双壁钢围堰施工方案

一、工程概况及水文地质条件

洋山深水港区（一期工程）东海大桥工程，北起于南汇嘴，与待建的沪芦高速公路相连，南经崎山区列岛西北侧的小乌龟山、大乌龟山、颗珠山到达大桥终点小城子山进入洋山港区。线路总长约27395.5m，大桥的Ⅴ标段（主通航孔5跨斜拉桥）起点为18+219～19+049，全长0.83。详见“海上施工平台（主墩钢平台）施工方案”。

二、方案概述

5000吨级主通航孔每个主墩基础为38根Φ2500的钻孔灌注桩，主墩承台的平面尺寸为27.4×49.8m，高6m。为了进行钻孔灌注桩和承台的施工，必须搭设施工平台和钢套箱，因此，我们采用导管架和双壁钢围堰相结合的施工工艺（简称导管钢围堰），即将承台施工所需的钢套箱模板作成双壁钢围堰，钢围堰内壁的平面尺寸27.8×50.2m，外壁尺寸为33.8×54.2m，高12.8m，安装到位后钢围堰底标高为-4.00m（综合承台底标高-2.00m、承台底预留 0.5m的施工措施高度、钢围堰底仓高1.5m而得），顶标高为+8.80和钢平台的顶标高相同。周围采用导管架形式将钢围堰进行固定，这样既解决了钻孔灌注桩的临时施工平台，又解决了承台施工时的钢套箱模板。

导管钢围堰（包括上部结构），事先在江南造船厂制作完成后，用拖轮将导管钢围堰浮运到施工现场，进档就位后，打设锚固桩，锚固桩打设完成后，锚固桩与导管钢围堰焊接成整体，然后进行钢护筒的施打、钻孔灌注桩与承台的施工。

三、导管钢围堰的设计和制作

3.1导管钢围堰的设计

导管钢围堰由箱体、锚固桩及上部结构组成，导管钢围堰箱体在加工厂家完成整体制作（包括上部结构），同时在钢浮箱上布置发电机、焊机、水泵、4台锚机，4个带缆桩；钢围堰制作完成后浮运到现场就位后立即进行锚固桩的打设工作，并及时与导管连接成整体，而后进行钢护筒的振入工作，护筒振入到位后

及时与Φ2900导管连接成整体，完成整个施工平台，导管钢围堰的具体结构详见附图。为了便于运输及今后的施工，将导管钢围堰的箱体制作成密封的仓体结构，充分利用导管钢围堰本身产生的浮力。

导管钢围堰的设计对平台搭设、钢护筒振入、钻孔灌注桩施工及今后主墩承台施工等工作进行综合考虑:

a、导管钢围堰在钢护筒振入阶段导管钢围堰既作为施工平台,Φ2900导管又是Φ2700钢护筒的定位装置。

b、钻孔灌注桩施工时作为施工平台，在箱体内分隔成若干单元，作为今后钻孔灌注桩时的泥浆箱。

c、承台施工时作为主墩承台的模板及支撑结构。

导管钢围堰参照中国船级社《钢质海船入级与建造规范》（2001年版）设计、计算。导管钢围堰定位后对以下工况进行计算。

工况1 抛锚定位时浮箱自浮状态。

工况2 44根Φ1000钢管桩打入后强度计算（波浪按中浪取值）。

工况3 钢护筒打入后强度计算（波浪按20年一遇5.57m浪高取值），上部荷载42。

工况4 承台砼浇筑后强度计算。

工况5 体系转换后（未浇砼前）强度计算（波浪按5.57m浪高取值）上部荷载0.22。

3.2导管钢围堰的制作

3．2．1 制作场地的选择

导管钢围堰外形平面尺寸为54.24m（长）×42.4m（宽）×12.80（高）m，自重加甲板上设施共计约3000吨。导管钢围堰的制作场地应考虑将来导管钢围堰的运输，因此选择在上海江南造船厂的船坞制作。

3.2.2 总体制作方案

根据钢围堰的设计要求和结构特点，钢围堰在江南造船厂内1号船坞和3

钢围堰制造采用零件拼装，分段组装，船坞总装的工艺流程(见制作附图2)。板材下料后，首先在加工车间进行边缘加工、零件轧制、加工成型工作。然后根据车间施工布置转移到生产平台，安排合理的施工工装设施，进行分段拼装、焊接及分段检验。分段成型后转移到船坞，进行总段合拢。钢围堰整体施工完成后，进行最终检验，包括尺寸验收、焊接检验和密性试验。待检验合格后，出坞靠泊码头，安装附属设施。最后由驳船拖运出海，运输至施工现场。

