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1鋼圍堰施工方案
1.1鋼板樁圍堰鋼板樁圍堰是一種傳統的深水基礎施工方法,基本原理是利用鋼板樁作為封水結構,內支撐作為承載結構抵抗外圍水土壓力,形成一個綜合的圍堰支護系統。鋼板樁是一種定型的工業產品,具有強度大,防水性能好,適用范圍廣等優點。鋼板樁圍堰施工工藝流程一般為先樁后堰,即:搭設鉆機平臺→打設鋼護筒→進行樁基施工→打入鋼板樁→水中挖基→澆注水下封底混凝土→圍堰內抽水→施工內支撐→破樁頭→施工承臺。3#墩鋼板樁圍堰平面尺寸為29.5m×15.4m,高度27m,水下封底混凝土厚度3m。
1.2鋼套箱圍堰鋼套箱圍堰用各種鋼構件組拼成骨架,板壁用鋼板焊或鉚合成一個開口箱形結構后,將其整體懸吊定位,有無底和有底兩種形式,常被用于修建樁基的承臺。根據本工程實際情況,采用無底鋼套箱圍堰,施工工藝流程一般為先樁后堰,即:搭設鉆機平臺→打設鋼護筒→進行樁基施工→制作鋼套箱→下沉鋼套箱→水中挖基→澆注水下封底混凝土→圍堰內抽水→破樁頭→施工承臺。3#墩鋼套箱圍堰平面尺寸為26.5m×12.4m,高度18m,水下封底混凝土厚度3m。
1.3雙壁鋼圍堰雙壁鋼圍堰是用角鋼和鋼板焊成的空腔式的殼體,一般在工廠里按設計要求制成構件,然后在船塢或船上進行拼裝,入水后能自行浮于水中。雙壁鋼圍堰施工工藝流程一般為先堰后樁,即:工廠加工制作→下水浮運到位→現場拼裝成型→定位落床→下沉鋼圍堰→水中挖基→搭設鉆機平臺→打設鋼護筒→澆注水下封底混凝土→進行樁基施工→圍堰內抽水→破樁頭→施工承臺。3#墩雙壁鋼圍堰內部尺寸為26.5m×12.4m,壁厚1m,總高度18m,分4個節段,水下封底混凝土厚度3m。
2技術經濟評價
根據各圍堰特點,結合現場實際情況,對鋼板樁圍堰、鋼套箱圍堰、雙壁鋼圍堰三種方案進行技術經濟評價,從而合理選擇施工方案。
2.1技術評價
2.1.1地質情況雖然鋼板樁圍堰適用于各類土層,但由于其需要保證較大的入土深度,一般為樁長的1/4~1/3,本工程下臥層為卵石、砂巖,會增加施工難度和施工費用。而鋼套箱和雙壁鋼圍堰一般要求圍堰底著巖即可,本工程的下臥層會相對降低其施工難度、節約施工成本和工期。
2.1.2水文情況在水文情況中,影響圍堰選型的主要是流速和河床沖刷影響。本工程流速較小,對三種鋼圍堰的影響都較小,局部沖刷線為637m,三種鋼圍堰都需加大入巖深度。
2.1.3擋水高度鋼板樁雖然可以接高,但常用的鋼板樁標準長度為12m和18m,鋼板樁圍堰內支撐設置間距一般為2~3m,且內支撐設置不宜超過4道,否則影響施工周期,因此鋼板樁圍堰的擋水高度一般不宜超過11m。由于其本身強度、剛度的局限,在承臺較深時,需設置強而密的支撐,對后續的承臺及墩身施工干擾很大,不宜在水位較高的情況下使用。鋼套箱圍堰由于其結構受力特點,其擋水高度不宜超過6m,否則經濟性會急劇下降。雙壁鋼圍堰整體剛度大,一般采用分段隔艙式,壓重下沉,在擋水高度較小時,由構造控制設計,反而經濟性較差,因此雙壁鋼圍堰適用于擋水高度大于8m的深水圍堰。
2.1.4安全性由于橋位河段11月下旬至2月下旬凌汛,而年較大洪水集中發生在7月和9、10月兩個時期,并且基礎工程較大,一個枯水期很難完成,大橋施工需考慮渡洪安全。雙壁鋼圍堰能承受較大水壓,可接高,不怕洪水淹沒圍堰,也不怕下沉時翻砂,施工十分安全可靠,只要及時在圍堰內封底,就能安全渡洪,保證7~10月份洪水時期能正常施工。鋼板樁和鋼套箱圍堰的整體強度和穩定性均不及雙壁鋼圍堰,不能滿足渡洪要求。
2.2經濟評價
2.2.1勞動消耗
2.2.2主要材料消耗
2.2.3主要機械使用
2.2.4造價通過計算,3#墩鋼板樁圍堰造價300萬元,鋼套箱圍堰造價280萬元,雙壁鋼圍堰造價490萬元。
2.3多指標綜合評價
通過對上述地質情況、水文情況、擋水高度、安全性等技術指標及勞動消耗、主要材料消耗、主要機械使用、造價等經濟指標的分析,采用多指標綜合評分法評價鋼圍堰方案的優劣。通過計算,雙壁鋼圍堰總得分最高,再經專家評審,反復論證比選,最后擬定實施方案采用雙壁鋼圍堰方案。
3結語
鋼板樁圍堰、鋼套箱圍堰和雙壁鋼圍堰作為常用的圍堰類型,均有各自的結構特點和適用情況,在進行深水圍堰工程的結構選型時,要根據工程的具體的環境條件,圍堰結構的適用條件,并結合工程設計因素來確定最終方案,使工程項目達到最優的綜合效益。本文鋼圍堰比選方法取得了良好的工程實踐效果,為類似工程的施工方案比選提供有益的經驗。
作者:張倩于劍麗潘宇威單位:黃河勘測規劃設計有限公司