钢套箱施工方案

水中2#~5#墩钢围堰施工方案

一、 工程概况

2#~5#墩位于河床主航道位置，2#、3#墩承台尺寸为8.2m×8.2m×2.5m， 4#墩承台尺寸为9.0m×6.4m×2.5m，5#墩承台尺寸为7.2m×7.2m×2.5m。2#、3#墩原河床底标高为+38.3m， 4#墩原河床底标高为+38.85m，5#墩原河床底标高为+39.35m。上层有1.5m左右的砂砾土覆盖层，承台底标高为分别为+35.795、+36.35m、+36.85，嵌入δ=350（KPa）强风化岩层分别为2#墩1.15m，3#墩2.23，4#墩1.2m，5#墩0.76。 二、 施工方案 1、 现场情况调查

根据水文调查和施工需要，河中筑岛按+44.5m设防，承台施工采用双壁钢套箱围堰施工。防护顶面至承台底深分别为2#、3#墩8.705m，4#墩8.15m，5#墩7.65m，至岩层顶面深分别为7.56m，6.48m，6.95m，6.m。 2、 钢围堰设计和制作

钢围堰设计根据承台的尺寸，确定钢围堰的内口尺寸比承台每边大2m作为承台施工的工作面。钢围堰高度以下沉至岩面以下0.5m。为方便加工和考虑到钢板的宽度，钢围堰按拼装式设计，将围堰分为5节制作，每一节1.5~1.8m高。即每节围堰分4块预先在岸边试拼

接成型。然后运至墩位处拼接成一节围堰，拼接采用螺栓连接。围堰边下沉边接高，最后形成整体的围堰。

堰板面用σ=8mm的A3钢板，内部采用∠10角钢和-10×150扁铁加肋，下部采用焊接加厚加强的刃脚。

钢围堰由专业加工厂，根据设计图在工厂进行制作成单元块，单元块在工厂试拼接成型，合格后方能运入工地进行使用。钢围堰组拼时，止水采用橡胶垫板止水，以保证板面接缝处不漏水。

制作质量要求，围堰外壁应平整光滑，接缝应严密不漏水。

钢围堰的允许偏差

项次 項 目 允许偏差(mm) ±L/200且不大于100 ±r/200且不大于50b/100 ±15 ±100 1 制作质量平面尺寸：(1)长度、宽度 (2)曲线部分半径 (3)对角线差 井壁宽度 刃脚平均标高 2 下沉质量底面中心位置偏移：H≥10m或H≤H/100或100 ≤10m 刃脚底面高差：H≥10m或H≤10m L/100且不大于300或100 注：L为长度或宽度；r为半径;h为下沉总深度；L为最高与最低两角间距离。 3、 钢围堰拼装和下沉

（1）场地整修

为减少围堰拼装成型后套箱内出渣，在钢围堰拼装前首先要进行场地整平，2#墩由于钻孔桩采用钢平台施工，组拼和下沉前先行拆除钻机工作平台，根据承台和钢套箱尺寸清除套箱范围内表层覆盖砂砾土至岩层顶面和在套箱外侧打入4根定位桩，定位桩采用Φ600mm厚

14mm钢管制作，入土深度比套箱深2米以上，钢管桩内灌填砂砾，用水冲法密实。利用钻孔桩钢护筒和定位桩在其上焊上牛腿，采用工字钢搭设钢围堰拼装架手拉倒链下沉。

第一节围堰拼好以后，用架立在钢平台上的两个型钢起重排架上的四个倒链，将拼好的第一节围堰吊起约10cm,将支撑围堰的钢横梁折断，再将第一节钢围堰放下入水、下沉，待围堰顶端在水平面以上0.5m时，停止下放，用缆绳临时固定其位置，再在第一节上进行第二节围堰的拼装。第二节拼装好以后再下放 ，用相同的工序把其他节围堰拼装完毕。在围堰将要沉入河床时，要精确对位，用缆索牵拉纠偏，确保围堰位置准确。

