王錦銘

摘要：本文主要結(jié)合了某高速標(biāo)段其中一大橋施工承臺的施工案例，主要介紹了鋼圍堰的主要技術(shù)特點和結(jié)構(gòu)形式，然后重點探討了鋼圍堰的主要施工和質(zhì)量控制等內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：鋼圍堰 橋梁承臺 施工 質(zhì)量控制

1.工程概況

某大橋是該高速公路工程建設(shè)項目中的一座特大型橋梁。大橋全長m，其中主橋為雙幅分離式五孔預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)--連續(xù)梁組合體系，鉆孔深度>100m；橋址處涌潮強度大，涌浪高。而汛期又受上游徑流影響，水流速度大。橋址位置工程地質(zhì)條件差異不大，共劃分為9個地質(zhì)層組，30個地質(zhì)層，從上而下依次為素填土、亞砂土、粉砂、淤泥質(zhì)亞粘土、亞粘土、圓礫、含粘土圓礫、角礫、砂巖、晶屑凝灰?guī)r等。軟土覆蓋層60m左右，基巖面標(biāo)高在-65m以下。

在此橋梁施工中，鋼圍堰的施工成了橋梁施工的關(guān)鍵工序之一。圍堰采用主墩承臺相適應(yīng)的雙壁鋼圍堰，壁厚為1.5m，圍堰頂標(biāo)高10.0m ，底標(biāo)高-16.0m，即總有26m，每個圍堰主要材料鋼板δ=8mm，約240t。鋼圍堰在鋼結(jié)構(gòu)加工場制作，將總高26m分為6層，首節(jié)高度為4.5m，在l00t左右，根據(jù)桅桿吊的起重量20t，現(xiàn)場拼裝可用2臺桅桿吊抬吊，將每一層分成8-12塊件，每一塊件約l0t的分塊原則，接縫距圍堰倒角50cm以上。鋼圍堰并在加工場內(nèi)試拼后，用汽車通過棧橋運至主墩平臺。

2.鋼圍堰

2.1 結(jié)構(gòu)形式和特點

鋼套箱圍堰按形狀可分為矩形(圓端形)和圓形，其中每種圍堰又有單壁、雙壁以及單雙壁組合式鋼圍堰。

圓形圍堰，由于在水壓力作用下，只產(chǎn)生環(huán)向軸力，可不設(shè)內(nèi)支撐，因此能夠提供足夠的施工空間，另外，由于其截面可以導(dǎo)流，因此抗水流能力強，它適用于流速較大的深水河流的低樁承臺的施工中。但是，由于承臺尺寸一般為矩形，因此，其封底的截面積較大，封底混凝土的量較大。

矩形或圓端形圍堰，可按承臺的尺寸形狀設(shè)計，減少了圍堰鋼壁的用鋼量以及封底混凝土的用量。但是由于該圍堰需加設(shè)內(nèi)支撐，給后續(xù)工程的施工帶來諸多不便。

另外，其抗水流沖擊能力和整體性較差，不宜在流速較大的河流中使用。單、雙壁的構(gòu)造主要是考慮鋼圍堰下沉的需要而設(shè)計，由于鋼圍堰重量輕，在需要人土較深的情況下僅靠自重難以下沉，需灌注配重混凝土，因此必須譯置雙壁結(jié)構(gòu);如果下沉較淺，借自重可以下沉，可設(shè)計為單壁結(jié)構(gòu)；如在滿足下沉需要的前提下，又要節(jié)省材料，可設(shè)計成單、雙壁組合式結(jié)構(gòu)。

鋼圍堰結(jié)構(gòu)形式的確定受多種因素的制約，如水文、地質(zhì)、起重設(shè)備等。平面形狀的確定主要受承臺平面尺寸的影響以及水深的影響。我們曾做過比較，當(dāng)承臺的平面尺寸長寬比小于1.5時，采用圓形圍堰更為合理，但水深大于15m的情況下，若采用矩形圍堰，需加設(shè)多層內(nèi)支撐，施工空間難以保證，同時也大大增加了鋼材的用量，此時采用圓形圍堰更為合理。

2.2 圍堰施工方式

基礎(chǔ)施工方案主要取決于當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)水文條件。從施工方面來看，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的施工有分為先下鋼圍堰后成樁和先成樁后下鋼圍堰兩種施工方案。

（1）先下鋼圍堰后施工鉆孔樁方案

優(yōu)點是鋼護(hù)筒厚度及長度減少易于準(zhǔn)確定位；節(jié)省鉆孔平臺鋼管樁鋼材也可節(jié)省加工焊接及施工樁的費用；節(jié)省鉆孔平臺的穩(wěn)定措施費等。

（2）先成樁后施工鋼圍堰方案

優(yōu)點是施工快，從施工鉆孔平臺鋼管樁、架設(shè)平臺至開鉆時間短；可降低鋼圍堰高度，節(jié)省工期，降低造價；減少雙壁鋼圍堰夾壁混凝土量；避免巖面高低不平時，鋼圍堰不規(guī)律的高低刃腳著巖難度；清除鉆渣難度減小；封底混凝土量可減少等。

3.鋼圍堰主要施工工藝

3.1 圍堰加工

為運輸方便，一般選擇船運比較方便的工廠進(jìn)行加工。為減少墩位處拼裝工作量，一般根據(jù)現(xiàn)場起重能力分節(jié)在工廠加工每節(jié)又需對稱分塊作成數(shù)個基本單元體，并應(yīng)編號，以便拼裝時對號入座。其加工順序為，先分單元在胎具上加工成型，然后在浮體上組拼。鋼圍堰底節(jié)拼裝工作，是在岸邊拼裝船上或在現(xiàn)場搭設(shè)平臺拼裝進(jìn)行的，將各基本單元體拼裝、焊成一個鋼結(jié)構(gòu)浮體。矩形圍堰由于較輕，一般是分塊加工次拼裝成型。

