嵌岩低桩承台锁口钢管桩围堰设计与施工技术

昌九高铁扬子洲赣江公铁大桥西支主桥为(48+144+320+144+48)m无砟轨道钢箱桁组合梁斜拉桥。桥塔墩位于通航河道内,桥位处河床覆盖层浅,基岩强度高,基础由大直径钻孔桩和矩形嵌岩低桩承台组成,承台采用锁口钢管桩围堰施工方案。G33号主墩围堰平面设计尺寸54.56 m×28.52 m,锁口钢管桩采用Q345B材质∅1020 mm螺旋钢管,长28 m,钢管桩之间采用C-T形锁扣连接;围堰设置4层内支撑,单层内支撑设3道对撑,内支撑四角设型钢斜撑;基底设置混凝土垫层参与围堰结构受力。围堰采用XR360旋挖钻机在岩层中引孔,孔内换填细砂后插打钢管桩,钢管桩壁内、外两侧换填砂采用高压旋喷注浆加固。围堰设置智能化监测系统,对围堰受力、变形等进行实时动态监控。实践证明,该桥围堰结构安全可靠、止水效果良好、施工快捷高效。

基坑提前排水围堰渗流稳定及排水策略研究

围堰渗流及边坡稳定关系到围堰自身稳定以及基坑能否及时形成干地施工条件,极大影响到主体建筑物的工期。依托于澜沧江TB水电站围堰施工与基坑排水工作,对围堰防渗墙各施工阶段基坑水位骤降条件下的堰体渗流稳定与边坡稳定性进行了研究。结果表明:随着防渗墙的施工逐步完成,围堰体浸润线的再次稳定用时逐步减小,且基坑内外水位差更大的条件下浸润线稳定用时更长;在围堰防渗墙处于一期槽施工完成二期槽泥浆固壁条件下,若能控制基坑单次水位骤降不超过0.9 m,则堰体边坡能保持稳定,此时可允许基坑提前排水。在此基础上,对TB水电站基坑提前排水策略及方案进行了研究。研究结果可为类似工程提供参考。

重庆官栈河大桥主桥主墩基础锁口钢管桩围堰加固

重庆官栈河大桥主桥为(62+110+62)m三跨连续刚构桥,主墩基础采用锁口钢管桩围堰施工。围堰施工正常水位+325.300 m,施工期控制水位+330.500 m。在该桥主墩围堰完成四周锁口钢管桩插打及前4道内支撑安装后,因极端天气原因,长寿湖水位上涨到+332.200 m,危及围堰安全。为解决钢管桩围堰的安全问题,提出采用水下施工内支撑的加固方案。待围堰内部水头与外部保持一致后,将已经插打的锁口钢管桩加高至标高+334.000 m,拆除已安装好的4道内支撑,重新安装6道内支撑。采用MIDAS Civil软件分别建立加固前、后钢管桩围堰结构有限元模型,分析钢管桩及内支撑的受力安全与稳定性。结果表明:施工控制水位+330.500 m下,围堰结构最大正应力由加固前的162.6 MPa下降到加固后的82.3 MPa,下降了49.3%;承载水位可从施工控制水位+330.500 m增加到目标控制水位+333.500 m,且强度和刚度等均留有一定储备。水下施工内支撑的加固方案可提升围堰的承载能力。该桥围堰加固后整体受力效果良好,已顺利完成承台浇筑施工。

深水薄覆盖层区大型双壁钢围堰施工技术

以长沙香炉洲大桥索塔墩基础施工为依托,综合考虑桥址区的地质、水文、沿岸地形地貌、吊装能力等因素,对双壁钢围堰制造、下水、浮运、精确定位、着床等施工关键技术进行研究,提出竖向分节、水平成环接高、整体浮运、平台拉锚系统精确定位大型钢围堰施工工艺。工程实践证明,提出的深水薄覆盖层场域钢围堰精确定位施工成套技术是成功的,可为类似工程提供参考。

强涌潮区管袋围堰施工安全风险仿真研究

强涌潮区的水域环境复杂多变,这极大增加了管袋围堰施工安全管理的难度。为确定强涌潮区管袋围堰施工从清基到维护阶段的安全管控重点,首先利用系统理论过程分析法(STPA)对施工安全风险因素进行定性分析,从人员、物资、管理、技术、环境5个维度构建了强涌潮区管袋围堰施工安全风险指标体系;然后建立系统动力学(SD)演化模型,并运用网络层次分析法(ANP)确定各指标权重;最后结合工程实例进行模拟仿真。结果表明:随着工程推进以及对安全投入的逐步增加,管袋围堰施工安全风险水平呈现出先大幅上升,后逐步下降,最终趋于平缓的趋势;人员、物资是清基和吹填期影响施工安全的主要因素,而在排水和维护期,环境、管理是主要影响因素;人员、管理和环境这三因素对安全投入变化更为敏感。建议在施工过程中重视不同阶段之间的管控重点差异,及时转换管理策略并采取针对性措施以有效降低施工安全风险。

