摘 要：結(jié)合工程實(shí)踐，針對(duì)雙壁鋼圍堰的施工技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，并就就圍堰的拼裝、起吊、下沉定位等幾個(gè)方面，論述了橋梁深水基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰的施工技術(shù)。闡述了施工中的注意事項(xiàng)，指出了施工中的技術(shù)難點(diǎn)和解決措施。

關(guān)鍵詞：深水基礎(chǔ)；雙壁鋼圍堰；施工工藝

引 言：

雙壁鋼圍堰一般用以配合深水中的大直徑鉆孔群樁基礎(chǔ)施工，雙壁鋼圍堰法修筑基礎(chǔ)即為浮式（著床型與非著床型）沉井加鉆孔基礎(chǔ)，鋼沉井只起施工圍堰的作用，不參與主體結(jié)構(gòu)受力、其基底不采取大面積清理基底淤泥方式，而是鉆孔嵌入巖石。浮式鋼沉井浮運(yùn)就位時(shí)，不是在沉井內(nèi)加設(shè)鋼氣筒壓氣排水來(lái)增加浮力，而是將中空的井壁向上延伸來(lái)增加浮力。同時(shí)不設(shè)隔墻，由于從下至上均為雙壁結(jié)構(gòu)，且中空的雙壁較厚，空艙內(nèi)壁有水平桁架支撐，其剛度較大、強(qiáng)度較高，能夠抵抗很大的水頭差，一般在30米以上，鋼板樁在20米以下。能夠承受較大的壓力，能夠承受洪水沖擊。圍堰內(nèi)無(wú)支撐體系，工作面開(kāi)闊，吸泥下沉、清基鉆孔、灌注水下混凝土均很方便。

1 工程概述

某大橋跨越，全長(zhǎng)1620，主橋?yàn)殡p塔中央索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋。橋址處江水面寬1020m 左右，平均水深9m ，最大水深約19 m 。設(shè)計(jì)水位12m ，最高通航水位8.10 m ，常水位5.0 m ，河床最深高程-10.90 m 。沿河床面從上向下巖性為淤泥質(zhì)亞黏土、細(xì)砂、粗砂、卵石土、漂石。

2 深水承臺(tái)雙壁鋼圍堰施工總體方案

某大橋主墩承臺(tái)為圓形結(jié)構(gòu)，直徑Φ22m ，高5.5m ，封底混凝土厚2.5m 。承臺(tái)頂面標(biāo)高-2.0m ，底面標(biāo)高-7.5m ，施工常水位+5.0m 。

主墩承臺(tái)采用雙壁鋼圍堰施工，雙壁鋼圍堰內(nèi)徑22.2m ，外徑24.6m ，雙壁間距1.2m 。圍堰總高度20.2m ，豎向分為3 節(jié)，底節(jié)高10m，中節(jié)高8m，頂節(jié)高2.2m，其中頂節(jié)為單壁結(jié)構(gòu)。每一節(jié)沿圓周方向平均分成20 塊，每2 塊組成1個(gè)隔倉(cāng)，共設(shè)10個(gè)隔倉(cāng)。底節(jié)在平臺(tái)上拼裝成整體，澆筑刃腳混凝土后起吊下放入水，懸浮狀態(tài)下拼裝中節(jié)及頂節(jié)，注水下沉著床，圍堰內(nèi)吸泥并澆筑隔倉(cāng)混凝土壓重下沉就位，澆筑封底混凝土，抽水后進(jìn)行承臺(tái)施工。主墩雙壁鋼圍堰施工如圖1所示。

圖1 主墩承臺(tái)施工雙壁鋼圍堰

3 深水承臺(tái)雙壁鋼圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)構(gòu)造

雙壁鋼圍堰內(nèi)外壁之間采用桁架支撐，圍堰壁板根據(jù)部位不同分別采用5mm和6mm厚鋼板，刃角鋼板用10mm厚鋼板，以確保圍堰的整體剛度。壁板豎肋一般位置分別采用∠56×5×36 和∠63×6×40 不等邊角鋼；在圍堰倉(cāng)壁內(nèi)混凝土頂面附近位置為∠100×6×63，壁板橫肋采用厚10mm和12mm的鋼板圓環(huán)；內(nèi)外壁間水平撐采用∠63×6×63角鋼。

3.2 雙壁鋼圍堰拼裝

雙壁鋼圍堰由工廠加工，為方便運(yùn)輸，將雙壁鋼圍堰徑向20 等分成3.86m寬圓弧形圍堰單元，由平板汽車(chē)通過(guò)棧橋運(yùn)輸至墩位拼裝平臺(tái)，由跨墩門(mén)吊起吊組拼焊接。

3.2.1 拼裝平臺(tái)的搭設(shè)

