双壁钢围堰方案.docx

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双壁钢围堰方案

湘桂铁路扩能改造工程永州湘江1#特大桥3#墩

双壁钢围堰施工组织设计方案

一．概况

永州湘江1#特大桥全桥孔跨布置为：

1-31.5m简支梁（组合梁）＋（48+4x80+48）m预应力混凝土连续梁＋4-31.5m简支梁组合梁，全桥长593.40m。

线路资料：

双线，线间距D=4.6m；平面：

位于直线；立面：

5.2‰。

中心里程:

DK111+715.56。

3#墩中心里程为DK111+586.500，该墩共有桩基10根，桩长均为9.5米，承台尺寸为9.6m×3.5m×16.2m，墩身高24.85米。

该墩炸礁基岩面标高为73.0米，承台底标高为74.589米，1月26日实测湘江水位为84.8米。

双壁钢围堰按圆形设计，钢围堰外径为22.8m，壁厚为1.0m，高度为14m。

内围壁面板为直径20.8米5mmＱ235的钢板，外围壁面板为直径22.8米5mmＱ235的钢板。

中间通过环向纵向骨肋及角钢连接支撑，分二节：

每节之间焊接。

每节沿圆周方向又分为8块，各块大拼时焊联。

竖向骨为75×50×6的角钢。

内外护筒用50×50×5角钢连接，主体总重约156吨。

二、总体施工方案

3#墩双壁钢围堰，在专业钢结构工厂加工制造，在4#～5#墩上游设置拼装平台，在拼装平台上拼装底节围堰，用拖轮配合运至墩位处，利用底节浮于水面、接高上节，然后围堰壁内灌水下沉到位。

清基完成后安装钢护筒进行封底。

2.1、加工工艺

制造流程如下：

下料→钢板对接、骨肋对接、角钢截断→单片桁架内组拼→内外壁标准段制造（在胎模上焊骨肋）→调焊接变形→脱模、运至大拼平台大拼→焊接。

根据钢围堰的结构特点，工期要求、现场制造场地特点及现场吊装的条件。

制造方案如下：

2.1.1、配料方案

围堰分8节段，每段内围壁展开长8089.6毫米，外围壁展开长8875毫米。

内和外围壁分别用8090×1500×5、8900×1500×5的钢板沿高度方向对接，因此在购料时定长定宽（双定尺）。

对接前应检查钢料牌号、规格、质量，确认无误方可对接。

对接采用手工电弧焊，不需开坡口。

焊接方法严格按焊接工艺要求执行，焊接后产生的角变形可用火焰调平。

接好的钢板用煤油渗透进行渗透试验，合格后方可进行下料。

2.1.2、下料

①、下料所划的切割线必须准确清晰，下料允许偏差±1mm、对角线偏差±2mm。

下料应根据钢板厚度预留切割量。

②、单元件宽度、高度下料时要考虑焊接收缩量，一般控制在1/1000mm。

③、下料宽度允许偏差±1mm。

切割后的熔渣予以清除，焰切起始侧（切割面上缘）用砂轮倒棱，倒棱宽度0.5～2mm，对深度不大于2mm的崩坑和缺口用砂轮沿纵向修磨匀顺。

④、对深度大于2mm的崩坑、缺口等缺陷应用砂轮将缺陷处修磨成宽深比大于4的圆弧形坡口补焊，补焊后用砂轮沿纵向修磨匀顺。

2.1.3、骨肋拼装焊接

骨肋拼装方案：

骨肋拼装应做拼装胎模。

骨肋按1/20或1/16下料，下料后接长为1/10或1/8，焊后变形应在工作平台上调形。

骨肋焊接应注意以下几个问题：

①、焊接变形的控制，骨肋与钢板通过大量的连续贴角焊连接，焊接后必然产生焊接变形，可通过焊接顺序和控制焊接电流的方式来控制焊接变形，焊后仍然产生的焊接变形再采用火焰调整。

