面不平整加強封底混凝土質量控制，保證混凝土的坍落度及和易性，控制混凝土的初凝時間加強封底混凝土灌注質量控制，灌注過程中隨時探測封底混凝土高度圍堰抗浮計算圍堰浮力為圍堰排開水重力，套箱所受的浮力： F1套箱的浮力 1水密度，1t/m V 套箱排開水的體積圍堰得抗浮力為圍堰及混凝土自重、封底混凝土與鋼護筒之間的摩擦力抗浮力、圍堰殼內注水的重力： F2=W1+1*V2+n*k*d*3.142*h1 F2抗浮力 W1圍堰重量，63.45t。 3 混凝土容重(濕容重按1.4t/m3) V1 封底混凝土體積 h1封底混凝土有效厚度（封底混凝土厚度-0.5m） d 護筒外徑（1.8米） n 護筒個數（4個） k 護筒與封底混凝土間的摩阻力，取10t/。 V2 套箱內注水體積套箱封底混凝土計算見下表墩號承臺底標高數量封底砼厚度浮力（t）抗浮阻力3#、7#424.5m41.5 m168.304365.034設計的封底混凝土厚度滿足抗浮要求。