钢管桩围堰的应用及稳定性分析

针对淮安枢纽二期扩建工程导航明渠中钢管桩围堰的整体稳定性、抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性进行了计算,得出围堰结构形式稳定安全的结论;阐述了钢管桩围堰施工工艺、流程、技术难点及应对措施,对同类围堰工程推广具有较强的借鉴意义。

深水泥岩条件下双壁钢围堰下沉就位施工技术

宁洛高速改扩建工程淮河特大桥22#墩围堰累计入水下沉34 m,嵌入河床19 m,且刃角位于泥岩地质中,在施工过程中受地质、汛期等多方面影响,围堰基坑开挖、下沉精准就位难度很大且工期紧张。设计了新型砼滚杠式限位导向,解决围堰下沉过程中的平面偏位控制难题;采用在吸泥管底部加装液压铰刀和搭设平台采取旋挖钻机钻挖取土的方法,攻克了圆砾土层和全风化泥岩层的水下开挖难题;合理调整内支撑安装顺序,优化安装工艺,极大的提高了施工效率。确保了22#墩围堰在预定工期内下沉到位并成功封底,为大挖深双壁钢围堰的基坑开挖、下沉就位施工提供了经验借鉴。

珠江入海口超深淤泥层大型围堰设计与施工

深江铁路洪奇沥水道公铁大桥主桥为主跨808 m的双塔双索面混凝土-钢箱桁混合组合梁斜拉桥。49号桥塔基础位于珠江入海口超深流塑状淤泥层地带,围堰最大开挖深度超过14 m,开挖方量达3.6万方。该围堰采用“锁口钢管桩围堰+干挖法施工”的工艺,围堰平面尺寸59.92 m×43.87 m,总高33 m,锁口钢管桩采用∅820 mm×14 mm钢管焊接而成,围堰内设3层内支撑,采用CT锁扣形式;计算结果显示围堰变形、应力、嵌固深度、抗倾覆和坑底抗隆起的验算结果均满足要求。施工过程中,锁口钢管桩现场接长,采用DZ180振动锤由围堰上游角桩开始分2个方向插打至下游对角管桩处合龙;围堰基坑采取快速干挖施工,随基坑开挖深度增加逐层整体下放安装圈梁并依次安装内支撑;采用围堰智能监测平台,对关键指标数据进行自动采集。采用以上技术实现了超深淤泥层大型锁口钢管桩围堰的干挖施工,大幅提高了工效,同时减少了泥浆污染。

海洋环境钢板桩围堰施工技术

随着我国在江河湖海中桥梁工程施工的广泛开展,深水基础施工工艺也日益趋于成熟稳定,海洋环境中桥梁基础及下部结构施工受潮汐环境影响较大,采取围堰等辅助措施是规避海水潮汐影响有效手段,以21 m长拉森Ⅳ型钢板桩围堰为例,对潮汐环境钢板桩围堰施工技术进行详细分析,结合青岛胶州湾海域水文地质条件,以青兰高速女姑口特大桥下部结构施工案例为依托,对钢板桩围堰施工技术的应用进行深入探讨。

渠江特大桥矮塔斜拉桥水中墩围堰施工方案优化

结合渠江特大桥矮塔斜拉桥水中墩施工,对围堰施工方案进行优化。创新的提出了“筑岛+锁扣桩围堰”施工技术方案。采用先施工筑岛平台,再施工锁扣钢管桩围堰,成功解决了水下施工难的问题,并成功解决了桥桩、锁扣桩围堰及栈桥不能同步施工的问题,有效缩短了施工工期;采用先引孔在插打锁扣钢管桩的施工工艺,解决了锁扣钢管桩插打入岩的难题。

深水桥梁基础锁扣钢管桩围堰应用技术

在深水桥梁基础施工中锁扣钢管桩围堰技术相比其他围堰在经济、安全、功效等方面更具优越性。文章以洪鹤大桥工程HHTJ3标项目为例,简要阐述锁扣钢管桩围堰施工技术设计、工艺及结构优化方案,提出施工关键技术应用措施,对围堰内支撑结构、围檩下放、钢管桩施打、围堰止水、围堰开挖等工艺进行分析,以期为相关工作者提供参考。

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。

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。

深水硬质岩嵌入式承台无封底施工关键技术

深水嵌入式承台基础施工中,需将泥面开挖至封底混凝土以下并对基底进行清理,以保证封底混凝土的高度和浇筑质量。对于地质条件良好的硬质岩,存在开挖困难、水下作业工期长、质量控制难、施工成本高等问题。该文依托重庆嘉华轨道专用桥主墩承台施工,采用理论分析、数值计算和工程实施验证相结合的方法,形成一种深水硬质岩嵌入式承台无封底施工技术。该施工技术,采用开挖壁体基槽并浇筑基槽混凝土的方式取代大体积封底混凝土,达到为承台施工提供干作业环境的目的,可将承台范围内基坑开挖由水下作业转为干作业,缩短水下开挖作业工期,节约水下混凝土用量,提高施工质量和施工效率,降低施工成本。