深中大桥东锚碇筑岛围堰基于淤泥强度动态增长的设计方法

深中通道深中大桥为主跨1 666 m的三跨钢箱梁悬索桥,其东锚碇为海中重力式锚碇,采用筑岛围堰方案施工。原筑岛围堰方案采用静态设计方法设计,采用“锁口钢管桩+工字型板桩+钢箱围箍”的组合式筑岛围堰方案。针对原方案存在的材料利用率低、结构设计尺寸偏大、结构之间受力不协调等缺点,在分析淤泥强度增长规律的基础上,提出基于淤泥强度动态增长的筑岛围堰设计方法(动态设计方法)。该方法首先确定不同施工阶段围堰支撑处土体弹簧刚度和平行钢丝索围箍等效弹性支撑刚度,然后利用响应面法建立各施工阶段自变量参数(钢管桩壁厚、钢管桩直径、围箍数量)与控制指标(钢管桩最大应力、桩顶最大位移、围箍最大应力)之间的映射关系;最后利用改进粒子群算法进行围堰结构设计参数优化。采用该动态设计方法进行设计,确定采用锁口钢管桩(直径2 000 mm、壁厚18 mm)+工字型板桩+平行钢丝索(7根,单根为184股?5 mm钢丝)柔性组合式筑岛围堰方案。采用有限元法计算静、动态设计方法下钢管桩最大应力,并与现场实测值比较。结果表明:动态设计方法下,围堰结构受力更合理,各构件应力水平更协调。

兴隆水利枢纽下游横向围堰缺口应急封堵工程施工技术研究

汉江兴隆水利枢纽下游横向围堰受多种因素影响,出现了164m长的缺口段,严重影响工程的安全运行,急需对防渗墙缺口段采取封堵的措施。文章以下横围堰防渗墙缺口段应急封堵施工为实例,对设计技术参数、水上抛填施工流程、抛填施工工艺以及工程的特点、重点、难点、应对措施等进行了分析。实践证明,应急封堵施工方案可行,效果明显,达到了预期的目标任务,对同类型水利工程施工具有一定的借鉴作用。

TRD工法在赣江尾闾围堰防渗工程中的应用

赣江下游尾闾综合整治工程4支枢纽采用TRD工法对防渗墙进行施工,并针对重难点区段调整了施工工艺,该做法克服了地质条件复杂、砂卵砾石地层厚度大、防渗墙深度大等不利因素的影响,施工效率高且安全环保,取得了良好的防渗效果。

海中筑岛柔性组合围堰结构受力与变形特性

为了解决海上地连墙建设中,海上施工平台结构施工周期长、造价高等难题,利用锁扣钢管桩与工字形板桩组合围堰进行海中筑岛,围堰外侧设置平行钢丝索进行柔性约束,形成海中“锁扣钢管桩+工字形板桩+平行钢丝索”的柔性组合围堰结构。以传统刚性围箍和无围箍组合围堰结构作为对照,根据现场监测数据,对柔性组合围堰结构受力与变形特性进行分析。结果表明:与常规刚性围箍结构相比,在同样吹填土压力荷载作用下,柔性围箍结构中桩身最大弯矩减小约50%;无围箍结构中桩顶最大水平位移过大;在不均匀堆载作用下,刚性围箍自身应力会发生突变,而柔性围箍始终受拉,应力均匀分布。监测结果表明,柔性组合围堰结构实测应力、变形与计算一致性良好。

复杂水力学条件下深水河道单壁钢围堰施工安全性:以清江河大桥1号承台钢围堰工程为例

目前针对单壁钢围堰施工过程荷载的取值,通常依靠现行规范中的线性荷载模式确定,无法真实反映受空间水力条件影响的围堰及承台施工受力情况。以清江河大桥单壁钢围堰工程为背景,综合考虑施工过程中围堰结构体系变化,提出了采用流体动力学与有限元相结合的改进荷载模式分析方法。将此方法与常规的基于现行规范荷载的有限元模拟方法进行对比,验证了该方法在复杂水力条件下对施工期单壁钢围堰结构受力安全的有效性。研究表明,在研究范围内,在混凝土受力方面,现有规范计算结果偏于不安全,其结果偏小约20%;而对于钢构件而言,位移结果比较接近,规范计算的环向次肋最大应力偏大约20%;利用大涡模拟(large eddy simulation,LES)湍流模型来模拟复杂河道水流条件,能够更好地反映空间复杂水流力对结构的影响。综上,研究成果有利于保障复杂水力条件下围堰结构施工安全,可为今后同类单壁钢围堰的设计和计算提供参考依据。