3.2.3 放样、下料及加工

3.2.3.1放样

(1) 按照施工设计图纸和施工工艺的要求，采用计算机进行放样，以确定各个零部件的精确尺寸,确定钢管相贯线结构。

(2) 按放样尺寸，做出各种角度样板和下料样板。

(4) 绘制零件草图、编制数控程序和编套料图，绘制钢管相贯线图，供下料用。

3.2.3.2 下料

(1) 平直构件可采用门式切割下料，不规则板采用数控或半自动切割下料。

(2) 钢管相贯线采用相贯线切割机下料，也可采用样板手工下料。

3.2.3.3 加工

(1) φ2900直缝管下料加工边缘，每节一个单元在三芯辊轮上进行卷制成型，注意保证圆弧曲率。

(2) 相贯线采用相贯线切割机或手工火焰切割加工，需现场定尺的相贯线采用手工火焰切割。

(3) 压筋板数切下料后，进行翼缘轧制。

3.2.4 双层底分段制作

双层底分为14个分段，制作时可根据场地情况进行连体组装，一般可采用201-207作为一组，208-214作为另一组，分段之间采用搭焊方式临时固定，做到一个连体分段组之间无余量制作。首先制作平面胎架，以舱底板为基准进行正

造。骨材及桁材先焊于舱板上，以平面板单元形式进行分段组装，以提高装焊效率。φ2900导管需进行拼板成管形，导管长度方向以原材料宽度为基准尺寸进行划分，一般定2600宽度为一节。每节最多允许拼两条纵缝，注意节与节连接时纵缝应错开至少300。双层底分段制作完成后，分拆各个分段进行编号，划出对合线，注意不同组的分段应留有分段余量。运送至船坞或堆场，准备进行总装。

3.2.5艏艉分段制作

艏（艉）分段由于高度较高，宜于采用侧卧式制造。每段共有4个分段组成，可安排生产场地两个一组或四个一组进行连体制造。以F2（F64）水密舱为基准面铺设水平胎架，划出钢围堰纵中中心线。各个水密舱板、实肋板的骨材可在组装车间装焊形成板单元，分段组装均以板单元形式供货安装，对于φ1100导管及其连接板可以散件形式，在分段组装时提供。分段成型后注意应保留对合线，留出分段余量，待总装定位使用。

3.2.6舷侧分段制作

舷侧分段结构与艏艉分段类似。应注意舷侧分段与舷侧导管之间有穿管连接。制作时要保证分段中心线的定位。穿管位置及腹板位置可在分段制作时划出，留待总装时再开孔安装穿管。

3.2.7舷侧导管分段制作

舷侧导管与导管架结构较为相似，制作时可以L26为胎架基准面进行单榀管结构拼装，注意保证中心线位置。根据场地起重能力及总装吊运要求，可将导管结构分为4个分段，分段之间的连接管以散件提供，留待总装定位。注意散件两段相贯节点留有余量，现场用手工方式开出。

3.2.8甲板分段制作

上甲板共有20个分段组成，考虑到高度高结构软，采用反造法制造。下部导管可只留1500，余下长度到船坞进行散装。与双层底分段制作方法类似，各个分段之间以搭焊方式连接进行连体组装。一般按101-107、108-114、115117S、115117P分为四组制造。首先制作平面胎架，以上甲板为基准面首先定位，安装

甲板纵横骨架。定位φ1100、φ2900导管，注意导管定位应加斜撑撑住，防止歪斜。分段完成后进行划对合线、标记工作，注意保留分段余量，运送至堆场或船坞进行总装。

3.2.9船坞总装

根据钢围堰形体及硬档位置排放座墩，调整座墩高度保持同一水平。从艉到艏先安放双层底分段，切割分段余量后检验、焊接。安装双层底人孔盖、扶梯等附属设施。再顺序吊装尾部分段、两侧舷侧分段及首部分段。将F15、F51、L12、圆弧板、导管等散件吊装到位，定位检验及焊接。继续吊装两侧舷侧导管分段，散件固定安装。最后吊装上甲板分段，检验后焊接。安装甲板人孔盖、扶梯等附属设施，完成结构制造。