3#~5#墩围堰在钢围堰拼装前首先要进行场地整平，根据施工时河床水位情况比水位高出0.5m，四周留出护道，其宽度不得小于不得小于2.0m。然后在其上直接组拼。

（2）布设测量控制网

按钢围堰设计图和承台平面布置要求设置测量控制网和水准基点，进行定位放线，定出承台中心轴线和围堰轮廓线，作为围堰拼装和下沉定位的依据。

（3）拼接地基处理

在松软地基上进行围堰拼装应先对地基进行处理，以防止由于地基不均匀沉降引起螺栓对接不上。处理方法在筑岛上铺垫木进行调节。垫木采用32a工字钢代替，工字钢数量根据第一节围堰的重量和地基的容许承载力计算确定，间距一般为0.5m-1.0m。在工字钢上焊

定位支架以便井壁钢模就位。工字钢垫木应使顶面保持在同一水平面上，用水平仪找平，使高差在10mm以内。

（4）钢围堰下沉方法 1下沉准备工作与验算 ○

下沉前应进行结构外观检查和漏水检查并根据勘测报告计算极限承载力，计算钢围堰下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数，作为判断每个阶段可否下沉、是否会出现突沉，以及确定下沉方法及采取措施的依据。当钢围堰高度和重量都较大，重心高，如地基处理不好，操作不严，在下沉前很容易产生倾斜，故釆取分节制作。

钢围堰下沉必须克服井壁与土间的摩擦力和地层刃脚的反力，釆取不排水下沉，尚应克服浮力。钢围堰制作在拟定高度后，下沉前，应验算下沉系数，可按下试验算：

K＝Q-B/T+R=Q-B/ΠD(H-2.5)f+R=

式中 K表示：下沉安全系数，一般应大于1.15;

Q表示：钢围堰自重及附加荷重(KN);

B表示：被井壁排出的水重(KN)，采取排水下深时为0， T表示：钢围堰与土间的摩擦力(KN); D表示：钢围堰直径(m); H表示：钢围堰下沉高度；

R表示：刃脚反力KN，如采取将刃脚底面及斜面的土方

挖空，则为0；

F表示：井壁与土的摩擦系数(即单位面积的摩擦力的平

均值)，可从下表中查得;

土与钢围堰外壁间的单位面积摩擦力

土的种类 粘性土 软土 砂土 土与钢围堰壁面间的摩擦力(KN/m2) 24.5-49.0 9.8-11.8 11.8-24.5 土的种类 砂卵石 砂砾石 泥浆润滑套 土与钢围堰壁面间的摩擦力(KN/m2) 17.5-29.4 14.7-19.6 2.9-4.9 钢围堰采取用节制作和分节下沉时，其下沉系数应分段计算。下沉系数通常用1.15-1.25以上，以保证顺利下沉。当不能满足要求时，可釆取在钢围堰壁浇注砼的方法加重钢围堰重量，或堰顶堆放钢铁、砂石等材料增加附加荷载或在井壁与土壁间、注入触变泥浆，以减少下沉的摩擦力等措施。当下沉系数较大，可沿井壁外周回填相应的土方，增大总摩擦力。

2下沉方案的选择 ○

围堰下沉有排水下沉和不排水下沉两种方案，前者适用于渗水量不大(每1m2不大于1m3/min)、稳定的粘性土(如粘土、粉质粘土以及各种岩质土)或在砂砾层中渗水量虽很大，但排水并不困难时使用。后者适用于严重的流砂地层中和渗水量大的砂砾层中使用，一般要尽可能地釆用排水法施工，因它在围堰内易于施工，遇障碍物易于处理；并可投入较多的劳力、效率高，进度快、易于下沉控制平衡，机具设备比较简单。根据基坑地质特点，我们采用排水下沉与不排水下沉相结合的方法开挖。风化岩层或软质岩层，可用风镐或风铲等按次序开挖。当为硬质岩层时可用爆破方法。