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。

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。

济阳黄河公铁两用特大桥施工关键技术

济阳黄河公铁两用特大桥主桥为(84+144+228+240+300+120+60)m非对称、多跨、不等高、矮塔钢桁梁斜拉桥,采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系。主梁采用N形双主桁、双层桥面布置,上层通行6车道公路,下层通行双线铁路。主墩桩基利用黄河枯水期采用大型旋挖钻机成孔,位于黄河主河槽的主墩承台采用锁口钢管桩围堰成套施工技术,其余主墩采用钢板桩围堰施工。主墩承台大体积混凝土结构采用自动测温及内部循环冷却水控制的智能化温度控制系统,承台混凝土未出现有害裂纹。钢桁梁利用门吊吊装杆件,设置墩旁托架和临时墩,采用双悬臂拼装+单侧悬臂拼装方式架设,结合钢塔两侧跨度不对称及跨黄河险工河段、施工条件受限等特点,通过定点精确配重+移动配重+索力调整,确保了钢桁梁线形满足设计要求、架设过程安全稳定。钢塔利用组合起重设备和定位工装分节组拼,钢横梁利用塔顶吊架整体提升,保证了钢塔安装精度。

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。

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。

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。

大型钢围堰结构对航道的影响及自身稳定性分析

为确保周围航道通行的安全以及桥梁施工安全,探究不同钢围堰结构对周围水流速度的影响以及钢围堰结构自身的稳定性。本文以椭圆度理论为基础,基于Fluent有限元软件,采用二阶迎风算法分析大型钢围堰结构对航道的影响以及钢围堰结构稳定性在水流中的影响。研究结果表明:相对椭圆度α=1的钢围堰对围堰周围水流的影响最小,对周围船只的航行影响最小;当α=0.33时,钢围堰既没有产生尾部卡门涡街也没有产生钢围堰两侧旋涡,对过往的船只以及桥体造成的影响最小;相对椭圆度α=0.33的钢围堰在受到最大压力的情况下,其围堰两侧所受到的拉力最小,相比其他3种类型的钢围堰稳定性最好。以上分析对维护航道通航安全有重要意义。

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。

兴联路大通道主航道桥主墩双壁钢围堰施工技术

兴联路大通道主航道桥为(165+380+165) m双塔双索面钢-混组合梁斜拉桥,主墩采用哑铃形承台,承台尺寸为62.5 m(横向)×22.6 m(纵向)×7.0 m(高),中间系梁宽11.4 m。其中,51号主墩承台顶、底高程分别为+18.0 m和+11.0 m,河床平均高程为+19.0 m,常水位为+29.8 m。主墩承台采用双壁钢套箱围堰方案施工,51号主墩围堰长66.3 m、宽26.4 m、高24.0 m,壁厚1.8 m,内设3层内支撑,封底混凝土厚3.0 m,围堰抽水水头高度约18.8 m。钢围堰加工前,采用模块化思路,将钢围堰整体竖向分3节、横向分20块;底节钢围堰带钢护筒群整体加工制作,利用2艘800 t浮吊整体吊装下水,利用3艘拖轮将钢围堰带钢护筒群整体浮运至桥位,依次进行水上钢围堰和钢护筒浮态接高;设置水平定位系统,钢围堰精确定位下沉着床,浇筑封底混凝土及隔舱混凝土。该桥承台施工中钢围堰未发生漏水情况,整体质量良好。

张靖皋长江大桥南航道桥南塔防撞方案研究

张靖皋长江大桥南航道桥为主跨2300 m的双塔双吊跨钢箱梁悬索桥,桥下船舶通航密度大、船舶平均吨位大、船舶碰撞概率高、南塔所受船撞力计算值大。经综合分析,传统被动防撞方案均不能很好满足南塔防撞要求,故提出采用锁口钢管桩围堰外挂软体护舷的新型防撞方案。该防撞方案通过在承台外围设锁口钢管桩围堰形成裙墙,在围堰外侧外挂软体护舷,并在围堰与承台之间空隙处填充耗能材料实现防撞及消能,裙墙同时兼作临时施工围水设施以及起到永久冲刷防护和船撞消能作用。为验证新型防撞装置的防撞效果并选择合适的耗能材料,进行船桥碰撞有限元分析。最终采用填充沙粒的新型防撞装置方案,该方案可削减36.68%南塔承台撞击力,防撞效果好。新型防撞方案施工简单,后期仅需对钢管桩作防腐处理,撞后便于修复,工程造价低。

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。