泰州大桥中塔沉井施工技术及质量控制

2020-05-22 10:01:33

大型悬索桥施工技术系列讲座 之

泰州长江大桥主桥中塔沉井

施工技术及质量控制

主讲人:叶建良

中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司 2013年06月

目录

➢工程概况 ➢中塔沉井施工重点、难点分析 ➢中塔沉井施工工艺介绍

➢中塔沉井施工质量控制要点

1.工程概况

1.1 工程概况

泰州长江公路大桥位于江苏省长江的中段,北接泰州市,南联镇江和常州市。主 桥桥跨布置为390+1080+1080+390m的三塔两跨悬索桥,主桥桥宽33m,设计车 速100km/h,全线长约62.088km。

1.工程概况

1.2、自然条件

 桥位地处长江下游感潮河段,江面宽约2.3Km。  墩位处平均水深17m。  据近10年来大通水文站流量统计:

(1)沉井着床枯水期最大流量25000 m3/s,平均最大流速 1.1 m/s; (2)沉井渡汛期, 20%保证率的设计洪水流量91000 m3/s,流速2.81 m/s。  土层从河床面以下依次为:细沙、粉沙、中粗沙及砂砾层,持力层为砂砾层。

 根据统计资料,桥址每年出现: 大风日(≥8级 ):11.9d 雾日:34.4d 雷暴日:32.3d

1.工程概况

1.3 中塔结构

中塔基础为水中沉井基础,沉井断面尺寸为58×44.4m,高76m,入土深度55.5 米,为世界入土深度最大的水中沉井基础。

沉井下部38m为钢混凝土结构,上部38m为混凝土结构。

2.中塔沉井施工重点、难点分析

1)中塔钢壳沉井是在岸边浅水区接高至38m后浮运至墩位处吸泥下沉的。由 于钢壳沉井高度达38m,体积庞大,加上受水文、气象、航运等综合因素影响, 沉井浮运的风险高、难度大;

2)由于墩位处水深、流急,沉井在着床及下沉过程中受水流、河床冲刷的影 响,使沉井精确定位着床难度大,加上水流引起的河床局部冲刷,更加大了沉井 在下沉过程中几何姿态控制的难度;

3)河床冲刷试验表明,在最大平均流速2.81m/s(墩位处汛期最大流速)水 流作用下,沉井局部冲刷深度达41m。为了确保沉井渡汛安全,沉井选择在2007 年枯水期进行定位着床,并须实现2008年6月底长江汛期前下沉至-60m安全渡汛 标高,工期紧、工序转换频繁,施工组织难度极大;

4)经过计算,沉井下沉到设计标高时下沉系数仍然较大,如果吸泥下沉到设 计高程后,再进行清基施工的话,一方面容易对沉井基底地层造成扰动,使地基 承载力降低,另一方面也可能因沉井下沉系数大而使沉井继续下沉,进而大大增 加了施工风险及后续工作的工作量。因此如何在沉井达到终沉前采取有效措施进 行预控,使沉井在保持良好空间几何姿态下沉到位的同时基底又满足竣工验收要 求,这是中塔沉井清基的最大难点。

3.中塔沉井施工工艺

★总体工艺流程(1)

首节8米高钢沉井浮运至临时锚地(07.8.18) 钢沉井接高至38米(07.11.05)

钢沉井定位、着床(07.12.01)

38米高钢沉井浮运(07.11.11)

3.中塔沉井施工工艺

★总体工艺流程(2)

浇注井壁混凝土(08.1.16)

沉井吸泥下沉(08.9.6)

沉井封底(08.10.01)

沉井砼接高(08.09.20)

