六、设计实例
双壁钢围堰采用圆形双薄壁钢结构,钢围堰内直径为31m(较承台对角线每侧大100cm),外径32.6m,壁间厚度80cm。内外壁钢板厚度3m,底节钢板厚度为5mm, 1、 双壁钢围堰设计
双壁钢围堰其实就是双壁钢壳沉井,与沉井的区别就在于围堰是临时防水结构,工程结束后需要拆除。以圆形双壁钢围堰为例。
(一) 圆形双壁钢围堰结构设计
某双壁钢围堰采用圆形双薄壁钢结构,钢围堰内直径为31m(较承台对角线每侧大100cm),外径32.6m,壁间厚度80cm。内外壁钢板厚度3m,底节钢板厚度为5mm,竖向主龙骨采用∠75×50×5角钢,横向主龙骨采用∠63×6角钢,横向主龙骨间采用6mm扁钢加强,壁间斜撑采用∠63×6角钢。平面分八块,块间用5mm厚钢板设置隔仓板,底节预制高度为3m,以上节预制高度为4.5m。单块钢围堰吊装最大重量约5t。块与块之间、节与节之间相连均采用焊接。 (二)双壁钢围堰结构布置
双壁钢围堰为全焊水密结构,其主要结构如下: (1)井壁与内桁架
围堰周围由内外两层钢壁组成,底节内外壁钢板厚度均为5mm,其余节钢板厚度均为3mm。钢围堰沿周围布置184根竖
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向∠75×50×5角钢作为竖向主龙骨,主龙骨的间距外壁约为58.2cm,内壁约为55.3cm。四座钢围堰横向主龙骨均采用∠63×6角钢,高度方向每隔1m一道,中间采用6mm扁钢作环向肋加固。壁内斜撑采用∠63×6角钢,主龙骨与斜撑组成水平环行桁架,使内外壁形成整体。 (2)隔仓
为保证围堰在水中悬浮阶段于井壁内灌水下沉时的稳定,以及沉落至河床时能分仓灌水或灌混凝土,以适应河床面的高差和调整围堰的倾斜度,在单个围堰环向分为8块,两端头设置隔仓板,在平面上分成8个互不相通的仓。隔仓板壁厚5mm。 (3)刃脚
围堰底部150cm设置刃脚,底部用∠160x100x12角钢包角。 (4)其他配置
①吊点:在每块围堰上部设置加强吊点,用它整体起吊入水,底节钢围堰整体起吊时共设置4个主吊点。
②兜缆锚耳:在钢围堰外壁上焊接锚耳,用它拢住前后兜缆,防止兜缆松弛时被刃脚压住或互相缠绕,锚耳高度以水面上2m为宜。
③内外连通管:为保持围堰在接高、下沉、定位施工作业时内外水位的平衡,在最低水位附近围堰下游方向,穿透内外井壁设置两个φ250mm的钢管,钢管与井壁间密焊。钢管伸入围堰端设有法兰并配有钢板堵头,可根据工序需要由潜水员开闭堵头板。
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(5)填壁砼
为保证双壁钢围堰有足够的钢度和下沉重量,并考虑施工完毕后的拆除方便。双壁钢围堰内壁填充C15砼,并在河床以上部分每3m设一道砂夹层。 七、施工实例 (一)着床型钢围堰
着床型钢围堰通常采用双壁结构,一般适用于泥沙淤积河段承台淹埋于河床内(承台底面底于河床面)或承台底面虽高于河床面但河床覆盖层较浅的桥梁基础施工中,前者如江阴大桥A标主墩基础、润扬大桥E标主墩基础等,其承台底面均位于河床面以下,都采用了着床型钢围堰施工承台,如图“着床型钢围堰(一)”所示;安庆大桥A标则属于后一种情形,墩位处由于河床冲刷,虽然承台底面高于河床,但其河床覆盖层较浅,不适于搭设钻孔平台进行桩基础施工,因而也采用着床型钢围堰,该钢围堰兼有钻孔平台和承台施工的挡水结构二种功能,如图“着床型钢围堰(二)”所示。
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最高施工水位钢围堰河床泥面承 台封底混凝土桩 基 着床型钢围堰(一) 最高施工水位钢围堰承 台河床泥面基岩面桩 基封底混凝土 着床型钢围堰(二) 着床型钢围堰的壁体厚度由所受到的最大水头压力及土压力决定,通常大于80cm、小于200cm,一般在100cm-150cm之间,适当增加钢围堰的壁体厚度可有效提高钢围堰的整体刚度。钢围堰的总高度由刃脚入土深度、施工期承受的最大水头高度以及施工需要共同决定。
(1)着床型钢围堰的拼装、就位
钢围堰的拼装方式受到拼装场地、运输条件、起吊能力等诸
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多因素的影响,施工时可根据具体情况,采用适宜的拼装工艺: 1)若桥位区附近有造船厂、钢结构加工厂等可利用的拼装场地,且有大型起重船配合,则可将钢围堰竖向分节在工厂加工制作,利用驳船将制作完成的节段运至现场后整体吊装、上下对接后焊成整体;
2)若桥位处水流平稳,又有大型驳船可以利用,则可就近在驳船上将钢围堰分节拼装成整体,利用起重船吊装;
3)在没有大型起重船的情况下,则可将钢围堰按构造分片(块)在陆上或驳船上加工,块件的重量可根据现有的起重能力进行划分,如将分块重量控制在30t-50t之间以满足小型起重船的吊装能力。散拼钢围堰的施工工艺较复杂,拼装前需在承台外围设置定位桩、导向桩、支承牛腿及起吊钢梁等。
第1)、2)二种施工方法可减少现场的操作环节,加快施工进度,但需要配备大型起重设备;第3)种施工方法虽增加了现场焊接工作量,但有效解决了没有大型起重船的限制,只要组织严密、合理配备设备和人员投入,也不失为一种较好的施工方法。 4)对于河床覆盖层较浅的情况,则施工工艺要复杂得多,如在安庆大桥A标施工中钢围堰不仅是承台施工的挡水结构,同时也是钻孔桩施工的操作平台。这种情况下的钢围堰通常采用整体浮运,现场利用导向船、定位船抛锚定位的施工工艺。 (2)钢围堰的着床、下沉
双壁钢围堰就位后自浮于水中,通常在钢围堰刃脚段浇注一定高度的水下混凝土,以增加刃脚部分的刚度,由于刃脚混凝土客观上增加了钢围堰自重,又可加大钢围堰入土后的下沉速度。
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