專(zhuān)攻大橋鋼護筒施工工程宦廣明（0）159-9519-3388

一、工程概況：
1、丹江口市庫周公路第二合同段共有兩座大橋，其中遼溝大橋起訖里程為K5+264.41—K5+476.49，全長(cháng)212.08m。上部結構為20m空心板+3*40米T梁+3*20米空心板組合，下部結構為柱式橋墩、樁基礎，其中2#～3#號墩（每墩設樁基兩根，樁基中心距為7.1m）位于丹江口水庫庫區中，樁直徑設計為2.5m,其中2#號墩設計樁長(cháng)為38m（樁底標高114.094m、樁頂標高152.094m），3#號墩設計樁長(cháng)為36m（樁底標高115.955 m、樁頂標高151.955m）。由于該橋梁正處于當地老百姓養魚(yú)庫汊中，且辦有合法手續，前期協(xié)調原因耽誤了一定黃金時(shí)間。橋梁2#～3#號墩處于該養魚(yú)庫汊中，且該庫汊與丹江口水庫相通。施工時(shí)正處于枯水季節，水位較低，由于該河床地處山區，地質(zhì)較硬，考慮到架設鋼平臺管樁難以振入安全深度從而缺乏平臺穩定性的因素，經(jīng)多方優(yōu)化，我施工方對該處采用了放炮取片塊石（附近無(wú)土源）進(jìn)行鉆機平臺填筑的方案�？紤]丹江水庫庫區漲水和樁基施工周期因素，我施工單位施工時(shí)筑島完成后高度高于當時(shí)水面4.2m（筑島平均高程136.4m，施工時(shí)水位132.2m，河床2#墩樁基對應標高為128.9m，河床3#墩樁基對應標高為129.3m）。完成筑島后我施工單位在對筑島進(jìn)行碾壓密實(shí)后調沖擊鉆經(jīng)測量定位后開(kāi)始對樁基按規范要求進(jìn)行沖孔作業(yè)。在樁基快成孔時(shí)由于上游陜西秦嶺連續多日普降大暴雨，導致庫區內水位猛漲，我施工單位為確保樁基砼（水下C30）的澆筑時(shí)間及質(zhì)量，在現場(chǎng)幾家單位共同完成驗孔后，遼溝四根水下樁基砼全部采用丹江口市商品砼攪拌站提供的商砼進(jìn)行澆筑施工。澆筑完成樁基澆灌后一夜內水位上漲淹沒(méi)已澆筑樁頂標高。由于庫區漲水迅猛，遼溝大橋總共水中樁基4根，已被淹沒(méi)3根，已澆筑樁基對應樁頂標高分別為：2--1#138.581m、2--2#137.292m、3--2#138.340m，其中3--1#樁基我施工單位在原筑島頂面標高基礎上加高6m填筑片石鉆機平臺，并迅速施工及時(shí)接樁，目前已達到設計地系梁底部標高149.955m。目前2--1#、2--2#、3--2#三根樁基，已檢測，結果為：樁身連續完整、但需破除頂面樁頭，破除樁頭深度分別如下：2--1#為0.5m、2--2#為0.8m、3--2#為2.0m），三根樁基頂面已被淹入水中平均達10m。
二、 工作量描述 ：
根據貴方傳過(guò)來(lái)的被水淹沒(méi)前后對比的相片，及筑島和水位詳細數據，我公司分析：由于遼溝大橋樁基筑島選用了片石，且有0.5米---2米樁頭未破除，面臨水庫天天緩慢漲水因素，且樁頭破除后必須保證水下12米深封底砼不擾動(dòng)不產(chǎn)生漏水，并保證下鋼護筒桶底工作人員生命安全，針對以上實(shí)際情況，我公司認為該項目存在一定施工難度及風(fēng)險性。結合我公司處理類(lèi)似深水接樁的經(jīng)驗，盡量將方案優(yōu)化，并在保證安全和一次性接樁成功的前提下盡量為甲方考慮成本的經(jīng)濟性，特拿出以下方案費用大致如下：機械設備費用大致如下：（涉及商業(yè)秘密暫不公布）