3.中塔沉井施工工艺——沉井浮运

1)浮运方案设计

钢沉井在码头位置进行临时定位,采用2台200T大型浮吊分层接高至38米,再 浮运至中塔墩设计墩位处定位,吸泥下沉。根据中塔钢沉井的结构、尺寸特点及计算 的浮运阻力(980KN),结合客观环境条件,此次38米沉井浮运设备采用5艘拖轮 拖运,共计15200马力,另外配备3600HP拖轮1艘(扬州港拖轮)作为机动应急拖 轮。宁港1#、宁港2#、宁港3#、宁港8#轮均采用编绑形式,宁港9#轮为正顶, 扬州港拖轮作为机动应急拖轮在编队附近水域待命。

岸侧

宁港1#拖轮

宁港3#拖轮

上游

38m钢沉井

宁港9#拖轮

宁港2#拖轮

宁港8#拖轮

3.中塔沉井施工工艺——沉井浮运

2)现场浮运

根据施工水域11、12月份的潮位曲线图分析得出:在2007年11月11日高潮位 时,水位标高可以达到3.5米,再结合实际的河床地形测量结果,浮运路线位置水深 可以达到13-18米,符合沉井浮运吃水的要求,因此浮运时间定为11月11日。

11月11日早晨6:00左右,在施工水域水位达到高平潮时,割除钢沉井上下游 的临时锚缆,沉井编队从接高场地出发,开始浮运。浮运全程由测量船引航、护航船 护航、扬州港的1艘3600HP全回转拖轮协助。由于事先准备充分,浮运过程十分顺 利。在上午8:30时,钢沉井成功浮运到泰州大桥中塔墩设计墩位处与临时定位船连 接,随即开始进行转缆,在沉井上、下游主拉缆转换至沉井上后,拖轮散队离场,浮 运施工结束。

3.中塔沉井施工工艺——沉井定位

1)锚墩定位系统设计(1)

170米

170米

中塔沉井采用锚墩定位系统定位。相对于传统的定位船、导向船等定位系统, 锚墩定位系统具有刚度大、定位精度高、操作空间大、调缆方便等优点。钢沉井的 两个定位锚墩分别布置在中塔桥墩位桥轴线上下游170m处,每个锚墩平台上各布 置了12台卷扬机和相匹配的滑车组与分别与12根φ54锚缆相连,其中在沉井的上 下游正面各布置4根主缆和2根下拉缆,在沉井南北侧各布置6个8吨海军锚作为侧 拉缆边锚。由于沉井每根缆绳受力不同,根据拉缆的受力情况不同,采用不同型号 的卷扬机对拉缆进行调整。正面主拉缆采用两台同型号10吨(6#、7#)和两台 同型号8吨(5#、8#)卷扬机,下拉缆和边缆用同型号5吨卷扬机。

3.中塔沉井施工工艺——沉井定位

1)锚墩定位系统设计(2)

3.中塔沉井施工工艺——沉井定位

2)沉井初定位

钢沉井浮运到墩位处后,按照先后顺序把已经系在临时定位船的主拉缆、边缆 和下拉缆转到钢沉井系缆点上,并适当紧缆。钢沉井顺江向定位通过调整设置在上 下游的主缆缆力来控制,南北向定位通过调整沉井南北侧边锚缆绳缆力来控制,钢 沉井的垂直度通过调整下拉缆和主缆缆力来实现。转缆完成后,首先利用锚墩平台 上卷扬机系统调整上下游主拉缆缆力,进行顺江位置调整,然后利用南北两侧边锚 锚缆调整钢沉井横江位置。钢沉井就位时严格控制每根拉缆的索力,对上下游下拉 缆和上下游主缆缆绳进行监控,随时调整每根受力,使缆绳受力均匀。与此同时, 测量人员对沉井顶面高差作全面观测,若顶面高差过大应及时调整下拉缆和主缆, 将钢沉井调平。沉井初步定位完成后,收紧边锚缆、下拉缆及主缆。

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

1)沉井着床期河床冲刷试验研究(1)

