1、嘉興至紹興跨江公路通道嘉紹大橋V標(biāo) 北副航道橋B51#墩右幅圍堰 封底混凝土厚度調(diào)整方案 中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部 二一年六月,一.下放情況說明,二.封底混凝土厚度調(diào)整方案,三.按工序受力區(qū)間分析,四.施工注意事項及安全措施,目錄,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,1.下放情況說明,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,1.1 下放情況 根據(jù)既定的施工方案，北副航道橋B51#墩右側(cè)圍堰于5月6日上午8點開始正式下放，至10日17:50，下放至標(biāo)高-2.5m，下放量11.0m，每次暫停時均將圍堰兩層導(dǎo)向用楔塊抄死，并擰緊底板撐桿螺絲，防止圍堰在涌潮作用下晃動。晚上留人值班，確保漲落潮期間圍堰

2、隔艙內(nèi)、外水頭按既定的工藝控制。當(dāng)日高平潮測得河床面標(biāo)高見下表。,目前B51#墩右幅圍堰已擱淺，經(jīng)過長時間的大潮沖刷、吸泥、射水等方法處理，效果不明顯，河床仍不能達到預(yù)設(shè)的標(biāo)高，現(xiàn)將下放經(jīng)過說明如下：,1.下放情況說明,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,11日繼續(xù)下放至標(biāo)高-6.5m，按施工工藝，此時完成第二步下放，將圍堰橫向鎖定，接長精軋螺紋，等待河床面的沖刷。當(dāng)日高平潮測得河床面標(biāo)高見下表。,12日開始采用吸泥、射水等多項措施，河床面均未發(fā)生實質(zhì)性變化，13日將圍堰繼續(xù)下放，至標(biāo)高-7.5m。當(dāng)日低平潮測得河床面高程見下表。,14日將圍堰提升1m，底板標(biāo)高-6.5m，使圍堰和河床保持一定空

3、間，以增大河床面和圍堰底的過水面積，希望能夠沖刷。當(dāng)日低平潮測得河床面標(biāo)高見下表。,1.下放情況說明,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,15日再次將圍堰下放至河床，下放高度2m，圍堰底標(biāo)高-8.5m，比設(shè)計底標(biāo)高高70cm。16日至18日繼續(xù)采用吸泥等措施清理河床，但總因局部擱淺，只能單點下放1020cm，對圍堰整體卻沒有實質(zhì)性影響，下放工作暫時停滯。,1.2目前狀況,目前圍堰底標(biāo)高-8.50m，比上報施工工藝高70cm。平面位置偏西20mm、偏北30mm，豎直度無偏差，除高程不滿足上報的施工工藝外，其余各項指標(biāo)均符合設(shè)計及專用規(guī)范要求。,2.封底混凝土厚度調(diào)整方案,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目

4、經(jīng)理部,圍堰下放歷時近20天，過程中雖然采取了很多措施，但終不能使圍堰順利下放既定的高程，項目部對設(shè)計階段和實施階段的水文環(huán)境進行了仔細的分析和研究，并就在目前情況下，直接進行封底，重新進行了計算，能夠滿足施工要求，具體情況如下。,2.1 與設(shè)計階段的水文差異,設(shè)計階段圍堰按最不利水文工況進行計算，即最高潮位+6.0m、最低潮位-2.50m，而目前在農(nóng)歷大潮期間最高潮位+4.30m、最低潮位-1.40m。潮位的差異，對圍堰的浮力影響非常大，也必然影響對封底混凝土和護筒之間粘結(jié)力的要求，目前高潮位降低、低潮位提高，則需要的用于抵抗上浮和下沉的粘結(jié)力也相應(yīng)減小。,2.封底混凝土厚度調(diào)整方案,中鐵大

5、橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,2.2 目前情況下的工況計算,2.2.1基本參數(shù),圍堰內(nèi)徑13.70m、圍堰外徑16.10m、壁厚1.20m，圍堰自重G圍=248t； 承臺底高程-7.0m、圍堰底高程-8.50m，則封底混凝土厚度1.50m； 目前農(nóng)歷大潮期間最高潮位+4.30m、低水位-1.40m； 封底混凝土采用水下C30混凝土，取封底混凝土與護筒間粘結(jié)力12t/ ； 則幾個基本參數(shù)的計算如下： 圍堰內(nèi)凈底面積: A內(nèi)凈=3.14(13.7/2)27(2.332/2)2=117.5； 圍堰凈底面積:A凈=3.14(16.1/2)27(2.332/2)2=173.6； 圍堰雙壁部分底面積:A雙=