三、施工準備及封底混凝土厚度的驗算：
需準備項目：
1. 鋼護筒制作（制作需專(zhuān)業(yè)焊工，并公司安排技術(shù)員進(jìn)行現場(chǎng)指導）：
1. 鋼護筒直徑4m，壁厚20mm，長(cháng)度14m，每隔2米焊接40㎝寬的加強抱箍。（根據計算，水深12米處靜水壓力為1411.2KPA，此規格的鋼護筒能夠承受壓力不變形，且有富余系數，足以保證鋼護筒底部工作人員安全。驗證計算式見(jiàn)第6頁(yè)。）在護筒內側從護筒底部向上2.5米處焊接一個(gè)米子形支架。支架采用厚度20mm的鋼板豎向焊接，這樣是為了安裝時(shí)能卡到樁上的鋼筋縫隙里。在米子形支架中間支架下方焊接一個(gè)直徑1m厚度20mm的鋼板底座，用于安放在灌注樁中間沒(méi)有混凝土的位置上。在護筒底部往上50cm處等距離設置4個(gè)定位螺栓，螺栓直徑36mm以上。護筒頂部焊接4個(gè)吊環(huán)用作固定風(fēng)纜。
1. 75噸汽車(chē)吊起吊能力有32噸，而護筒總重量為30.18噸。足以滿(mǎn)足吊裝安全，起吊時(shí)需在船另側用設備壓載配重，避免船只產(chǎn)生傾斜從而影響鋼護筒垂直度，25噸吊車(chē)配套起穩固作用。
鋼護筒具體制作規范要求如下：
一 、鋼護筒采用壁厚20mm，Q235鋼板，直徑4M，長(cháng)度14M規格定制加工，由于時(shí)間限制，大型卷板機在工地上無(wú)法安裝，初步?jīng)Q定在十堰地區丹江口市進(jìn)行卷板焊接加工。
二、主要施工步驟  施工準備→下料→卷管→焊接縱縫→校圓→接長(cháng)→質(zhì)量檢驗→試拼→運輸→沉樁
三、主要施工過(guò)程及技術(shù)要點(diǎn)
1.施工準備 1）技術(shù)資料準備：  鋼管及鋼護筒的加工制作應嚴格按照《鋼結構施工與驗收規范》（GB50205-2003）和《建筑鋼結構焊接規程》（JGJ81）的要求進(jìn)行施工。在正式加工前，必須繪制鋼板下料圖和鋼管對接圖，編寫(xiě)焊接工藝，并進(jìn)行焊接工藝評定。  2）施工場(chǎng)地、設備、工具的準備。  為確保施工的順利進(jìn)行，應進(jìn)行必要的場(chǎng)地清理、設備、工具維修及其它施工準備，填寫(xiě)設備進(jìn)場(chǎng)報驗單。  3）材料檢驗  鋼材和焊接材料均需有出廠(chǎng)合格證，并經(jīng)檢驗合格后方可辦理入庫手續，用于鋼護筒的加工制作。
2.下料  放樣前必須熟悉圖紙，參與技術(shù)交底工作，放樣應在地面平整度很好的平臺上進(jìn)行。每塊料長(cháng)度盡可能大，不得小于2m的 小節段長(cháng)度規定。下料采用自動(dòng)切割機進(jìn)行精密切割，保證切口直線(xiàn)度及切口質(zhì)量。每節鋼管的坡口端應與管軸線(xiàn)嚴格垂直。下料偏差不得大于1mm。
3.卷管  將完成下料的鋼板在刨邊機上進(jìn)行機械切削或自動(dòng)切割機切割，精加工焊接坡口，使坡口尺寸一致，為保證焊接質(zhì)量創(chuàng )造條件。再通過(guò)輥床卷板機滾壓成與管樁（護筒）外周相同的管節，卷管方向與鋼板壓延方向保持一致。