根据泰州大桥中塔沉井施工期和钢沉井结构的特点,在中塔沉井施工前,采用 系列模型延伸法对沉井基础在着床期间可能流速条件下的局部冲刷问题进行研究。

沉井着床期河床冲刷模拟实验表明,随着沉井的下沉,河床的局部冲刷在加剧, 各种流速条件下沉井底口距离河床不同高度下的局部冲刷情况详见下表。

沉井下沉状态

沉井底部距床面高度 (m)

6

着床前

4

2

着床后

0

沉井迎水面行近流速(m/s)

0.80

1.00

1.20

无冲刷

无冲刷

无冲刷

﹤1.00

3.80

5.80

3.60

5.20

7.50

/

7.10

/

根据上表,河工试验又着重研究了沉井着床期沉井底口距离床面2m时的河床冲 刷情况,以便采取预偏及防护措施。

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

1)沉井着床期河床冲刷试验研究(2)

➢河工模型试验——沉井悬浮状态时河床局部冲刷

上 游 侧

上游侧

中断面

0

348000 -0.5

350000

352000

354000

356000 358000

360000

362000

364000

-1

-1.5

-2 -2.5

-3 -3.5

沉井下游侧设计端点

河床冲刷线

沉井上游侧设计端点

-4 X

沉井距河床2m时局部冲刷形态(V=0.80m/s)

Z

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

1)沉井着床期河床冲刷试验研究(3)水 流 方 向

➢河工模型试验——沉井悬浮状态时河床局部冲刷

100000

95000 90000 85000 80000

2 1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5 -4 -4.5 -5 -5.5

1 0 348000 -1 -2 -3 -4 -5 -6

中断 340面 000

345000

350000

355000

360000

0

5000

10000

15000

20000

365000

350000

352000

354000

356000

358000

360000

362000

364000

沉井距河床2m时局部冲X 刷形态(V=1.00m/s)

Z

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

1)沉井着床期河床冲刷试验研究水(4流)方 向

➢河工模型试验——沉井悬浮状态时河床局部冲刷 100000

95000 90000 85000

1.5 1 0.5 0 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 -3.5 -4 -4.5 -5 -5.5 -6 -6.5 -7 -7.5

0 348000

-1

80000

中断面

350000

352030400000354000345300506000 335508000000

360305500000 362003060003064000 365000

-2

0

5000

10000

15000

20000

-3

-4

-5

-6

-7 X

沉井距河床2m时局部冲刷形态(V=1.20m/s)

Z

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

2)沉井施工期河床的冲淤变化及防护措施试验(1)

➢河工模型试验——沉井着床后局部冲刷

不同流量条件下河床最大局部冲刷深度

试验 组号

1 2 3 4 5

6 7

流量 (m3/s) 12000

20000 30000 43000 65000 80000 91000

水深 (m) 16.10

16.46 17.00 18.30 19.30 20.10 20.63

流速 (m/s) 0.80

1.00 1.20 1.50 2.00 2.38 2.81

最大冲刷深度 (m) 4.1

6.6 9.20 13.8 23.10 31.70 41.00

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

2)沉井施工期河床的冲淤变化及防护措施试验(2)

在1.2m/s流速条件下沉井着床后,局部最大冲刷深度约10m

在2.81m/s流速条件下沉井着床后,局部最大冲刷深度大于40m

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

2)沉井施工期河床的冲淤变化及防护措施试验(3)

➢沉井渡汛防护预案

为确保沉井下沉过程中渡汛安全,要求沉井底口至冲刷面保持一定的安全深 度,为此,分析在不同时段条件下,河床的冲刷深度对应施工计划的下沉深度关 系,以确定河床防护的预案措施。

冲刷线与沉井底口标高关系历时曲线

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

2)沉井施工期河床的冲淤变化及防护措施试验(4)

➢沉井渡汛防护预案

15cm~30cm块石回填

沉井基础局部冲刷形态 (Q=65000m3/s,V=1.96m/s)

回填后沉井基础局部冲刷形态 (Q=91000m3/s ,V=2.81m/s)