3.2 圍堰浮運

圍堰的浮運根據(jù)下沉的設(shè)備情況而定，如果采用大型浮吊下沉，可用平駁進(jìn)行浮運；如果采用組拼的龍門浮吊下沉，可直接用浮吊進(jìn)行浮運。

3.3 圍堰下沉

雙壁或單、雙壁組合式圍堰由于體積大，需在水中邊下沉邊接高。其施工順序為：將第一節(jié)放入水中在導(dǎo)向定位裝置作用下，利用雙壁所產(chǎn)生的浮力自浮于水中，底節(jié)雙壁鋼圍堰象船體一樣穩(wěn)定垂直地自浮于墩位處；然后接高第二節(jié)，灌水或混凝土下沉，再繼續(xù)接高下一節(jié)，直至圍堰全高。在圍堰上搭設(shè)吸泥平臺，布置吸泥機進(jìn)行下沉。圍堰設(shè)計時，雙壁間應(yīng)設(shè)隔倉，灌注時應(yīng)分倉對稱進(jìn)行，以防鋼圍堰的偏移。

3.4 圍堰內(nèi)填料施工

圍堰就位結(jié)束后，要在其內(nèi)填入一定高度的土料和濾層，填入的土料一般以粉質(zhì)黏土為宜，它相對于黏土較易破碎，倒入水中后不會產(chǎn)生多少空隙，有條件的還可以對土略加夯實，這樣對防滲是極為有利的，在土料填完平整后，在其上加30 cm厚的黃砂，最后填入30cm厚的碎石。土料填筑頂面的高釋根據(jù)承臺底立模的高度確定。在填料過程中，若圍內(nèi)水位上升太高，應(yīng)及時排除，以減少水位差，避免引起反穿孔，在整個濾層填完后，才可減低堰內(nèi)水位，否則也有可能引起穿孔。在承臺的施工過程中，仍要配置水泵進(jìn)行滲水排除，水泵的選擇根據(jù)滲流量來決定。

3.5 封底混凝土的施工

鋼圍堰沉至設(shè)計標(biāo)高，灌注封底混凝土之前，要求潛水員用高壓水槍進(jìn)行清理，整平河床面，同時，為了保證封底混凝土與樁身、箱壁的良好結(jié)合，達(dá)到止水效果，潛水員應(yīng)用高壓水槍將樁身和箱壁上附著的泥漿沖洗干凈。

封底混凝土施工采用垂直導(dǎo)管法。水下混凝土靠自身流動性向四周攤開。導(dǎo)管一般采用Φ300mm無縫管，頂部設(shè)漏斗，導(dǎo)管數(shù)量根據(jù)鋼圍堰內(nèi)凈空面積確定。混凝土一般由岸上拌合站或大型拌合船供應(yīng)，泵送至澆注位置。

3.6 鋼圍堰拆除

承臺混凝土澆筑后，根據(jù)氣溫等條件使承臺承載力達(dá)到承載自重，即可進(jìn)行拆卸，拆卸時為減少摩擦力，可以先用高壓泵將圍堰內(nèi)外側(cè)土沖動，并在潛水員水下切割幫助下用吊裝工具，將圍堰吊起，移出現(xiàn)場即可完成。

4.質(zhì)量控制探討

（1）制造鋼圍堰的鋼料、焊條、焊絲、焊劑等主要材料均應(yīng)符合設(shè)計文件和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求并附有出廠合格證，必要時應(yīng)作力學(xué)、化學(xué)及可焊性試驗；

（2）改變材料型號、尺寸時，必須經(jīng)過技術(shù)負(fù)責(zé)人批準(zhǔn)并有設(shè)計單位出具變更設(shè)計文件后方可變更；

（3）對焊接的要求、焊縫的檢查等技術(shù)要求應(yīng)滿足規(guī)范TBJ212-81有關(guān)的要求，焊縫尺寸除滿足設(shè)計要求外，還應(yīng)在焊縫處涂煤油作水密檢查，若煤油滲到反面，則應(yīng)將該處焊縫鏟除，重新按規(guī)定復(fù)焊后，仍需作水密試驗，合格后方可使用。

（4）拼裝好的鋼圍堰外形尺寸應(yīng)與設(shè)計相符，每節(jié)直徑允許誤差：頂面±20mm，底面為-20mm，井箱寬度允許誤差：±lmm；

（5）圍堰下沉至設(shè)計高程后其位置的允許偏差應(yīng)滿足以下要求：傾斜率不大于1%。底面和頂面中心在橋墩縱、橫向的偏差不得大于H/100+0.25m（式中H為圍堰高度）。

結(jié)語

雙壁鋼圍堰是深水基礎(chǔ)施工的常用方案，具體有先下鋼圍堰后施工鉆孔樁和先成樁后施工鋼圍堰兩種方案可供選擇。鋼圍堰施工中難點是圍堰下沉，一般要求江河洪水期到來前圍堰要下沉至設(shè)計高程，并完成澆注封底混凝土，以保證圍堰安全渡洪。◆

參考文獻(xiàn)：

1.孫英學(xué)，陳志堅，冉昌國．大型鋼吊箱封底混凝土與鋼護(hù)筒共同作用研究.河海大學(xué)學(xué)報.2005.33(5)

2.周水興，何兆益，鄒毅松.路橋施工計算手冊.北京：人民交通出版社.2002

3.劉自明.橋梁深水基礎(chǔ).人民交通出版社.第1版.

作者單位：湖南省招商建筑工程有限公司