4.焊接縱縫  將卷成的管節裝入胎具調圓，上轉臺采用埋弧自動(dòng)焊接或CO2氣體保護焊焊接，焊接時(shí)嚴格按焊接工藝和規范操作，具體要求如下：  1）焊接前必須清除焊 縫兩邊30～50㎜范圍內鐵銹、油污、水氣和雜物。 2）焊接前必須對焊縫兩邊進(jìn)行清理、磨光，并加100×100㎜的引弧板，引弧板板材應與母材等強度。  3）焊接時(shí)，施焊電流、電壓、速度及焊后清理必須嚴格按照工藝試驗確定的焊接工藝參數進(jìn)行。  4）焊接工作必須由持有焊工證的焊工承擔，焊工經(jīng)技術(shù)交底、并經(jīng)焊接考核認可后方能上崗作業(yè)。  5）埋弧自動(dòng)焊如在焊接過(guò)程中出現斷弧現象,必須將斷弧處刨成1:5的坡度，搭接50mm施焊。多層多道焊時(shí),各層各道間的熔渣必須徹底清除干凈。  6）氣體保護焊在風(fēng)速超過(guò)2米/秒、手工電弧焊在風(fēng)速超過(guò)8米/秒時(shí)，應采取良好的防風(fēng)措施。在室外焊接時(shí)，應搭設防雨棚，當濕度大于80%和雨、雪天氣時(shí)，室外禁止焊接。  7）焊接時(shí)嚴禁在母材的非焊縫部位打火引弧。  8）焊材按規定進(jìn)行烘烤、存放，使焊材保持清潔干燥。
5.校圓  對焊完的管節進(jìn)行檢驗，橢圓度超標（大于5D／1000或5mm）的進(jìn)行校圓，校圓通過(guò)輥床卷板機滾壓完成，以保證每節管節的橢圓度。校圓結束后，在鋼管內部加設臨時(shí)支撐，以免吊裝和運輸過(guò)程中導致管樁變形

6.管節接長(cháng)  管節接長(cháng)在平整的胎架上進(jìn)行，將數節管節對接成總長(cháng)14m/節的鋼護筒；焊接前先必選調正軸心，相鄰管節縱焊縫要按設計要求錯開(kāi)不小于90度，然后再焊接，焊接 要求同縱縫焊接。

7.質(zhì)量檢驗  1）外觀(guān)檢查：外觀(guān)檢查要符合下表要求：  焊縫外觀(guān)質(zhì)量標準  序號 缺陷名稱(chēng) 允許范圍 1 焊縫尺寸超高  2mm～3mm  2 咬邊  深度≤0.5mm，累計總長(cháng)度≤焊縫長(cháng)度的10%。  3 表面裂縫未融合，未焊透 不允許 4  表面氣孔、弧坑和夾碴  不允許  2）鋼管樁（護筒）制作偏差不得超過(guò)下表要求。  鋼管樁（護筒）制作允許偏差  序號 項目名稱(chēng) 允許偏差值（mm）  1 外周長(cháng) ±5S／1000且不大于10 2 管端橢圓度 5D／1000且不大于5  3 管端平整度 2  4 樁頂傾斜 5D／1000且不大于5  5 樁長(cháng)度 ＋300,－0 6 樁縱軸線(xiàn)彎曲矢高 L／1000且不大于30  7 樁尖對樁縱軸線(xiàn)偏斜  10  8  管節對接錯牙  δ／10且不大于3  注:S為鋼管外周長(cháng),D為鋼管外徑,L為鋼管樁長(cháng)度,δ為鋼板厚度,單位mm
8.保證對接后鋼護筒軸線(xiàn)偏差在規范允許偏差范圍內。