②、用拼装胎模控制好骨肋的位置尺寸，以及各段的骨肋在同一条直线上，同时各骨肋两端预留约300mm左右不焊，以便骨肋对接时调整。

③、各段制造必须严格控制外形尺寸以确保后续的拼装质量，不允许随意在表面打火焊附件，吊装、翻身时要采取保护措施。

2.1.4．节段内围壁拼装焊接

将外围壁钢板平铺在胎模上横向对接（先焊单面）。

钢板必须与胎模密贴，可以在胎模反面设反拉装置。

安装桁架，桁架的间距应控制准确以便节段对接，可在胎模上设桁架定位板。

同时桁架横肋骨与面板两端留出200毫米不焊（只针对底节），以便对接焊时调整。

安装纵向肋，纵向肋上的角钢槽口要在拼装前开好，纵向骨肋间距也应控制准确以便节间对接，可在胎模上设纵骨定位装置。

将内围壁壁板吊到桁架上利用周边法兰销定位，在内围壁上设若干可调拉杆调整面板与骨肋密贴，无误后施焊。

焊接横纵骨肋，先焊纵肋，再焊横肋。

焊接时应特别注意焊接顺序，防止扭曲变形。

可从中间向两边对称焊，绝对不允许对角焊。

焊脱模吊点及翻身吊点。

脱模、翻身，焊面板对接焊缝，焊接时注意焊接顺序，应多人同向焊接，绝对不允许对角焊。

焊后检验、调形。

节段各骨肋焊完后必然产生焊接变形，可将焊完后的节段再吊到胎模上检验，详细检查节段与胎形的密贴状况以及由于变形而造成的联结法兰栓孔与定位销孔的错位，根据检测的结果定调形方案。

2.1.5．运输及装卸

钢围堰各节段属大型结构，在吊装时应特别注意吊点的合理布置及强度。

装车卸车时吊点位置须垫胶皮，运输时各件之间用10mm木板隔开，以防止吊装及运输时碰伤。

2.1.6、拼装

①、焊接变形的控制，骨肋与钢板通过大量的连续贴角焊连接，焊接后必然产生焊接变形，可通过焊接顺序和控制焊接电流的方式来控制焊接变形，焊后仍然产生的焊接变形再采用火焰调整。