6、 A凈- A內(nèi)凈=56.1； 每米高度隔艙內(nèi)灌水重量:G= A雙1=56.1t； 封底混凝土自重: G封=2.31.5A內(nèi)凈= 405.4t； 承臺自重: G承=42.53.14(13.6/2)2=1451.9t； 封底混凝土與護筒之間粘結(jié)力: F粘=73.142.3321.512=922.6t； 高潮位下圍堰承受的浮力:F高浮=173.6(4.38.5)1=2222.1t； 低潮位下圍堰承受的浮力:F低浮=173.6(8.51.4)1=1232.6t；,2.封底混凝土厚度調(diào)整方案,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,2.2.2各受力工況計算,1) 圍堰上浮工況 此最不利工況出現(xiàn)在最高潮位時封底

7、完成混凝土凝固，圍堰內(nèi)抽水準(zhǔn)備開始承臺施工。此時導(dǎo)致圍堰上浮的力為高潮位情況下圍堰承受的浮力F高浮，抵抗圍堰上浮的力為圍堰自重G圍、封底混凝土自重G封和封底混凝土和護筒之間的粘結(jié)力F粘，則有 F高浮=2222.1t； G圍+G封+F粘=248+405.4+922.6=1576.0t； F高浮-(G圍+G封+F粘)=646.1t，圍堰會上浮，按原施工工藝，必須通過隔艙內(nèi)壓水以平衡上浮力，取壓水高度H，則 H=F高浮-( G圍+G封+F粘)/G =646.1/56.1=11.5m，取安全高度0.5m； 即在高潮位情況下圍堰內(nèi)抽水，可通過隔艙內(nèi)壓水12.0m，標(biāo)高至+3.50m，可保證圍堰不上浮，滿

8、足施工要求。,2.封底混凝土厚度調(diào)整方案,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,2) 圍堰下沉工況 此最不利工況出現(xiàn)在最低潮位時承臺混凝土澆筑完成而未凝固。此時導(dǎo)致圍堰下沉的力為圍堰自重G圍、封底混凝土自重G封和承臺自重G承，抵抗承臺下沉的力為低潮位的圍堰浮力F低浮和封底混凝土和護筒之間的粘結(jié)力F粘，則有 G圍+G封+G承=248+405.4+1451.9=2105.3t； F低浮+ F粘=1232.6+922.6=2155.2t； G圍+G封+G承=2105.3tF低浮+ F粘=2155.2t， 此最不利工況下圍堰不會下沉，滿足施工要求。,3) 封底混凝土強度檢算 封底混凝土級別采用水下C30取

9、彎曲容許拉應(yīng)力為0.67MPa； 最不利工況一：最高潮位時封底完成混凝土凝固，圍堰內(nèi)抽水準(zhǔn)備開始承臺施工 封底混凝土承受的均布荷載q=(8.5+4.3)12.31.5=9.35t/m2，建立計算模型，則,2.封底混凝土厚度調(diào)整方案,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,計算模型,應(yīng)力圖,經(jīng)計算知：封底混凝土最大應(yīng)力為：0.18MPa0.67MPa，滿足要求。,2.封底混凝土厚度調(diào)整方案,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部, 最不利工況二: 最低潮位時承臺混凝土澆筑完成而未凝固 封底混凝土承受的均布荷載 q=2.54.0+2.31.5(8.51.4)1=6.35t/m2， 建立計算模型，則,應(yīng)力圖,計

10、算模型,經(jīng)計算知：封底混凝土最大應(yīng)力為：0.32MPa0.67 MPa，滿足要求。,2.封底混凝土厚度調(diào)整方案,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,2.2.3結(jié)論,對封底及承臺施工過程中高潮位、低潮位間，圍堰各最不利工況及該工況下封底混凝土結(jié)構(gòu)安全性檢算，均滿足施工的要求，結(jié)構(gòu)安全。,3.按工序受力區(qū)間分析,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,圍堰封底完成后將經(jīng)歷封底混凝土養(yǎng)護、圍堰抽水、清理、鋼護筒割除、樁頭破除以及承臺施工等工序，為直觀反映整個過程各工序圍堰受力情況，現(xiàn)用區(qū)間圖予以描述。取圍堰承受向下的荷載為正值，向上的荷載為負值，2.2.1的基本參數(shù)可重新描述如下： 圍堰自重G圍=+248t