9.由于直徑4M鋼護筒屬于超大型大件，運輸路線(xiàn)和運輸車(chē)輛必須提前考察準確，并安排專(zhuān)車(chē)帶路，專(zhuān)人護送。吊裝時(shí)盡量避免產(chǎn)生縱向變形和局部壓曲變形。鋼護筒吊運過(guò)程中應該選取合適的吊點(diǎn)，扁擔并設纜風(fēng)、臨時(shí)支撐，防止管身變形和損傷。運輸途中應墊塞固定，并用鋼絲繩捆牢，鋼絲繩與鋼管樁（護筒）之間用小木塊夾楔。
鋼護筒 小保證厚度驗證計算：
鋼護筒 小保證厚度t值可按下式計算：  t > KN/f
式中：N—作用護筒截面上的壓力(N/mm)，N = P×D/2；
p—土及地下水對護壁的****壓力(Mpa)；
f—鋼板抗壓強度設計值(Mpa) 查手冊取值225Mpa：
P = p×g×h = 1000×10×14 = 140000 pa

N = P×D/2 = 140000 ×4/2 = 280000N = 0.28N/mm2
t > KN/f  = (10000 × 0.28) /225 = 12.4mm
鋼護筒用Q235板材、厚度20mm >  小保證厚度t值12.4mm
1. 24米長(cháng)臂挖機開(kāi)挖：
2.1、挖機將灌注樁四周的土開(kāi)挖至2.5米以下，開(kāi)挖范圍因在護筒直徑外超挖1米并放坡。并要安排測量工測量深度，潛水員潛水檢查，深度按檢樁需破除樁頭深度標高下挖1.2米（封水砼），防止超挖或者開(kāi)挖過(guò)淺，完成后潛水團隊迅速潛入鋼護筒外底部用石頭鑲縫、圍護鋼護筒外邊。
3.現場(chǎng)需準備配套設備：75噸履帶吊一輛（下鋼護筒三次末尾起吊一次）、25噸汽車(chē)吊兩輛、600噸平板作業(yè)船兩艘(一艘只用四次）、商砼罐車(chē)兩輛、運輸300噸汽車(chē)渡船一艘（下鋼護筒、封底砼和澆灌時(shí)用）、風(fēng)鎬設備2套每套三個(gè)槍頭、大型水泵三套。
4.專(zhuān)業(yè)深水樁基處理潛水團隊需準備項目及設備：
1、提前查看現場(chǎng)，研究, 施工方案，并做好風(fēng)險預測控制與突發(fā)狀況處理預案。。
2、組織人員及機械設備進(jìn)場(chǎng)，并進(jìn)行維修保養，使之保持完好性能。 人員及機械設備見(jiàn)下表：
1組施工人員配備表江蘇瀚明潛水工程有限公司
序號人員名稱(chēng)數量單位備注1、項目經(jīng)理1名 2、施工隊長(cháng)1名 3、潛水員3名 5、司機1名 6、后勤保障人員1名
設備配備一覽表 江蘇瀚明潛水工程有限公司
序號設備名稱(chēng)型號數量單位1、FZ-12重裝潛水裝備 1臺套2、空壓機0.9m31臺套3、潛水服干式4件4、對講機QDS-92部5、配電箱 1臺套6、工程車(chē)江鈴全順1部7、繩索￠14mm200M10、MZ-300潛水裝備 2臺套11、水下切割設備 1臺套12、液壓鉗 1臺套
3、組織專(zhuān)門(mén)施工班組，進(jìn)行技術(shù)交底，在施工組織設計方面，并做好影像資料和施工日志。及時(shí)現場(chǎng)提前進(jìn)行交底技術(shù)論證。
4、現場(chǎng)電源、水源架設到位。
5、封底混凝土厚度的驗算 ：
封底混凝土的作用不僅在于堵滲水，而且還能平衡鋼護筒抽水后受到的浮力。封底混凝土采用水下混凝土施工澆筑工藝，待混凝土達到強度后再抽水施工。此時(shí)應滿(mǎn)足以下平衡條件：  F－（W+G）≤π·D·[τ]·T