②、用拼装胎模控制好骨肋的位置尺寸，以及各段的骨肋在同一条直线上，同时各骨肋两端预留约300mm左右不焊，以便骨肋对接时调整。

③、各段制造必须严格控制外形尺寸以确保后续的拼装质量，不允许随意在表面打火焊附件，吊装、翻身时要采取保护措施。

2.1.7、焊接

内围壁及外围壁在胎模上组拼无误后开始施焊，首件要求在胎模上焊接，目的是为了发现焊接变形的规律，以便调整胎模的尺寸。

胎模一旦调整定型，后面单元件的焊接可不在胎模上进行。

由于现场场地有限，可将各单元件运至江边焊接。

2.1.8、预拼

双壁钢围堰底节为顶节接高的基准，底节尺寸的拼装质量直接影响到中间节的拼装质量，因此要求各节必须进行整体预拼。

预拼在江边靠近大拼的地方进行，预拼前搭建临时支撑点平台，用水平仪抄平后作为大拼基础，在支撑平台上设置若干内围壁限位板作为定位用，拼装时50吨履带吊配合。

将底节各单元件分别吊到支撑平台上预拼，调整对接焊缝的间隙及位置，预拼检查合格后编号。

预拼支撑平台示意图

2.2、机械、设备布置

机械设备和器具

序号

名称

型号

数量（台）

备注

1

半自动切割机

CG1-30

4

下料用

2

普通交流电焊机

BX3-3500

28

3

门吊

10T

2

4

汽车吊

20T

1

预拼

5

交通船

100T

1

6

钻床

Z50

1

7

倒链

10T

5

大拼用

8

倒链

5T

10

大拼用

9

螺旋顶

5T

6

大拼用

10

螺旋顶

3T

10

大拼用

11

拖轮

270马力

1

12

船吊

35Ｔ、30Ｔ

各1

13

平板驳

400Ｔ

6

14

导管

ф30、

5套

15

卷扬机

5Ｔ

14

16

抓泥船

2m3

1

17

高压水泵

3W-6B4

3

18

离心式清水泵

6#

3

19

抓泥斗

2m3

1

20

多用途浮箱

40中

60

21

压风机

20m3

2

22

水上拌合楼

1000L

1

23

输送泵

HB-60

2

2.3、围堰施工步骤

水上钢围堰施工工艺框图

2.3.1、混凝土锚定位

在3#墩上游正方向200m抛锚，下游正方向100m抛锚，上游抛20T混凝土锚，下游抛10T混凝土锚，每个锚用30mφ32钢丝绳吊索，20mφ16钢丝绳拴住油桶作浮标。

2.3.2、清理河床

在3#墩上下游正前方20m作浮标，用抓泥船或砂船清理墩位周围的河床。

在下围堰前，由潜水员检查基坑的平整度，如不平整的地方适当的爆破处理后再清理，直至平整。

如清不到位的，在双壁钢围堰落到位以后，再用吸泥机，清基到位。

2.3.3、水中拼装平台

在4#～5#墩上游平整出一块场地作为拼装双壁钢围堰的拼装平台，用地垄锚紧紧靠岸边。

在下围堰墩位处用2艘120吨铁驳拼装一个导向船。

2.3.4、底节大拼

用一台履带吊在拼装平台对称拼装双壁钢围堰底节，底节为全焊接，拼装方案如下：

（1）、吊拼第一分块，将两端线对准分块线，刃脚外壁对准所作边缘线标记，在围堰外壁吊垂线，将分块调正后打支撑固定；

（2）、吊装第二个分块与第一分块相接，调整对准边缘线并竖直，调整各环形水平桁架和内外壁板，焊接固定，测量上口半径或内壁尺寸偏差；

（3）、按编号依次逐块吊拼焊接围堰成型，此时应检查围堰平面尺寸、竖直度等，偏差值应在允许范围内；

（4）、对块间拼接处的焊缝用煤油作渗漏检查，对组拼好的围堰进行水密试验检验，确保围堰密不透水；

（5）、用拖轮把双壁钢围堰拼装平台拖至并喂进导向船内，拴好锚绳，安装联结桁梁，吊起底节双壁围堰、拖出拼装平台，落下双壁围堰，灌注刃脚混凝土，吊钩轻轻带劲。

按下图顺序拼装焊接。

2.3.5、围堰下沉

经测量准确定位，锚绳拉好，往钢围堰壁内对称灌水加重下沉，使刃脚进入河床覆盖层内。

继续向围堰隔舱内加水加重，用吸泥机吸泥配合围堰下沉，使围堰继续下沉直至刃脚整个支承在河床设计标高处。

徐徐落下双壁钢围堰，钢围堰下沉过程中要平衡灌水，直至双壁钢围堰落稳在河床底，然后把双壁钢围堰内蓄满水，锚绳拴在该墩位的正前方混凝土锚上。

吸泥清基，检查刃脚处情况；插打钢护筒，在钢护筒投进2-3m高的粘土，以防止封底砼时护筒移位。

用抓泥船进行清基，用水泵向双壁钢围堰内灌水，并同时徐徐落下双壁钢围堰，直至双壁钢围堰底下到距水面6m左右处，拆除吊船前联结桁梁，用地垄锚锚住双壁钢围堰，退出龙门吊，用地锚把双壁钢围堰准确就位，灌水落稳在该墩位。