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

3)沉井着床及施工期间河床冲刷状态及施工风险分析

① 若着床施工时的水流流速为0.8m/s,当沉井下沉至离河床面4m时,河床开始 发生冲刷,深度<1.0m;随着沉井底面离河床距离的减小及流速的加大,河床局部 冲刷逐步加剧,冲刷坑在上游沉井第一排隔舱下偏上游,到一定深度后趋向于稳定, 下游局部地区将有少量回淤现象;

② 当钢沉井第2、3、4排隔舱刃脚着床后,行径流速为1m/s时,沉井第1排隔舱 及上游最大冲刷深度为7.1m,下游逐渐淤积;行径流速为1.2m/s时,上游最大冲刷 深度将达到约10m;冲刷范围大致在距沉井中心线上游30m左右,下游70m左右,左右 两侧各50m左右;

③河工试验结果表明,在沉井下沉过程中流速超过1.2m/s时局部冲刷深度将超 过10m,在20%保证率的设计洪水条件下,其局部最大冲刷深度甚至超过40m。明显的 局部冲刷会严重危及沉井的安全与稳定,因此应在枯水期流速较小的时段进行沉井 着床,同时通过对注水、吸泥的动态调整来保证沉井的平稳下沉。汛期到来之前, 沉井必须下沉到最大冲刷线以下5m以上,方能确保沉井整个施工期的安全。

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

4)沉井着床施工——时机选择

着床时机选择原则:着床时段的水流流速小、流态稳定,且维持时间较长, 利于钢沉井的精确定位及下沉。

根据上述原则,钢沉井选择在枯水期下沉着床。通过对枯水期钢沉井所在 水域的潮汐特点及流速与水位的关系分析,桥位处涨潮历时3小时,退潮历时8 小时,流速最小期间对应的是在高平潮,流速变化率小,有利于沉井的精确定 位着床。因此,沉井着床时间选择在2007年11月30日左右时的高平潮时段着床, 并尽可能在一个高平潮时段完成着床施工

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

4)沉井着床施工——着床程序

沉井着床分三个阶段:全断面均匀注水下沉、下游刃脚着床后的不均匀注水下沉

和吸泥下沉至一定的稳定深度。

①全断面均匀注水下沉 初定位后的钢沉井吃水深度约11.6m,在低潮位时钢沉井刃脚与河床的净距约为 4.5m, 在高潮位时钢沉井刃脚与河床的净距约6m。注水前首先通过调整锚缆对钢沉井 进行首次精确定位,等沉井偏差在允许范围内后,在开始涨潮前2小时(即6:00-8: 00)开始对沉井提前注水。此阶段应对称均匀向沉井隔仓内注水,严格控制每个隔仓 内的水位高度。随着沉井的下沉,流水对上游河床的冲刷也逐渐加剧。当沉井下沉至 刃脚距河床面高为1.0m时,停止注水让上游河床充分冲刷。 由桥区枯水期的流速与水文关系图可知,高平潮时流速变化率小有利沉井着床。 故高平潮注水是沉井着床之前注水的关键。在高平潮注水前,先通过调整各根锚缆的 拉力对沉井进行第二次精确定位,等沉井偏差在允许范围内(10cm之内)后立刻开 始再次对沉井注水。此阶段注水要快速、对称、均匀,使沉井下游快速着床。这里要 特别强调一点的是:由于流水对上下游河床的冲刷不一样,上游冲刷大,下游冲刷小, 使得上下游河床标高不一样,下游高,上游低,故沉井是下游刃脚先着床,上游仍处 于悬空。此后,在下游主动土压力的作用下,沉井有往上游跑的趋势,故沉井着床前 精确定位时,应向下游预偏一定的距离,以满足最后的精度要求。预偏量应根据水文 条件及施工经验确定,本桥沉井预偏量控制在30cm左右。