四、导管钢围堰的施工工艺

根据现场施工进度，导管钢围堰的施工顺序为：先进行335墩钢平台的钢围堰施工，然后进行336墩钢围堰施工。

4.1导管钢围堰的运输

导管钢围堰在船坞制作完成后，利用导管钢围堰本身的浮力拖运（钢围堰内不加水），用拖轮吊拖到施工现场，拖运前必须取得海事部门同意。

由于导管钢围堰尺寸较大，根据钢围堰设计要求可在中浪状态下拖运，为了保证运输安全，应选择在海况较好的天气进行导管钢围堰的拖运工作。

经计算导管钢围堰自浮工况下的吃水深度在2.16m左右,在1.5水流作用下，长边（54.0m）迎流时的水流力约为16t，短边（33.8m）迎流时的水流力约为10t。经计算，钢围堰在浮运状态时稳性衡准数31，符合要求。

4.2导管钢围堰的定位、安装

导管架钢围堰的定位、安装需浮吊协助。安装流程：

4.2.1导管架钢围堰的临时系泊

钢浮箱由拖轮拖到现场后由拖轮协助将钢围堰临时系泊在350t浮吊边上。若气象条件较差无法进行下一步工作则先将钢围堰单独锚泊，待天气好转后再系泊到浮吊边上。详见钢围堰临时系泊图。

4.2.2导管架钢围堰拖运及就位

a、限位装置的安装

为了能使钢围堰精确定位，事先在导管架平台的一侧（1#、3#导管架）安装限位装置（限位装置为双向限位），安装位置在导管架第二层水平支撑（+2.312），详见附图。

b、钢围堰的初定位

钢围堰初定位利用350t浮吊及“建基1502”工作船进行。

导管钢围堰拖运时机选在落潮期间，当流速小于1.0时进行钢围堰的浮运作业。通过绞动350t浮吊上的锚机，将钢围堰缓慢地推移到已安装好导管架平台的中间。详见附图。

C、注水下沉

钢围堰水平初定位完成后，用锚机临时系泊，然后进行注水下沉。打开钢围堰的进水阀门（进水量400-800立方/小时），使各进水仓进水，待钢围堰达到平衡时关闭进水阀门，继续用水泵往各进水仓加水，将钢围堰下沉3.7米后，使钢围堰浮在水中（此时钢围堰吃水5.86m，顶标高在平均高潮位+1.86时达到设计标高+8.80，需加水5757t，围堰内各进水仓的水深为5.03m）。详见附图。

d、钢围堰的精确定位并打桩

当钢围堰下沉到位后进行钢围堰的精确定位（调整平面位置和倾斜度，倾斜度的调整通过调节钢围堰壁内各密封仓的水量来进行）。绞动钢围堰上的锚机使钢围堰两角上的钢管桩分别紧贴1#、3#导管架平台上的限位装置，同时马上安装2#、4#导管架平台上的限位装置，将钢围堰的平面位置限制在四个限位中，竖直方向则可随着潮水的涨落而上下移动。安装2#、4#导管架平台上的限位装置时，同时进行锚固桩的插桩、打桩，详见附图。

锚固桩采用Φ1000、壁厚20，长度为47m的钢管桩。结构详见附图。

4.3.1钢管桩的制作、装船及运输

钢管桩由专业制作单位制作，长度均可一次性加工成47m，制作好的整根钢管桩在码头装船运至现场。

4.3.2钢管桩的施打

导管钢围堰注水下沉就位后，利用350t浮吊马上进行插桩、打桩，350t 浮吊插桩时机选择流速小于1.5时进行。全部钢管桩插桩、打桩工作由350t 浮吊完成。钢管桩施打先打一侧，然后浮吊移到另一侧施打。

4.3.3沉桩控制

画桩：用油漆在桩上每一米位置画上刻度线，桩顶最后一米每10厘米画线，以便记录最后贯入度。

钢管桩整根制作、整根吊装和打设，钢管桩顶标高为+9.30m，标高控制按±0～±50范围控制。

4.3.4钢围堰起浮进行标高调整并与桩连接

当钢围堰的固定桩全部打设完毕后，在钢管桩上烧焊限位牛腿，然后进行抽水起浮（钢围堰的起浮选择在高平潮前3小时进行），10个潜水泵同时抽水，抽水量为780吨，使钢围堰上浮0.5m后顶住钢管桩上的限位牛腿（在高平潮时产生最大浮力为780t），随即进行钢围堰和桩的焊接，焊接应多个工作面同时进行，争取在落潮前基本结束焊接工作；如果不能及时完成，则应随着潮位进行抽水，等全部焊接好后将钢围堰的进水阀门打开，使钢围堰里外连通。在钢围堰起浮的过程中，随时控制钢围堰内的水位，避免钢围堰产生过大的浮力。