吸泥机吸泥到位。

下步施工与其它墩相同。

2.3.6、顶节拼装方案

底节拼装完成后，接着拼装上节围堰（上节围堰分为八大块，用焊连接）直至拼完。

要保证拼装接缝胶皮的密接性及拼装平台的平稳性。

顶节的大拼方法与底节的拼装方法相同，这里不再赘述。

2.3.7、围堰封底

在钢围堰上安装施工平台，平台上放置储料斗、料槽，空隙部分用竹夹板铺满。

在钢围堰内均匀布设设计所需的导管及测点，以便控制灌注混凝土量。

为保证混凝土不间断供应，要确保机械设备数量及完好率。

封底前，在双壁钢围堰外四周填砂袋和砂，然后进行围堰封底。

由于封底混凝土方量较大，混凝土采用岸上和水上拌合楼同时进行生产。

封底采用垂直导管法灌注水下砼方法，斜层灌注法，即是从一端灌注到另外一端；

导管法灌注水下砼：

其施工方法与钻孔桩水下砼基本要求相同，采用五根导管灌注。

（1）、导管平面布置：

应使各导管的有效灌注半径互相搭接，一根导管的灌注的范围可参考下表：

导管作用半径（m）

当宽：

长=1：

1时

当宽：

长=1：

2时

当宽：

长=1：

3时

宽和长（m）

面积

（m2）

宽和长（m）

面积（m2）

宽和长（m）

面积（m2）

3.0

4.2*4.2

17.6

2.7*5.4

13.6

1.9*5.7

10.8

3.5

5.0*5.0

25

3.1*6.2

19.2

2.2*6.5

14.3

4.0

5.6*5.6

31.4

2.5*7.1

24.8

2.5*7.5

18.7

4.5

6.3*6.3

39.8

4.0*8

32

2.8*8.4

23.5

（2）、在井顶搭设灌注支架，悬挂储料斗、漏斗、导管，在灌注砼全部过程中，导管埋入砼的深度至少应保持1.0—1.8m以上（导管作用半径大，埋深亦大）。

（3）、主要设备：

储料槽，串筒，漏斗，导管，震动器，导管提升设备，隔水球，检查锤，测深锤，抽水设备，射水设备，清孔设备，砼拌和、运输设备等。

摘掉下游锚绳和两侧锚绳，解开下游联结桁架，提升导向船下游联结桁架，利用上游锚绳把龙门吊退出钢围堰，解开上游锚绳，移到下个墩位继续施工。

三、工期保证措施

3.1、工期安排

详见“钢围堰施工进度网络图”。

3.2、工期保证措施

3.2.1组织保证措施

成立由经理领导的，由具有类似施工经验丰富的人员担任调度员和作业队长，加强施工现场的协调和指挥，工期保证组织机构详见“工期保证组织机构框图”。

工期保证组织机构框图

总调度：

项目经理

由项目队主管生产的负责人为调度员，以各施工作业队为生产实施对象，形成一个自上而下的主管施工进度的组织体系。

3.2.2、计划保证工期

工程开工后，制定周密详细的月（周）施工进度计划，抓住重点难点工程及其关键工序进行施工。

每周由经理或主管生产的副经理主持定期召开一次由各施工小组有关负责人参加的生产调度会，各施工组坚持每天一次的生产布置会，及时总结上一施工周期的施工进度情况，安排下一施工周期的施工生产计划；对施工机械设备、生产物资和劳动力做出总体计划安排；在整个工程的实施过程中，坚持“以日保周，以周保月”。

（3）、严格按照有关设计规范、制造规范和质量要求进行操作，所有材料符合规范要求。

（4）、实行制造全过程目标管理，把工程施工的总目标分解为工序质量目标，将其落实到人。

在施工过程中，各项工作必须以质量“目标”为中心，实施全面质量管理，把各方面的管理工作统一到“质量第一”的轨道上来。

（5）、我公司将全面按照ISO2002质量体系运作，认真贯彻“预防为主”和“事前把关”的质量管理方针，充分发挥作业组长、项目技术质检和专职质检工程师作用，以工序质量控制为中心，强化工序质量的自检、互检和专检的管理，把各种可能发生的质量事故消灭在萌芽状态。