钢板桩围堰结构设计及稳定性分析

钢板桩围堰适用于深水、滩涂等复杂地质,对钢板桩围堰打桩及工作过程进行了稳定性分析。采用Fluent软件对不同工况下打桩过程进行流体动力学研究并计算其动载荷。并对钢板桩稳定性进行了校核。提出流体动力学和固体力学相结合的打桩过程稳定性分析方法。采用ANSYS屈曲分析外压载荷作用下围堰整体结构的稳定性。结果表明:动载荷受幂律指数、稠度系数及静载荷的综合影响,稠度系数与流体黏度呈线性关系,幂律指数体现了流体的非牛顿性,而不同载荷作用下流体黏度也会发生变化,需结合屈曲分析结果、打桩时间等综合选择适宜打桩力。采用特征值屈曲分析和非线性屈曲分析得到的围堰临界失稳应力较为接近,非线性屈曲分析考虑了材料的非线性,包含塑性变形成分,因此临界失稳应力更大。

深水高桩系梁新型单壁钢吊箱围堰施工关键技术研究

为确保安全、高效、经济地完成暮坪湘江特大桥深水高桩系梁施工,该文针对高桩系梁所在位置水位深、地层覆盖层浅的特点,结合项目实际情况,设计出一种新型单壁钢吊箱围堰来作为高桩系梁施工时的挡水与围护结构。通过在钢吊箱围堰底板上设置钢套管的创新设计,降低了壁板设计高度,节省了钢材投入量;在创新设计的基础上,优化封底施工工艺,区别于传统钢吊箱满封底施工工艺,新型单壁钢吊箱围堰仅需在钢套管内浇筑封底混凝土,在满足结构受力与体系稳定的前提下,大幅度减少了封底混凝土方量,节省了施工成本;通过在封底混凝土表层加焊劲板的方式,提升了整个结构体系的稳定性,进一步保障了水中作业安全。水中桩系梁施工效果较好,表明新型单壁钢吊箱围堰较适用于深水高桩系梁施工。

钢板桩围堰钓鱼法沉桩施工质量控制要点分析

钓鱼法沉桩是双排钢板桩围堰施工中的一种较为常见的施工工艺,利用已建成部分围堰作为施工作业平台,承受打桩设备及被起吊钢板桩的重量,在水中进行沉桩作业施工。在海河防潮闸除险加固工程下游围堰施工中,为了确保施工质量满足施工技术要求,认真分析了钢板桩围堰施工的质量控制要点,采用钓鱼法循环作业圆满完成施工任务,可为类似工程施工提供借鉴和参考。

碾盘山水利水电枢纽二期围堰防渗体系构建技术研究

为创造坝体干地施工条件及评价围堰防渗体系效果,本文以碾盘山水利水电枢纽二期工程左岸连接土坝为例,对新旧防渗墙接头处理进行优化设计,采用3种钻孔法对高喷墙的渗透系数进行试验检查与成果分析,通过水位观测及安全监测资料分析评价防渗体系整体防渗效果。实践表明本工程土石围堰防渗体系的防渗效果达到预期,可为其他类似工程提供借鉴与参考。

大兴寨水库工程枢纽围堰设计优化研究

大兴寨水库枢纽围堰初设为土石围堰,高喷防渗墙防渗。高喷防渗施工工期较长,围堰闭气耗时较长,为尽快进行基坑施工,针对河道地质情况,拟对围堰结构进行设计优化,通过开挖截水槽抛填黏土+填筑黏土心墙进行防渗,施工简单、工期短、可快速成型,提前进行基坑内抽水、开挖,为后期的混凝土施工预留足够的时差,通过测算,可提前30 d进行基坑施工,同时围堰拆除简单,可减少灌浆废水及建筑垃圾的产生,节能环保。