（1）  （W＋G）－γ w·V≤π·D·[τ]·T
（2）  式中：F——鋼護筒的所受的浮力，F=γ w·V
γ w——水的容重，10kN/m3；
V——單個(gè)鋼護筒入水體積；
W——鋼護筒的整體重量；
G——封底混凝土重量；
D——鋼護筒的直徑；
[τ]——鋼護筒與封底混凝土重量之間的容許摩阻力kPa
T——封底混凝土厚度；
封底砼厚度計算(按設計封底厚度T值取2米計算)： 在灌注樁基砼前，鋼護筒內的水已抽干，抵制鋼護筒所受到的浮力，由鋼護筒的自重、封底砼自重、鋼護筒與封底砼的容許摩阻力[τ]共同承擔。
封底砼自重G： 3.14×[（4/2）2－(2.5/2) 2] ×2×23＝352.07（kN）
鋼護筒自重W：3.14×4×14×7.85×0.02×10＝276.07（kN）
浮      力F： 3.14×(4/2)2×14×1000×10＝1758.4（kN），
根據有關(guān)資料，鋼護筒與混凝土的容許摩阻力[τ]為120kPa,考慮封底砼澆筑厚度200cm，實(shí)際砼與護筒的粘接長(cháng)度保守計為1.5m
則鋼護筒的容許摩阻力[τ]＝π×4×1.5×120＝2260.8（kN）
1、 抽水工況  封底砼承受向上的浮力，封底砼重量，鋼護筒自重，鋼護筒內砼與護筒之間向上的摩阻力τ。
2、   由（1）式計算得出τ＝F－G－W ＝1130.26kN＜[τ]＝2260.8kN ，因此，鋼護筒圍堰在抽干水時(shí)不會(huì )上

9.由于直徑4M鋼護筒屬于超大型大件，運輸路線(xiàn)和運輸車(chē)輛必須提前考察準確，并安排專(zhuān)車(chē)帶路，專(zhuān)人護送。吊裝時(shí)盡量避免產(chǎn)生縱向變形和局部壓曲變形。鋼護筒吊運過(guò)程中應該選取合適的吊點(diǎn)，扁擔并設纜風(fēng)、臨時(shí)支撐，防止管身變形和損傷。運輸途中應墊塞固定，并用鋼絲繩捆牢，鋼絲繩與鋼管樁（護筒）之間用小木塊夾楔。
鋼護筒 小保證厚度驗證計算：
鋼護筒 小保證厚度t值可按下式計算：  t > KN/f
式中：N—作用護筒截面上的壓力(N/mm)，N = P×D/2；
p—土及地下水對護壁的****壓力(Mpa)；
f—鋼板抗壓強度設計值(Mpa) 查手冊取值225Mpa：
P = p×g×h = 1000×10×14 = 140000 pa

N = P×D/2 = 140000 ×4/2 = 280000N = 0.28N/mm2
t > KN/f  = (10000 × 0.28) /225 = 12.4mm
鋼護筒用Q235板材、厚度20mm >  小保證厚度t值12.4mm
1. 24米長(cháng)臂挖機開(kāi)挖：
2.1、挖機將灌注樁四周的土開(kāi)挖至2.5米以下，開(kāi)挖范圍因在護筒直徑外超挖1米并放坡。并要安排測量工測量深度，潛水員潛水檢查，深度按檢樁需破除樁頭深度標高下挖1.2米（封水砼），防止超挖或者開(kāi)挖過(guò)淺，完成后潛水團隊迅速潛入鋼護筒外底部用石頭鑲縫、圍護鋼護筒外邊。