6.成立钢围堰制造、安装QC小组，解决施工中可能发生的质量问题，确保创优目标。

3.2.3、人员保证措施

除领导层和管理层外，作业层人员如下表：

序号

工种

数量（人）

备注

1

铆工

22

2班制

2

焊工

36

2班制

3

装吊工

3

2班制

4

电工

1

6

吊车司机

2

7

辅助工

16

2班制

8

合计

80

四、质量保证措施

4.1、生产工艺方面

钢围堰制造严格按照《钢结构工程施工及验收标准》（GB50205-2001）、《钢结构工程质量验收评定标准》（GB50221-2001）《建筑钢结构》（JGJ81-2002）的有关规定执行。

（1）、焊接工艺方法

熔透对接焊逢采用手工焊。

节段对接时,采用双面手工电弧焊工艺，骨肋采用双坡口手工焊对接。

1）、焊接

施焊拟采用的焊接材料为:

手工电弧焊:

E422Φ3.2

2）、焊接质量保证措施

组装前必须彻底清除待焊区域30~40mm宽的铁锈、氧化皮、油污、水分，露出金属光泽。

组装定位焊缝距离端部30mm以上，长度为30~50mm，焊脚尺寸不得大于设计焊脚尺寸的1/2。

严禁在焊缝之外的母材上打火引弧。

定位焊缝不得有裂纹、夹渣、焊瘤等缺陷，对于开裂的定位焊缝查明原因后清除开裂的焊缝，并在保证杆件尺寸正确的条件下补充定位焊，焊缝起弧方向从同一端面开始。

在焊缝两端部设置与杆件板厚相同的T型引弧、熄弧板，其长度不小于100mm，引弧、熄弧长度不小于50mm，焊接完毕后用气割切掉，并磨平切口，不得损伤构件。

焊缝返修及修磨

a、焊接缺陷采用手砂轮刨（磨）出返修焊坡口，返修坡口必须露出金属光泽。

b、焊接裂纹的清除长度应由裂纹两端各外延50mm。

c、返修焊缝必须按原焊缝质量要求检验，同一部位的返修焊不得超过两次。

施工期正是雨季，因此焊接时为了保证焊接质量一定要采取防潮防雨措施。

现场焊接须增加其它措施，如平台上建活动防雨棚，加挡风板。

焊缝检验

外观检验：

在全长范围内不得有裂纹、夹渣、未填满弧坑和焊瘤等缺陷，并不得有超过如下规定的缺陷：

a、气孔：

角焊缝外观检验：

直径小于1.0mm每米不得多于5个，间距不小于20mm（三级）

b、咬边：

角焊缝外观检验：

深度不超过0.5mm，累计总长度不超过焊缝长度的20％。

c、焊缝外形尺寸：

角焊缝焊脚尺寸hf

余高C＋3.00

角焊缝焊脚尺寸t／2且不大于10mm

煤油渗漏检验按规范要求在焊接完毕24小时后进行。

（2）、焊接质量要求及规范

、在钢围堰的制作过程中应严格控制其每个构件的制造精度，确保每个连接面结构的准确性以及拼装后整体几何形状的准确性，以保证在现场安装能顺利进行。

焊缝要求质量良好，密封不漏水，焊缝要求做煤油渗透试验。

钢围堰制作的精度要求如下：

高度：

±50mm；内壁直径：

±20mm；板对接错边：

±2mm

、焊缝

所有对接焊缝均为三级熔透焊缝，节间角焊缝为双面连续填角焊，焊角高度K=6mm；横向竖向骨肋为交错间隔焊：

焊200mm空100mm。

、钢围堰各节段螺栓孔均采用套钻或冲孔，以保证安装顺利和结构的几何尺寸符合要求。

、钢围堰制作完成后应及时进行预拼，以尽早检查发现制作过程中出现的偏差并修改，确保结构的完好。

首件中间节及顶节要求预拼，如果预拼效果良好，后面的各节可不再预拼。