3下沉挖土方法 ○

A、排水下沉挖土方法

首先在套箱第二节拼装完成后，在围堰内采用小型反铲挖土机将上层的筑岛填土和河床覆盖层的砂砾分层开挖。

挖土时由围堰中间逐渐挖向四周，每层挖土厚1.0-1.5m，沿刃脚周围保留0.5-1.0m土堤，然后将挖掘机用25t汽车吊吊出，再沿钢围

堰壁，每2-3m一段用高压气流向刃脚方向对称、均匀的冲，当土层经不住刃脚的挤压而破裂、钢围堰便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，使不产生倾斜。

当下沉很少或不下沉时，采用泥浆泵进行排水，当排水达到一定程度，吊入小型挖掘机，从中间向下再挖1.0-1.5m，并续继按上法均匀掏挖，使钢围堰平稳下沉。

有流砂发生情况时，亦可采取先从刃脚起，每层30cm，下沉后再挖中间部分。

当土垅挖至刃脚，围堰仍不下沉或下沉不平稳，则须按平面布置分段的次序逐段对称开挖将刃脚掏空，并挖出刃脚外10cm，每段挖完用小卵石填塞夯实，待全部挖空回填后，再分层刷掉回填的小卵石，可使围堰均匀的减少承压面而平衡下沉。

B、不排水下沉挖土方法

采用水力吸泥机或水力冲射空气吸泥机等在水下挖土。 水力机械冲土是用高压水泵将高压水流通过进水管分别送进钢围堰内的高压水和水力吸泥机，利用高压水射出的高压水流冲刷土层，使其形成一定的稠度的泥浆汇流至集泥坑。然后用吸泥泵(或空气吸泥机)将泥砂吸出，从排泥管排出井外。冲土时喷嘴接近90度的角度冲刷立面，将立面底部冲成缺口使之坍落。冲土顺序为先后四周，并沿刃脚留出土台，最后对称分层冲挖，尽量保持钢围堰受力均匀，不得冲空刃脚踏面下的土层。施工时，应使高压水冲入水底，所造成的泥浆和渗入的水与吸泥机吸入的泥浆量保持平衡。

水力机械冲土的主要设备包括吸泥器(水力吸泥机或空气吸泥机)、吸泥管、扬泥管和高压水管、离心式高压清水泵、空气压缩机(采用空气吸泥时用)等。吸泥器高压水喷嘴处的有效水压，对于砂类土为1.08-1.18t/m3；对于粘性土为1.09-1.20t/m3。吸入泥浆所需的高压水流量，约与泥浆量相等，吸入的泥浆和高压水混合以后的稀释泥浆，在管路内的适当流速应不超过3-4m/s，喷嘴处的高压水流速一般约为30-50m/s。吸泥机的有效作用约为高压水泵效率的0.1-0.2，如每小时压入水量100m3，可吸出泥浆含土量约为5-10m3，吸出高度35-40m，喷射速度约3-4m/s。吸泥器配备数量视钢围堰大小配备2—4套。

（5）下沉注意事项

1钢围堰下沉要特别注意保持平面位置与垂直度的正确，以免○

继续下沉时不易调整。

2挖土应分层进行，为防止锅底挖得太深，或刃脚挖土太快以○防突沉伤人。

3在钢围堰开始下深或将沉至设计标高时，周边开挖深度应小○

于30cm或更薄，避免发生倾斜。在离设计标高20cm左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。

4井内操作人员应戴安全帽、穿胶鞋、防水裤，应有备用电源，○

潜水泵应配装触电保护器。井内应配备救生楼梯。

（6）测量控制与观测

钢围堰位置标高的控制，是在钢围堰外部地面及井壁顶部四面设置纵横十字中心控制线、水准基点，以控制位置和标高。钢围堰垂直

度控制，是在井筒内按4或8等分标出垂直轴线，各吊线坠一个对准下部标板来控制，并定时用经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时，随时观测垂直度和标高(沉降值)，当线坠离墨线达50mm，或四面标高不一致时，即应纠正。钢围堰下沉的控制，系在井壁周围弹水平线，或在井壁外两侧用白铅油画出标尺，用水平尺或水准仪观测，每班至少测量两次(于班中及每次下沉后检查一次)。接近设计标高时应加强观测，预防超沉。由专人负圭贝并做好记录，如有倾斜、位移和扭转，应及时通知值班队长，指挥操作人员纠正，使偏差控制在允许范围以内。

