水下岩层中大直径双壁钢围堰施工技术

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1、水下岩层中大直径双壁钢围堰施工技术摘要：广深港铁路客运专线沙湾水道特大桥6#、7#、14#主墩低桩承台均嵌入水下岩层中。结合6#、7#、14#墩双壁钢围堰施工，介绍Φ32.6m大直径轻型双壁钢围堰结构设计、水下爆破、岩层开挖；双壁钢围堰制作、浮运、定位、下沉、封底、拆除等关键施工技术。关键词：岩层中水下爆破大直径双壁钢围堰施工技术1工程概况1.1设计概况广深港铁路客运专线ZH-1标沙湾水道特大桥5#～9#墩跨紫坭河设计为(104+2×168+112)m连续刚构，12#～16#墩跨沙湾水道设计为(112+2×168+10

2、4)m连续刚构。线路采用无砟轨道，设计时速350km/h。其中6#、7#、14#主墩基础均采用12Φ250cm钻孔桩，承台设计为低桩承台，尺寸为23.5m×17m×5m，全部埋于河床岩层中。承台施工挡水围堰均采用圆形双壁钢围堰。1.2水文资料广深港铁路客运专线与紫坭河斜交30°，与沙湾水道斜交68°。紫坭河为Ⅴ级航道，水深约9m；沙湾水道为Ⅰ级航道，水深约10m。两条河道主要流量、流速等要素如下：紫坭河：Q1/100=2561m3/s，H1/100=4.644m，V1/100=1.37m/s；沙湾水道：Q1/100=7

3、171m3/s，H1/100=4.774m，V1/100=2.62m/s。1.3地质情况6#、7#墩双壁钢围堰嵌入河床约9.5m，其中覆盖层为2m，向下约7.5m深全风化花岗片麻岩。6#墩河床岩面为斜面，一边嵌入强风化花岗片麻岩约1m。14#墩河床无覆盖层，为裸露基岩（弱风化花岗片麻岩），双壁钢围堰嵌入河床约8m。基本承载力：全风化σO=200KPa；强风化σO=400KPa；弱风化σO=800KPa。2双壁钢围堰设计2.1设计思路(1)由于承台伸入到了岩层中，不具备钢吊箱和钢板桩围堰施工的条件，因此选用双壁钢围堰法施

4、工。(1)由于航道通航净宽允许，选用圆形双壁钢围堰，不需要内支撑，对围堰内施工无干挠。(2)内外壁钢板厚度根据下沉最不利工况来设计，双壁钢围堰抽干水时按照钢壳和壁内混凝土共同受力考虑。(3)双壁钢围堰抗浮设计按照桩基部分无浮力，桩基钢护筒参与抗浮来考虑。(4)如果采用“边挖边沉”的常规下沉办法，双壁钢围堰很难下沉到设计位置。因此本桥采用了“先开挖水下基坑，再直接下沉到位”的施工方法。2.2双壁钢围堰结构设计6#、7#墩双壁钢围堰采用圆形双薄壁钢壳和混凝土组合结构，钢围堰内直径为Φ31m（较承台对角线每侧大100cm），

5、外径Φ32.6m，壁间厚度80cm，壁内全部填充C20混凝土。内外壁钢板厚度3mm，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。龙骨间距根据高度方向水压力不同而不同。平面分8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或6m。单块钢围堰吊装最大重量约8t。块与块之间、节与节之间相连均采用8mm钢板焊接。双壁钢围堰设计充分考虑了成形后钢壳和混凝土共同受力，因此钢壳设计比较轻型化，平均用钢量约为100kg/m

6、2。14#墩双壁钢围堰采用了变截面设计，河床以下部分采用与6#、7#墩一样的钢壳与混凝土组合结构（壁厚80cm）。而河床以上部分壁间厚采用了140cm，内外壁板采用δ6mm钢板，内支撑主要采用∠75×8和∠75×10角钢，壁内填砂。表16#、7#、14#墩双壁钢围堰设计参数表序号项目单位6#墩7#墩14#墩备注1河床标高(m)m-4.0-4.5-5.02河床岩面标高(m)m-6.1-6.5-5.03承台底标高(m)m-11.085-11.085-10.0854承台尺寸(m*m*m)m23.5*17*523.5*17*5

7、23.5*17*55钢围堰外直径m32.6032.6032.606钢围堰壁厚cm8080下80上1407围堰顶面标高m4.004.005.008围堰底面标高m-14.00-14.00-13.009双壁钢围堰总高度m18.0018.0018.0011双壁钢围堰分节高度m3+4.5*2+63+4.5*2+63+4.5*2+63双壁钢围堰施工方法3.1分块制作为提高钢围堰加工精度，形成规模化流水线生产，在钢围堰加工场地内先加工4座胎架，钢围堰分块在胎架上制作。由于钢围堰壁板较薄（3mm），采用BX5-63B型薄板电弧焊机焊接

8、。每块钢围堰焊接完毕后,内、外壁板焊缝必须进行煤油渗透试验。煤油渗透试验检验方法为：焊缝外涂白垩粉浆，晾干后内刷煤油，经过半小时后检查，无煤油渗漏斑点为合格。否则渗漏处焊缝必须铲除重焊。3.2水下开挖基坑为减少水下开挖后回淤现象，6#、7#墩水下基坑底部直径取40m，向上开挖坡度采用1：1，上口直径约60m，这样6#、7#墩实际水