淺水區(qū)域鋼圍堰氣囊滑行下水研究

永泰長榮

針對深水基礎(chǔ)鋼圍堰施工工藝，結(jié)合船舶氣囊下水工藝，就下水場地、氣囊系統(tǒng)、托盤布置等技術(shù)問題進行了分析和探討， 解決了鋼圍堰陸上拼裝下水技術(shù)問題。

關(guān)鍵詞：鋼圍堰，氣囊，滑行下水，施工工藝

工程簡介
某大橋主墩位于河道中，采用雙壁鋼圍堰施工，由于受地形限制，無法布置導(dǎo)向船，從而無法利用導(dǎo)向船提升架下沉底節(jié)鋼圍堰。所以需采用借助氣囊滑行方式帶動鋼圍堰下水。鋼圍堰
為矩形雙壁鋼圍堰，內(nèi)壁尺寸18 m×18 m，壁厚1．5 m，其中下水底節(jié)高3．65 m，總重130 t。鋼圍堰采用分塊加工運輸至現(xiàn)場，岸上拼裝。
2施工工藝原理
在臨近河流位置選擇一塊場地，進行填筑、夯實、硬化，用方木搭設(shè)拼裝平臺，在拼裝平臺上制作鋼圍堰滑動托盤，拼裝鋼圍堰底節(jié)；然后將氣囊塞入圍堰底部；安裝后錨繩；氣囊均勻充氣，頂升鋼圍堰系統(tǒng)，拆除拼裝平臺支墩；在后方用挖掘機推動鋼圍堰系統(tǒng)沿下水滑道前進；待鋼圍堰滑動出河岸時，前端采用機動駁船綁定提升，防止鋼圍堰前端掉頭；繼續(xù)頂推鋼圍堰，直至下水，形成自??；解除后端保險索；回收氣囊及圍堰加固鋼支撐；整體浮運至墩位，定位下沉。鋼圍堰氣囊下水原理示意圖見圖1。
3施工工藝流程
3．1
工藝流程
鋼圍堰氣囊下水施工工藝流程見圖2。
3．2操作要點
3．2．1
場地布置



第一步：施工準(zhǔn)備

第二步．頂推起滑
第四步：圍堰自浮
圖1鋼圍堰氣囊下水原理示意圖
鋼圍堰下水場地由三個部分組成，分別為鋼圍堰拼裝區(qū)、下水滑道區(qū)及圍堰自浮區(qū)。拼裝區(qū)場地必須平整，地基必須經(jīng)過碾壓夯實或硬化，防止因地基承載力不夠，導(dǎo)致地基沉降，引起鋼圍堰拼裝時發(fā)生變形。下水滑道區(qū)必須平順，無橫坡，寬度必須大于 氣囊布置寬度，且沿氣囊滑行方向呈1:20的坡度。下水坡道形式 見圖3。圍堰自浮區(qū)的水深大于鋼圍堰自浮所需的吃水深度，根 據(jù)鋼圍堰的重量及入水后可提供的浮力面積，按每立方米體積承 受 1t荷載的原則，計算出鋼圍堰自浮的吃水深度。如現(xiàn)場水深不 夠時，可用挖掘機進行修整，使自浮區(qū)的水深盡可能增大，防止圍 堰下水后由于水深較淺導(dǎo)致著床擱淺。


圖2 鋼圍堰氣囊下水施工工藝流程

圖3  鋼圍堰下水坡道
3.2.2   氣囊布置
鋼圍堰下水采用普通船用橡膠氣囊，壁厚為1cm, 長度為5m~
18m, 直徑為0.8m,1m,1.2m,1.5m,1.8m,2 m 等幾種規(guī)格。
1)氣囊的選擇。采用長8m, 直徑1.2 m 氣囊，單個φ1.2 m× φ1.2 m氣囊承載力見表1。
表1中1.2 m氣囊單個承載力技術(shù)參數(shù)

氣囊工作高度H/m	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	1.2
單個氣囊承載力/t	151	134	118	100	84	40
注：工作高度日為氣囊高度，承載力已考慮2倍安全系數(shù)