4.4导管钢围堰与导管架平台的连接

锚固桩打设完成并与导管钢围堰连接完成后，进行导管钢围堰与导管架平台的连接及上部结构的安装工作。

钢护筒用厚16的钢板卷制而成，直径为2700，总长43m。钢护筒顶部和底部各1m范围用14厚钢板作加强箍（详见附图）。设计底标高为-33.70m，顶标高为+9.30m，入土约23米，竖向承载力为260t（考虑安全系数为2）。

钢护筒的防腐要求按照设计要求进行，钢护筒焊接要求必须符合二级焊缝的要求，制作完成后进行超声波探伤检测。

钢护筒运至施工现场后，质监人员须对钢护筒的直径、圆度和焊接质量进行验收，验收合格后方可进行施工。

用350t浮吊进行钢护筒的起吊和施打，护筒的施工应选在平流阶段进行，减少水流对护筒埋设的垂直度的影响。护筒施打前，根据导管钢围堰实际偏差在Φ2900导管内设限位装置以保证护筒位置及垂直度。

钢护筒打设采用350t浮吊靠钢围堰一侧全部打完的办法（最远时利用辅钩2，此时吊臂仰角55°、回转半径49.3m、扬程54.8m、吊重45.87t），每根护筒打设完成后，立即进行护筒与导管钢围堰的连接。

详见钻孔灌注桩施工方案

4.6钻孔灌注桩施工

详见钻孔灌注桩施工方案

4.7堵漏、抽水及体系转换

4.7.1堵漏

抽水前，在进行导管与钢护筒之间的堵漏工作，堵漏工作由潜水员水下作业。

Φ2700护筒与Φ2900导管之间的堵漏采用哈夫式抱箍与不分散细石膨胀混凝土相结合的施工工艺。

4.7.2抽水

抽水时在钢围堰侧壁内注水抵消钢围堰产生的部分浮力。

4.7.3体系转换

Φ2700护筒与Φ2900导管之间的堵漏工作完成后，在Φ2900导管底部圆周上割开八个30宽，高60的焊接孔，凿除导管与钢护筒之间的堵漏砼，用连接板与钢护筒和底板焊接，再用钢板使连接板与导管焊接，详见附图。完成体系转换后，即可按附图进行导管、钢护筒的割除，并凿除钻孔桩上部砼，进行承台施工。

4.8垫层与承台施工

1、体系转换完成后，在导管钢围堰箱内底板以上铺设35厚的砂层（标高为-2.50～-2.15），然后浇筑15厚的C10混凝土（标高为-2.15～-2.00）。

2、承台施工：另见承台施工方案

五、项目组织机构

六、质量保证措施

6.1质量控制目标

导管钢围堰加工平面尺寸控制精度±10。

导管钢围堰就位平面位置偏差按150控制。

沉桩过程中，桩尖按标高控制贯入度校核，锚固桩标高误差±0～±50。 钢平台横向承重主梁必须连续布置，节点按固端处理。钢平台所有的焊缝应满足设计要求，表面严禁有裂缝、夹碴、焊瘤、烧穿、弧坑、针状气孔和熔合性飞溅等缺陷。

6.2质量保证体系

严格按照9001体系文件及相关文件，实现质量目标。

测量放线应有放样和复核验收二道工序，内业计算亦由二人计算后校对复核。

工地专门设立质量管理小组，工地质量员负责对每个工序进行质量检查。

工程材料必须要有数量、质量、规格及材料检验报告（质量合格证书及产品合格证书）。

建立工地质量检查网络，制定质量检查制度，建立计量网络，定期对计量器具进行校验。

6.3质量保证措施

6.3.1测量控制点的建立及复测

1、导管钢围堰两侧导管架安装形成后，在每个导管架平台上设置两个测量控制点。

2、测量控制点位置设置醒目的标志，严禁任何物体碰撞控制点。

3、定期对测量控制点进行复核，每次的复核结果报技术部门备案。

4、测量控制点受碰撞后必须马上进行复核。

6.3.2导管钢围堰制作及安装

导管钢围堰加工平面尺寸控制精度±10。

导管钢围堰焊接用的焊条、焊剂、焊丝等焊接材料在施工前，按其说明书进行烘焙和存放。

导管钢围堰在加工时必须精确放样，由于在今后钢护筒振入施工时，φ2700钢护筒插入钢围堰φ2900导管内，因此在导管钢围堰加工制作时必须保证精度。

由于管钢围堰是承重结构，而且箱体又是密封的仓体，因此在加工制作时必须确保电焊质量，所有的焊缝均应符合设计要求，在各部件隐蔽前必须经加工方质量工程师认可并取得委托方驻厂代表同意。

导管钢围堰安装就位偏差应控制在150内。