11、(向下的自重)； 封底混凝土自重: G封=+405.4t(向下的自重)； 承臺自重: G承=0+1451.9t(從鋼筋綁扎到混凝土澆筑，為荷載逐漸增加的過程，最大值為承臺自重)； 隔艙內(nèi)壓水重量:G水=0+852.7t(壓水自重，方向向下，隨壓水高度增加，逐漸增大，最大值為15.2m隔艙內(nèi)全部壓滿水) 封底混凝土與護筒之間粘結(jié)力: F粘=922.6t(作為抵抗上浮抗力時受力方向向下，作為抵抗下沉的抗力時受力方向向上)； 圍堰承受的浮力:F浮=-1232.6-2222.1t(受力向上，隨著潮水的漲落不斷變化，但始終在最高潮位和最低潮位區(qū)間)；,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,3.按工序受力區(qū)間

12、分析,3.1 封底過程及封底混凝土養(yǎng)護期間,該過程通過圍堰側(cè)板上設(shè)置的連通管，保持內(nèi)外水位平衡，封底混凝土自身不承受額外荷載，結(jié)構(gòu)安全，不作分析。,3.2 圍堰內(nèi)清理,該過程為封底混凝土達到設(shè)計強度，封堵側(cè)板連通管，對圍堰內(nèi)抽水，然后清理封底混凝土頂面、拆除吊掛系統(tǒng)、割除鋼護筒、鑿除樁頭等，承臺施工未開始，將經(jīng)歷多次漲落潮。,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,3.按工序受力區(qū)間分析,3.2.1 下沉計算,不利工況，在最低潮位情況下圍堰隔艙內(nèi)灌滿水，則圍堰受力見圖。,以封底混凝土與護筒之間的粘結(jié)力作為抗力考慮，則此時圍堰受力為 G圍+G封+G水+F浮=248+405.4+852.7-1232.6

13、=+273.5t； 作為抗力的F粘=922.6t273.5t，圍堰不會下沉。,3.2.2 上浮計算,不利工況，在最高潮位情況下，隔艙內(nèi)灌滿水，則圍堰受力見圖。,以封底混凝土與護筒之間的粘結(jié)力作為抗力考慮，則此時圍堰受力為 G圍+G封+G水+F浮=248+405.4+852.7-2222.1=-716t； 作為抗力的F粘=922.6t716t， 圍堰不會上浮。,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,3.按工序受力區(qū)間分析,3.2.3 區(qū)間包絡(luò),根據(jù)3.2.1、3.2.2計算，繪制直觀的區(qū)間包絡(luò)圖如下。,3.3 承臺施工,該過程包括鋼筋綁扎、混凝土澆筑、養(yǎng)護，荷載逐漸遞加，其中單個承臺混凝土方量581

14、m3，預(yù)計可在10小時內(nèi)澆筑完成。,3.3.1 下沉計算,不利工況，低潮位情況下，承臺混凝土澆筑完成未凝固，圍堰隔艙內(nèi)水抽干，則圍堰受力見圖如下。,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,3.按工序受力區(qū)間分析,以封底混凝土與護筒之間的粘結(jié)力作為抗力考慮，則此時圍堰受力為 G圍+G封+G承+F浮=248+405.4+1451.9-1232.6=872.7t； 作為抗力的F粘=922.6t872.7t，圍堰不會下沉。,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,3.按工序受力區(qū)間分析,3.4 隔艙內(nèi)水位控制 由3.2和3.3的計算可知，隔艙內(nèi)壓水對封底混凝土的結(jié)構(gòu)安全起著非常重要的作用，同時還存在一個灌滿水到抽