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

4)沉井着床施工——着床程序

②下游刃脚着床后的不均匀注水下沉 前面已经提到,由于流水对上下游河 床的冲刷不一样,使得河床上、下游标高 不一致,沉井下游刃脚先着床,上游则悬 空。监控数据显示:沉井上游前沿河床标 高在-19.0m左右,沉井从上游第二排井孔 中心起至沉井下游范围保持在原河床14.0~-15.0m范围内,高差约为5m。为维 持沉井的水平和平面位置,此时需要通过 向沉井各个隔仓内不等量注水并在下游辅 助不对称吸泥来调整沉井平面高差。下游 隔舱要多注水以抵消下游河床对刃脚的支 承反力。此时监控单位要加强对河床地形、 沉井空间姿态和平面位置的测量并及时将 监控数据反馈给现场施工人员,以便指导 施工。

3.中塔沉井施工工艺——沉井着床

4)沉井着床施工——着床程序

③吸泥下沉至一定的稳定深度 等到沉井上游刃脚也接触河床,即沉井全断面着床后,应恢复全断面均匀注 水至一定高度,以增加沉井的重量。与此同时,上游隔舱也开始同步吸泥。要特别 注意的是,由于此时沉井刃脚入土深度还不深,故吸泥时要以中间吸泥形成大锅底 为原则,尽量避免对刃脚进行吸泥,以免造成翻砂。随着沉井入土深度的增加,沉 井在摩阻力和浮力的作用下逐渐趋于稳定。此时吸泥下沉效率也在逐渐降低,光靠 单纯的吸泥使沉井下沉已是十分有限,故当务之急是增加沉井的重量,即及时进行 隔舱内井壁砼的填注才有利于沉井的继续下沉。下沉越多,沉井的安全性越高。

3.中塔沉井施工工艺——沉井接高

混凝土沉井总高度为38m,施 工时采用大块翻模施工,根据沉井 结构,接高施工时分成7个节段,具 体的节段划分为: 6m+2×7m+6m+4.4m+1.6m+6m, 首节6m和两节7m高的节段结构尺 寸同钢沉井标准节段,往上 6m+4.4m高的节段结构尺寸较标准 节段向四周各加宽1m,顶部 1.6m+6m部分较6m+4.4m节段向四 周各加宽2.2m。每一节段又分三个 区反对称浇筑。

3.中塔沉井施工工艺——沉井吸泥下沉

➢ 下沉次数

沉井分四次下沉:第一次下沉在钢沉井夹壁砼浇筑完成后,此次吸泥下沉至30.6m,此时最高潮位+2.5,最小干舷高度4.9m;第二次下沉在砼沉井接高至51m 后,此次吸泥下沉至-42m,此时最高潮位+3.5,最小干舷高度5.5m;第三次下沉在 砼沉井接高至68.4m后,此次吸泥下沉至-60m,此时最高潮位+5.0,最小干舷高度 3.4m;第四次下沉在砼沉井接高至75.5m后,此次吸泥下沉至设计标高-70.0m。

3.中塔沉井施工工艺——沉井吸泥下沉

➢ 下沉工艺

中国苏通长江 大桥

核 心 主区跨1088米

中塔沉井下沉采用不排水吸泥下沉工艺,每个隔舱配备一套洗泥设备,共计12台 空气吸泥机,选用12台20m3/h空压机作为主要供气设备。吸泥取土过程中主要采用6 台20t小型井顶移动门架及4台中联T350塔吊作为主要起重设备,用于吸泥设备的移 动、提升等工作。

吸泥时,将沉井隔舱按照取土数量及位置划分为核心区和周边区。每次沉井吸 泥采取从核心区(中间两个舱)开始,形成大锅底,在逐步向周边扩展,而后扫吸周 边刃脚处,及时调整沉井的偏位和倾斜度,并注意随时处理平衡好沉井周边的主动土 压力。

3.中塔沉井施工工艺——沉井清基及封底

➢ 沉井清基(1)