预拼示意图

4.2、组织管理方面

4.2.1、钢材、焊材及附件的采购

按施工图纸及有关标准满足双壁钢围堰制造质量要求。

钢材、焊材、涂装材料经外观检验合格，按规定进行复检后入库。

4.2.2、计量器具监控

力学、计量、焊接等试验使用仪器、设备均应按计量鉴定规程检定合格。

现场使用的计量器具，经检定合格方可使用，并定期复检。

4.2.3、设备

参加钢围堰的制造设备在投入使用前进行一次检修，同时现场配备专业维修人员，以保证制造过程设备完好。

4.2.4、人员

参加制造的有关人员必须熟悉图纸、工艺及相关标准，工程部并对参与制造的有关人员进行技术交底。

焊工须持有有效焊接证件，并经过培训考核方可上岗。

4.2.5、生产过程控制

按ISO2002质量管理体系进行质量控制，对下料、焊接、胎模加工、单元件制造、大拼要重点监控，并设专职检验人员，做好相应的记录。

、操作者必须严格按照标准、生产工艺等技术文件和技术标准执行，未经检验、试验或经检验、试验不合格的不能转序。

、操作工人和项目技术负责人负责本工序产品的自检、互检工作，由质检工程师专检和报检。

、项目部技术人员须做好各项检验纪录，自检合格后，报质检工程师确认，由质检工程师报监理工程师检查确认。

、对经检验合格的产品，质检工程师同意后，可转入下道工序，对经检验不合格的产品，由项目技术负责人进行标识，并按有关规定进行返工处理。

4.2.6.产品的终检

、生产最终完成必须经过各项工序质量检验和试验，并进行最终检验。

、终检合格的产品，由质检工程师填写合格证，经总工审核并经监理认可。

4.2.7.运输保证

制定单元件运输计划表，结构件在搬运过程中，对易碰伤的部位要采取有效的保护措施，必要的配备专用吊具。

五、施工安全注意事项

1．建立完善的安全管理及安全保障体系和施工过程各环节的安全应急预案。

并从资金上保证各项安全措施的有效实施。

2．所有施工机械实行“一机一闸一漏”装置。

并严格按操作规程执行。

操作人员必须按国家有关规定持证上岗。

3．围堰吊装、安装过程中，要统一指挥，信号明确，严禁多人指挥。

4．所有施工作业人员必须进行针对性的安全培训并根据工作场所的具体情况佩戴安全帽、安全带以及救生衣等安全防护用品，严禁酒后水上施工。

5、双壁钢围堰在浮箱或浮船上组拼或定位时，浮船或浮箱的四个方位均设置缆风绳并下锚固定，在锚碇路线上设浮标。

6、双壁钢围堰接高或下沉加载时，要加强缆风绳固位，防止围堰倾斜；围堰顶面要高出水面1.5m以上。

7、施工平台搭设应牢固可靠；吸泥压力管道的制造、使用必须符合国家专门标准；壁板、隔板内焊接应采用机械通风；

8、拼装平台的刃脚支垫和分块的支撑必须牢靠；

9、吊拼的分块应拉缆风绳，防止摆动时碰撞已就位的分块；

10、拼装就位应打好支撑，拉好缆风绳后，吊机方可松钩；

11、电焊内外壁接缝的悬挂脚手架必须搭设稳固牢靠；

12、在内外壁上进行调整和电焊的工作人员必须拴挂安全带；

13、吊起围堰用的起重设备必须经事前检验合格后方准使用；

14、起吊下沉过程应分步进行，力求围堰下放均匀平稳；

15、围堰的下沉宜选在水流平稳、天气晴朗、风力不大的时间进行；

16、在围堰起吊下沉的施工范围应设置防护标志或派专人守护，防止过往船只意外撞击。

17、潜水作业前应对作业设备进行检查，确认良好后方可进行作业。