（7）钢围堰封底

当钢围堰下沉到岩层顶面时，即可进行封底串梁的浇筑。封底采用不排水封底法(即水下封底〉进行施工。

水下混凝土封底前应先进行串梁模板的安装，采用堤升导管法浇筑。混凝土浇筑要一气呵成，不得中段，并控制在4-6h内浇完，以保证混凝土的均匀性，间歇时间应控制在15min内，任何情况不得超过30min； 浇筑时要保持槽内混凝土面均衡上升。导管不能作横向运动，否则会使泥渣泥浆混入混凝土内。采取多根导管时，各导管处的混凝土面高差不宜不于0.3m。

在混凝土浇筑过程中，要随时用探锤测量混凝土面的实际标高(至少三处，取平均值)，计算混凝土上升高度，导管下口与混凝土相对位置，统计混凝土浇筑量，并及时做好记录。

待水下封底混凝土强度达到所需强度后(一般养护7-14d)，方可从

钢围堰内抽水，检查封底情况，进行检漏补修，按排水封底方法施工承台钢筋及承台混凝土。

（8）钢围堰的拆除

钢围堰拆除待到旱季时，采用人工在割除承台以上部分。 附表一

拟投入主要施工机械设备表

机械名称 挖掘机 挖掘机 内燃空压机 泥浆泵 空气吸泥机 汽车吊机 汽车吊机 发电机组 规格型号 PC200 PC- W-9 浦沅 浦沅 额定功率（KW）厂牌及出厂 或吨位（t） 时间 0.7M3 0.3M3 20m3/min 22KW 25t 12t 150KW 2005.5国产 2005.8长沙 2006.4南通 2005.9九江 数量 1 1 3 14 4 1 1 3 预计进场时间 已进场 2007.2.3 2007.2.1 2007.2.1 2007.2.1 已进场 已进场 已进场 附表二

拟投入主要施工人员数量表

序号 1 2 3 4 5 技术人员 套箱拼装技术工人 套箱内清渣普工 混凝土作业工 承台模板安装工 职务或工种 数量 1 18 18 6 10 备注 6 合计 钢筋制作、安装工 10

1#、6#~10#墩钢筋混凝土套箱施工 1、

套箱顶面高44.5，套箱高为桥墩承台底标高向下0.5m，套

箱全高约9.0m，全部位于水中施工； 2、

钢筋混凝土套箱施工：采用水中筑岛，周边用塑料编织袋

装砂码砌，砂卵填心，靠上游侧采用槽钢桩防护，（钢筋混凝土套箱全高分三次就地现浇） 3、

施工步骤：精确定位 水中围堰筑岛 铺垫方木 拼装

钢刃角、立内模 安钢筋 立内模 灌注底节砼及护 抽垫木 高压射水孔内吸泥抓泥 沉井下沉至基岩面 刃角外侧水中清基、底部内外侧灌注水下混凝土围圈止水 井内抽水、人工爆破风化板岩开挖承台基坑 承台钢筋砼施工 墩身砼施工 低水位季节凿除承台面以上钢筋砼套箱 河道清理。 4、

套箱刃脚下部应满铺垫木，长短两种相间布置，从定位垫

木排起，顶面在同一水平，空隙间填砂夯实，垫木埋深为垫木的一半。 5、

垫木拆除：先拆内壁下的垫木，先垫短边下的垫木，最后

垫定位承垫，拆除垫木时，随拆随填砂砾并夯找密实。