由于中塔沉井很重,一吸泥就有下沉,所以不存在严格意义上了清基阶段。为 了确保沉井平稳下沉到位时,刃脚标高偏差离设计-70.0m的标高要求尽可能地小, 就必须将沉井终沉阶段的吸泥下沉与沉井清基结合起来同时进行。

1)从-60.0m的标高起,要加强沉井空间几何姿态的控制,包括平面位置、扭角 和垂直度。由于承台平面位置只能随沉井顶面位置的变化而变化,为了确保承台平面 位置满足设计要求,沉井顶面位置的误差要尽量减小。

2)确定合理的清基顺序和封底顺序。由于沉井封底面积大,全断面一次性封底 是不现实的,故中塔沉井采取了分区逐孔清基、封底的方案。通过研究分析最后确定 的清基顺序为:先清理中间两个井孔(Ⅰ型井孔),再清理周边六个井孔(Ⅱ型井 孔),最后清理沉井四角的四个井孔(Ⅲ型井孔),每次清理两个井孔,共分六次完 成清基、封底。

3)距离终沉标高2m 时,应减缓沉井吸泥下沉的速度,并根据封底顺序的要求, 逐渐加大核心区域的吸泥深度。在加强对基底测量检测的同时要分析吸泥和沉井下沉 的关系,即吸哪里,吸多少时沉井就下沉多少。为了严格控制每次的吸泥深度,现场 采取在吸泥管顶部用红油漆作好深度标记的方法,清基时,勤移动吸泥管以避免造成 局部冲吸深坑的形成。

3.中塔沉井施工工艺——沉井清基及封底

➢ 沉井清基(2)

4)在沉井吸泥下沉接近设计高程时,采取对中间两个井孔居中吸泥、相邻的 井孔采取靠外侧边缘缓慢吸泥下沉,随时对所吸井孔的基底标高用钢丝测绳进行探 测,调整吸泥位置。尽量创造使沉井平稳下沉到位时沉井中间两孔基本满足封底清 基要求,只需作沉井壁刷洗等简单处理就可以进行封底的理想条件。

5)由于中间隔墙的底面标高比刃脚的底面标高要高70cm,故在进行中间两孔 的封底作业时,为了防止封底混凝土流到周边井孔,在中间两孔清基完成之后,要 对周边井孔进行回填。周边井孔回填厚度以不使中间隔墙下砂土翻砂为原则计算确 定,中间井孔隔墙下砂土坡度按砂土的内摩擦角计算确定。

6)刃脚部位的清基要特别小心,要尽量采取在离刃脚一定距离的位置吸泥让 刃脚斜面上砂土自行坍塌的方法来清基,当刃脚斜面上土层不能自行坍塌或达不到 设计要求时,可用弯管吸泥机伸入坍塌面下清除,但一定要加强监测勤换点,绝不 允许吸泥管在同一点吸太长时间,以免吸穿而翻砂。

3.中塔沉井施工工艺——沉井清基及封底

➢ 沉井清基(3)

7)与封底混凝土接触部位的井壁清理,采用在潜水钻机上安装钢丝刷(具体 的改造办法是在潜水钻机的外面加一个钢套管,同时在钢套管上安装钢丝作为清理 刷)的方法进行清理,通过潜水钻机的转动带动钢丝刷对井壁附着物进行清理。

8)沉井清基标准:刃脚和井孔标高在-70m或-70m以下,要求每个井孔按约 1.5m间距测量一个点作为基底标高的竣工资料。清基完成之后要连续观测一段时间, 确定沉井确实终沉稳定之后方可开始封底作业。

3.中塔沉井施工工艺——沉井清基及封底

➢沉井封底

方案一:全断面清基、整体封底

方案二:分隔舱清基、封底

✓ 混凝土方量达19500m3 ,浇筑舱面1730m2 ;✓ 单次混凝土浇筑量较小;