3.現場(chǎng)需準備配套設備：75噸履帶吊一輛（下鋼護筒三次末尾起吊一次）、25噸汽車(chē)吊兩輛、600噸平板作業(yè)船兩艘(一艘只用四次）、商砼罐車(chē)兩輛、運輸300噸汽車(chē)渡船一艘（下鋼護筒、封底砼和澆灌時(shí)用）、風(fēng)鎬設備2套每套三個(gè)槍頭、大型水泵三套。
4.專(zhuān)業(yè)深水樁基處理潛水團隊需準備項目及設備：
1、提前查看現場(chǎng)，研究施工方案，并做好風(fēng)險預測控制與突發(fā)狀況處理預案。。
2、組織人員及機械設備進(jìn)場(chǎng)，并進(jìn)行維修保養，使之保持完好性能。 人員及機械設備見(jiàn)下表：
1組施工人員配備表江蘇瀚明潛水工程有限公司
序號人員名稱(chēng)數量單位備注1、項目經(jīng)理1名 2、施工隊長(cháng)1名 3、潛水員3名 5、司機1名 6、后勤保障人員1名
設備配備一覽表 江蘇瀚明潛水工程有限公司
序號設備名稱(chēng)型號數量單位1、FZ-12重裝潛水裝備 1臺套2、空壓機0.9m31臺套3、潛水服干式4件4、對講機QDS-92部5、配電箱 1臺套6、工程車(chē)江鈴全順1部7、繩索￠14mm200M10、MZ-300潛水裝備 2臺套11、水下切割設備 1臺套12、液壓鉗 1臺套
3、組織專(zhuān)門(mén)施工班組，進(jìn)行技術(shù)交底，在施工組織設計方面，并做好影像資料和施工日志。及時(shí)現場(chǎng)提前進(jìn)行交底技術(shù)論證。
4、現場(chǎng)電源、水源架設到位。
5、封底混凝土厚度的驗算 ：
封底混凝土的作用不僅在于堵滲水，而且還能平衡鋼護筒抽水后受到的浮力。封底混凝土采用水下混凝土施工澆筑工藝，待混凝土達到強度后再抽水施工。此時(shí)應滿(mǎn)足以下平衡條件：  F－（W+G）≤π·D·[τ]·T
（1）  （W＋G）－γ w·V≤π·D·[τ]·T
（2）  式中：F——鋼護筒的所受的浮力，F=γ w·V
γ w——水的容重，10kN/m3；
V——單個(gè)鋼護筒入水體積；
W——鋼護筒的整體重量；
G——封底混凝土重量；
D——鋼護筒的直徑；
[τ]——鋼護筒與封底混凝土重量之間的容許摩阻力kPa
T——封底混凝土厚度；
封底砼厚度計算(按設計封底厚度T值取2米計算)： 在灌注樁基砼前，鋼護筒內的水已抽干，抵制鋼護筒所受到的浮力，由鋼護筒的自重、封底砼自重、鋼護筒與封底砼的容許摩阻力[τ]共同承擔。
封底砼自重G： 3.14×[（4/2）2－(2.5/2) 2] ×2×23＝352.07（kN）
鋼護筒自重W：3.14×4×14×7.85×0.02×10＝276.07（kN）
浮      力F： 3.14×(4/2)2×14×1000×10＝1758.4（kN），
根據有關(guān)資料，鋼護筒與混凝土的容許摩阻力[τ]為120kPa,考慮封底砼澆筑厚度200cm，實(shí)際砼與護筒的粘接長(cháng)度保守計為1.5m
則鋼護筒的容許摩阻力[τ]＝π×4×1.5×120＝2260.8（kN）
1、 抽水工況  封底砼承受向上的浮力，封底砼重量，鋼護筒自重，鋼護筒內砼與護筒之間向上的摩阻力τ。
2、   由（1）式計算得出τ＝F－G－W ＝1130.26kN＜[τ]＝2260.8kN ……

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