大兴寨水库工程枢纽围堰设计优化研究

大兴寨水库枢纽围堰初设为土石围堰,高喷防渗墙防渗,高喷防渗施工工期较长,围堰闭气耗时较长,为尽快进行基坑施工,针对河道地质情况,拟对围堰结构进行设计优化,通过开挖截水槽抛填黏土+填筑黏土心墙进行防渗,施工简单,工期短,可快速成型,提前进行基坑内抽水、开挖,为后期的混凝土施工预留足够的时差,通过测算,可提前30天进行基坑施工,同时围堰拆除简单,可减少灌浆废水及建筑垃圾的产生,节能环保。

某水库水位变化对库区围堰坝体边坡稳定性的影响

为查明水库围堰边坡设计的合理性及水位变化对边坡稳定性的影响,基于FLAC3D数值模拟软件,针对百色市某水库建立三维模型,模拟了围堰边坡在水位下降、水位上升和基坑排水3种情景下的变形情况,分析了水位变化对边坡稳定性的影响。结果表明,围堰边坡上游一、二级台阶及下游二级台阶区域易发生较大变形;库水位下降引起各监测点水平位移为40~230 mm、竖向位移为260~390 mm,库水位上升引起各监测点水平位移为60~360 mm、竖向位移约为150 mm,基坑排水引起各监测点水平位移为580~600 mm、竖向位移为21~57 mm,对围堰边坡变形的影响大小依次为基坑排水>库水位下降>库水位上升;边坡安全系数与水位变化呈正相关关系,安全系数增量随水位上升先增大后减小。研究结果为边坡设计和防护提供了理论依据。

丹江口水库特大桥钢-混凝土组合围堰施工技术

丹江口水库特大桥为主跨760 m双塔双索面部分地锚式混合梁斜拉桥,主墩采用整体式承台+大直径群桩基础,主墩承台平面为八边形,尺寸为48 m(横桥向)×26 m(顺桥向)×6.5 m(高),承台底部设置26根直径2.8 m钻孔灌注桩。为适应库区倾斜裸岩地形,降低施工难度及施工费用,主墩围堰采用下部混凝土挡墙围堰+上部单壁钢围堰的钢-混凝土组合围堰方案。下部混凝土挡墙围堰采用衡重式挡墙围堰及抗滑桩挡墙围堰,高3~11 m;上部单壁钢围堰分块设置,其长度与下部挡墙围堰匹配,高8 m。钢-混凝土组合围堰施工时,首先根据地形条件进行挡墙围堰分段,之后采用破碎锤开挖混凝土挡墙围堰基础;混凝土挡墙围堰采用分层、分块施工,顶部圈梁与挡墙围堰同步浇筑;上部单壁钢围堰采用加工厂预制+现场分块安装,并预留竖向型钢接长部分;最后进行单壁钢围堰底部及组合围堰山体连接处止水混凝土施工,完成钢-混凝土组合围堰施工。钢-混凝土组合围堰的应用,有效缩短了基础施工周期,降低了围堰施工难度及施工费用,经济合理,满足现场施工各项要求。

沱江特大桥钢板桩围堰及埋置式承台施工关键技术

金简仁快速路沱江特大桥全长963m,主桥采用空间曲线独塔扭索面斜拉桥。桥址区域覆盖层为卵石薄层,下卧层为高强度中风化粉砂岩和砂质泥岩。主墩承台为大体积混凝土结构,埋置于河床面以下。为克服传统围堰在此类工程条件下的施工难题,提出“钢板桩+岩壁”新型组合围堰的解决方案。为确保钢板桩嵌岩深度>10m且垂直度偏差≤0.5%,采用“全护筒跟进引孔”工艺;同时,为确保围堰锚固稳定性和不透水性,采用“回填砂注浆止水”工艺。主墩承台施工过程中采取综合温控技术措施保证了大体积混凝土浇筑质量。监测结果表明,围堰变形、内支撑应力、混凝土温差等控制指标均在合理范围内,实现了特大型桥梁基础施工安全、效率与质量保障。

复合过水围堰高效填筑技术

针对非洲的朱利叶斯·尼雷尔(Julius Nyerere)水电站大坝成功截流后,上游过水围堰建造期短、工程量大、施工要求高等难题,提出了一种复合过水围堰新型高效填筑技术,重点介绍了底部赶水混凝土浇筑、左岸堆石混凝土浇筑、下游预制挡块模板施工、上游黏土防渗层平起施工、主体胶凝砂砾石变态碾压施工5种高效填筑施工流程及关键技术。工程实践表明,该新型高效填筑技术大幅优化了施工组织与效率,最终在汛期来临之前安全、高效、优质地完成了过水围堰的修筑工作。