✓ 终沉阶段全断面清基,沉井易发生突沉。 ✓ 有利于控制沉井终沉姿态,避免沉井突沉

3.中塔沉井施工工艺——沉井清基及封底

➢沉井封底

封底采用导管法,中央集料斗集中供 料,溜槽布料。通过计算,首批混凝土数量 为21.8m3,故中心集料斗容量定为21m3。 根据混凝土性能和沉井井孔构造情况,通过 分析计算,在各浇注分区的每个井孔内分别 布置4根φ325mm的导管,导管间距为7m (混凝土流动半径不小于4.5m),导管距 离井壁的距离为2.5m,导管底口距沉井底 部的距离为20cm。沉井封底混凝土总方量 为19501.1m3,配备2 艘水上拌和船“港渝 1 号” 和“应城和顺1508”,2 艘船实际生 产能力为150m³/h,其中最大一次封底浇注 方量为3518m3,可在35 小时内完成封底混 凝土浇筑。

4.中塔沉井施工质量控制要点

➢沉井浮运质量控制

1)浮运前的准备工作检查

①收集桥位处历年的气象和水文资料,特别是往年同期的气象和水文资料,通过 分析确定浮运最佳时机,并做好近期天气预报的跟踪记录;

②测量人员通过对河床的长期检测,确定最佳的浮运路线,并做好标记;

③将临时定位船在墩位处抛锚定位,并将各锚缆临时系挂在临时定位船上;

④根据沉井接高至38m时沉井的总重量、吃水深度及收集到的气象、水文资料等 对沉井浮运过程中的稳定性、浮运阻力进行计算,并确定浮运所需马力;

⑤召开由项目部、海事、轮舶公司等相关单位负责人参加的协调会,明确组织分 工、统一指挥等相关事宜。

4.中塔沉井施工质量控制要点

➢沉井浮运质量控制

2)浮运注意事项

①检查拖轮与沉井的连接质量。各拖轮应使用具有足够强度的缆绳系挂,每组 系缆采用双缆系带,即钢丝缆与尼龙缆并同时受力,注意出缆角度的合理性,系缆 与沉井摩擦和接触部位应包扎帆布,挂垫枕木,钢丝绳加涂黄油。

②在浮运及相关作业中,船队总指挥应位于钢结构沉井顶面便于了望的有利位 置处,并与现场海巡艇并交管中心保持有效的联系,各作业船舶之间及总指挥与各 作业船舶之间应保持通畅有效不间断的联系,听从总指挥的指令。

③为确保施工安全,在施工水域边界处(施工水域内)设警戒船或浮标警示, 防止误入施工水域船舶(尤其是失控船舶)撞击沉井编队或其它施工船舶。施工期 间保证至少有一艘拖轮(扬州港拖轮)处于待用状态,以便将误入施工水域的船舶及 时拖离危险区域。

4.中塔沉井施工质量控制要点

➢沉井定位、着床质量控制

1)锚墩定位系统施工质量控制 本桥中塔钢沉井的定位采用定位锚墩(中塔

墩施工完成后改造成防撞墩),锚墩对沉井的精 确定位起着至关只要的作用。因此,确保锚墩定 位系统施工质量是控制的一个重点。

4.中塔沉井施工质量控制要点

➢ 沉井定位、着床质量控制:

2)防止摆振

原因分析:钢沉井在未着床稳定之前,锚碇系统为柔性体系,在外力作用下,易

产生振动,这种振动称为摆振,是一种自激振动。沉井摆振是非常危险的,因此必

须采取有效措施来防止沉井的摆振。

止振措施:①采用刚度相对较大的锚

墩系统定位法进行施工,并对拉缆与钢沉

井的连接机构进行专门设计,避免影响下

沉及下沉过程中的各锚缆受力不均;②在

缆绳接头位置安装拉力检测仪和应力计,

并派专人随时观察检测每根锚缆的受力情

况,并根据实际情况作出相应的调整;③

加强和海事部门的联系,加强对过往船只

的管理,施工及其它过往船舶在通过沉井

施工区域时,必须减速缓行,防止船行波

造成沉井起摆。

4.中塔沉井施工质量控制要点

➢ 沉井定位、着床质量控制:

3)着床注意事项 沉井着床期河床冲刷模拟实验表明,随着沉井的下沉,河床的局部冲刷在加剧,

为确保沉井精确定位,顺利着床采取的控制措施有: ①选择流速相对较小、流速变化率小的高平潮时期进行着床作业; ②沉井定位着床时向下游预偏一定距离(本工程30cm左右),以满足上下游不

平衡土压力作用下的沉井向上游跑的趋势。 ③根据沉井着床的不同阶段采取不同的注水方式和吸泥方式,确保沉井平稳下沉。 ④采用GPS实时监控系统,在沉井着床及下沉过程当中对沉井的顶面高程、平面

位置、垂直度、扭转角度等几何姿态以及水下地形进行实时监测。通过数据分析, 及时调整沉井几何姿态,确保了沉井几何姿态全过程受控。

4.中塔沉井施工质量控制要点

➢ 沉井定位、着床质量控制:

4)沉井纠偏措施 ★平面偏位 钢沉井着床后,在未下沉到足够深度前,很容易发生沉井偏位的情况。沉井偏

位应及时纠正,尤其是下沉初期,沉井入泥深度越小纠正就越容易、纠正的速度也 越快。

①当沉井入土较浅且拉缆尚没解除时,可用如下方法纠正: 首先,收紧偏位反方向的下拉缆和水平拉缆或边缆;然后,通过在偏位侧的吸泥, 使沉井在缆索拉力的作用下,逐步向正确方向移动,直至偏差完全纠正。

②当沉井已入土一定深度且拉缆已经解除时,可用如下方法纠正: 若沉井偏向上游,则在沉井内上游一侧多吸泥,使沉井略微倾斜,呈下游高上 游低的状态,然后全断面吸泥,使沉井底口顺着倾斜轨道逐渐回归到轴线位置后再 在下游吸泥,将沉井摆正,此过程一般得重复多次进行。

4.中塔沉井施工质量控制要点

➢ 沉井定位、着床质量控制:

4)沉井纠偏措施 ★沉井扭转 沉井在着床时的扭转往往是因为:锚碇系统拉缆张拉力不均衡、斜向水流力的

作用等原因造成。 沉井的整个着床全过程,必须由测量进行动态监控,一旦出现沉井扭转,应立

即停止注水,并进行详细观测,确认沉井实际扭转方向及角度。沉井扭转角度较小 时,可通过张拉侧向拉缆进行纠正;沉井扭转角度较大时,应将沉井浮起后,重新 进行着床施工。

★沉井倾斜 沉井在着床时,如果加载不均衡、锚碇系统拉缆张拉力不均衡、河床不平整时, 很容易发生倾斜。沉井倾斜度不大时,可以通过对沉井刃脚局部吸泥进行纠正。纠 正困难时,还可利用沉井下拉缆进行辅助纠正。倾斜度较大时,应立即浮起,调整 沉井姿态后重新下沉着床。 沉井着床施工要杜绝倾斜度过大的情况出现,避免发生沉井沉没事故。造成沉 井着床时倾斜度过大的主要原因有:不平衡加载、河床不平整。因此,沉井下沉过 程中必须随时进行监控,及时调整各隔舱注水量,使沉井顶面保持水平;必要时可 在上游冲刷严重部位采取抛砂等河床防护措施。

4.中塔沉井施工质量控制要点

➢ 沉井吸泥下沉质量控制:

1)吸泥下沉注意事项 ①保持内外水头平衡。不排水下沉就是要在沉井下沉过程中,保持井内外水头

基本平衡,防止井内水头低于井外水头,从而避免引起井内涌砂等现象,避免引起 沉井偏位、倾斜等。由于冲吸法空气吸泥耗水量很大,吸泥过程中为了保持沉井内 外水位基本平衡,在沉井

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