15、空水的轉(zhuǎn)換過程，故對隔艙內(nèi)水位作如下控制。,3.3.2 上浮計算,不利工況，在混凝土澆筑前，承臺重量未加載，同3.2.2工況。,3.3.3 區(qū)間包絡(luò),根據(jù)3.3.1、3.3.2計算，繪制直觀的區(qū)間包絡(luò)圖如下。,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,3.按工序受力區(qū)間分析,1) 圍堰內(nèi)抽水至承臺鋼筋綁扎前，隔艙內(nèi)始終保持灌滿水的狀態(tài)，不需要抽水或補水； 2) 承臺鋼筋綁扎過程中，隨鋼筋重量的增加，隔艙內(nèi)水適當(dāng)減小，增加和減小的數(shù)量相抵消； 3) 承臺混凝土澆筑過程中，隨著混凝土的澆筑，圍堰內(nèi)逐漸抽水，增加和減少的重量相當(dāng)，直至隔艙內(nèi)水全部抽空； 4) 承臺混凝土澆筑選擇退潮時開始，10小時內(nèi)(再次達

16、到高平潮前)完成，高平潮時部分先澆筑的混凝土已初凝，有利于結(jié)構(gòu)安全。,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,4.施工注意事項及安全措施,在目前狀況下進行封底，理論計算是通過了，但水下作業(yè)存在很多不確定因素，現(xiàn)場必須加強細節(jié)管理，確保各項工序按工藝執(zhí)行到位，保證封底一次性成功。,4.1 加強技術(shù)管理和技術(shù)交底,1) 加強潮位觀測，本方案建立的前提條件是目前的潮位情況與原設(shè)計存在較大差異，一旦潮位發(fā)生變化，必須及時微調(diào)本方案中的有關(guān)細節(jié)，確保封底安全； 2) 根據(jù)去年的經(jīng)驗，本時間段不會出現(xiàn)超出計算水位的潮位，但必須建立潮位預(yù)警機制，將+4.20m和-1.30m設(shè)置為警戒水位，每天觀測，并建立臺帳，尤

17、其關(guān)注農(nóng)歷大潮汛期間的潮位情況； 3) 封底前將組織所有參與人員進行詳細的技術(shù)交底，詳細講解各不利工況和應(yīng)對措施。對所有參與人員進行崗位編號，詳細交代每個崗位的職責(zé)、注意事項和警號標(biāo)志。,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,4.施工注意事項及安全措施,4.2 圍堰內(nèi)水下焊接錨固裝置,底混凝土與護筒間的粘結(jié)力是圍堰施工成敗的關(guān)鍵，也是每個圍堰施工控制的關(guān)鍵，鑒于目前B51#墩右圍堰的現(xiàn)狀，在護筒側(cè)壁水下焊接錨固裝置，以增強粘結(jié)力。錨固裝置采用I18，側(cè)面貼護筒外壁焊接，單塊焊接長度0.2m，單面焊接3塊，相互間距0.2m，底部距圍堰底板25cm，頂部距離封底混凝土頂25cm，沿護筒周長方向焊接4組

18、，單個護筒共焊接12塊，具體結(jié)構(gòu)形式見下圖。,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,4.施工注意事項及安全措施,4.3 圍堰外焊接錨固裝置,為提高圍堰抗上浮、下沉的能力，在圍堰外壁分別與施工平臺C、D區(qū)域的鋼管樁上焊接錨固裝置，錨固裝置用I45a型鋼，焊接成“Z”字形，形成類似于平臺樁間連接系的裝置。,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,4.施工注意事項及安全措施,4.4 底板清理,1) 由于錢塘江江水中含砂率較高，若底板不能清理干凈，將減小有效封底混凝土的厚度，對方案的實施造成很大影響，故將采取切實有效的措施清理底板。 2) 底板的清理由小型吸泥機配合潛水員完成。潛水員站在圍堰底板上，手扶小型吸泥機，將吸泥口對準(zhǔn)底板上砂較多的部位吸泥； 3) 為保證潛水員的安全，在潛水員配合作業(yè)的過程必須采用小氣量進行，且必須保持上下信號暢通，否則立即停止吸泥，潛水員上?。?4) 待大面積砂處理完畢后，封底前由潛水員帶高壓水槍，利用清水對底板再次進行沖洗，然后開啟吸泥機，將底板沉積的砂徹底清理； 5) 清理完成后，現(xiàn)場質(zhì)檢人員必須對底板高程進行測量復(fù)核，確認底板清理干凈。,中鐵大橋局嘉紹大橋V標(biāo)項目經(jīng)理部,4.施工注意事項及安全措施,4.5 鋼護筒外側(cè)壁清理,1) 封底混凝土段護筒外壁清理的好壞，將直接影響封底混凝土與護筒之間的粘結(jié)力，也直接成為影響方案成功與否的關(guān)鍵