2)氣囊布置。鋼圍堰底節(jié)重量為130t, 考慮其他加固鋼板、 工字鋼、螺旋鋼管總量50t, 則總體下水重量G=180t, 氣囊工作  高度為1.2m時，單個氣囊承載力為40 t, 需要布置氣囊的數(shù)量 n=      8個，則氣囊的安全系數(shù)K:K=40n/C=40×8/180=1.78。   考慮圍堰底部氣囊會存在受力不均勻情況，在計算時，將單個氣囊受力 控制到40t, 選用8個氣囊仍然是安全可靠的。為確保施工順利 進行，另需配置2個備用氣囊。氣囊按間距5 m,分兩側(cè)對稱布置 于圍堰底，每側(cè)布置4個。要求氣囊兩側(cè)布置均勻，位置水平，且 單個氣囊受力點必須作用在氣囊中間，詳細(xì)布置見圖4。
3.2.3   附屬設(shè)置布置
1)鋼托盤。托盤采用工字鋼縱橫骨架結(jié)構(gòu)，在表面覆一塊 1 cm 厚的鋼板，保證鋼圍堰在下滑過程中，氣囊的工作面平整、傳 力均勻。事前需要對托盤進行如下處理：a.在鋼圍堰托盤鋼板邊 緣焊接普通鋼管，確保托盤邊緣平滑，不會切割損壞氣囊。b. 托  盤與鋼圍堰之間設(shè)置限位板，確保在鋼圍堰滑行過程中與托盤成 為整體，避免鋼圍堰與托盤發(fā)生相對滑動。c. 托盤與鋼圍堰之間 必須采用焊接連接，保證鋼圍堰整體入水后，經(jīng)切割才能使托盤 整體脫落，且必須保證連接點位于鋼圍堰自浮的水位線以上。
2)后拉纜及地錨。為控制鋼圍堰在下滑過程中的速度及方 向，需在鋼圍堰正后方設(shè)置“八字”后拉纜，后拉纜采用地錨、卷揚  機控制，另一端與鋼圍堰錨固耳板綁定。地錨采用埋入式鋼筋混  凝土地錨，位于鋼圍堰正后方10m~20m    處 。
3.2.4   鋼圍堰滑動下水
1)頂推起滑。鋼圍堰下水所有準(zhǔn)備工作就緒后，將氣囊進行  充氣，沿滑行道路對場地進行清理，拆除拼裝平臺臨時支撐。后  方采用2臺挖掘機頂推使鋼圍堰沿滑行道路緩慢前行，頂推時， 鋼圍堰受力點必須對稱，且同時受力，防止鋼圍堰因受力不均偏  離原設(shè)行徑方向。同時，進行過程中，需不斷拆除后方脫離氣囊，  補充至前方。2)船舶綁定。當(dāng)圍堰前端已經(jīng)懸空，氣囊已經(jīng)無法  提供足夠支撐力時，且前端入水的部分浮力遠遠不能承受整個鋼  圍堰的重量，此時采用一只足夠噸位(具體噸位根據(jù)鋼圍堰總量  決定)的機動駁船靠幫，先將機動駁船船艙內(nèi)注水壓重，然后將鋼  圍堰前端用鋼絲繩綁定于機動駁船將軍柱上，再抽出艙內(nèi)水，機  動駁船將提供較大浮力，將鋼圍堰前端完全提起，使鋼圍堰在前  進過程中始終保證前端不會掉頭、著床。3)氣囊、托盤回收。當(dāng)鋼  圍堰整體全部入水、形成自浮后，拆除后方地錨保險索，切割鋼圍堰   與托盤連接點，回收氣囊及鋼托盤。
4  結(jié) 語
受現(xiàn)場水深條件及地形限制，鋼圍堰無法采用常規(guī)的導(dǎo)向船 提升下水的方式。因地制宜結(jié)合大型船舶下水工藝，采用氣囊滾 動滑行下水的工藝，將鋼圍堰順利下放到水中，形成自浮。實踐 證明該施工工藝是成功的，既滿足了施工要求，又節(jié)約了時間，降 低了成本，降低了水上施工安全風(fēng)險。為復(fù)雜條件下深水基礎(chǔ)建 造技術(shù)提供了寶責(zé)施工經(jīng)驗，具有重要的借鑒意義。


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