拼裝平臺(tái)利用原鉆孔平臺(tái)及鉆孔樁鋼護(hù)筒，護(hù)筒牛腿上擺放型鋼分配梁，在分配梁頂鋪設(shè)腳手板，沿圍堰刃腳圓周鋪設(shè)花紋鋼板，調(diào)整花紋鋼板使其頂面標(biāo)高一致。某大橋雙壁鋼圍堰拼裝示意圖如圖2 所示。

圖2 大橋雙壁鋼圍堰拼裝示意

3.2.2 雙壁鋼圍堰的拼裝

首先在拼裝平臺(tái)上放出圍堰刃腳外圍輪廓線，并用油漆將每一節(jié)段圍堰邊線位置標(biāo)出，將第一塊圍堰作為基準(zhǔn)節(jié)，其余節(jié)段拼裝時(shí)沿基準(zhǔn)節(jié)段對(duì)稱向兩側(cè)推進(jìn)。拼裝時(shí)利用30t門(mén)吊起吊基準(zhǔn)節(jié)至規(guī)定輪廓線位置，調(diào)整其垂直度<1% ，頂部?jī)啥烁卟?lt;2m m ，利用臨時(shí)支撐將基準(zhǔn)節(jié)與拼拼平臺(tái)焊接固定后，進(jìn)行后續(xù)節(jié)段鋼圍堰拼裝。

3.2.3 拼接縫的焊接

兩片底節(jié)鋼圍堰立起后按拼裝位置放好，根據(jù)對(duì)接情況劃線割除對(duì)接多余鋼板，調(diào)整變形內(nèi)外壁板，操作時(shí)要邊拼裝、邊調(diào)整，待全部點(diǎn)焊成型后，方可全面焊接。

3.2.4 接縫的檢查

所有拼接焊縫抽樣50 % 進(jìn)行超聲檢測(cè)，100 % 進(jìn)行煤油滲透試驗(yàn)檢驗(yàn)，在焊縫正面用石灰水刷成白色，背面涂刷煤油，觀察其滲透情況。若有煤油滲至正面，則將該處焊縫鏟除，重新按規(guī)定復(fù)焊。

3.2.5 刃腳混凝土的澆筑

底節(jié)圍堰在平臺(tái)上拼裝完成后，經(jīng)檢驗(yàn)合格，在隔倉(cāng)內(nèi)澆筑刃腳混凝土。

3.2.6 水密試驗(yàn)

刃腳混凝土澆筑完成后，須在圍堰隔艙內(nèi)注水，進(jìn)行水密試驗(yàn)，以檢驗(yàn)圍堰拼縫及隔倉(cāng)是否漏水，同時(shí)檢查圍堰內(nèi)壁承壓能力。

3.3 雙壁鋼圍堰起吊下放技術(shù)

第一節(jié)雙壁鋼圍堰自重157t，采用千斤頂+吊桿下放。

3.3.1 起吊系統(tǒng)的設(shè)置

起吊系統(tǒng)由承重鋼護(hù)筒、起吊大梁、穿心式千斤頂、吊桿組成。起吊大梁為3 根HN600×200型鋼梁拼為一組，型鋼中間設(shè)240mm縫隙，以利于吊桿穿過(guò)。2 組型鋼梁擺放在鋼護(hù)筒頂面并與鋼護(hù)筒焊接固定牢固，起吊分配梁懸臂伸出鋼護(hù)筒，在分配梁頂正對(duì)雙壁鋼圍堰雙壁中心處設(shè)穿心式千斤頂，雙壁鋼圍堰內(nèi)外壁設(shè)吊點(diǎn)，吊點(diǎn)內(nèi)穿32 精軋螺紋鋼吊桿，吊桿頂部與起吊分配梁頂扁擔(dān)梁相連，利用千斤頂起頂扁擔(dān)梁逐步松吊桿下放，如圖3 所示。

圖3 雙壁鋼圍堰起吊下放系統(tǒng)

3.3.2 起吊過(guò)程控制

千斤頂+吊桿起吊下放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，下放時(shí)操作人員位于起吊大梁上開(kāi)動(dòng)油泵，千斤頂頂升吊桿下放，下放時(shí)須在吊桿上做好刻度標(biāo)記，控制4點(diǎn)同步下放，使各吊點(diǎn)受力均勻。

3.3.3 拼裝平臺(tái)的拆除及圍堰下放入水

底節(jié)圍堰吊離拼裝平臺(tái)后，利用門(mén)吊拆除圍堰拼裝拼臺(tái)大梁，利用圍堰下放系統(tǒng)將圍堰下放入水。

3.3.4 底節(jié)懸浮狀態(tài)下拼裝頂節(jié)圍堰

底節(jié)圍堰入水后，處于懸浮狀態(tài)，在此狀態(tài)下接高圍堰存在以下困難：（1）荷載分布不均時(shí)容易傾斜，不利于控制圍堰垂直度；（2）受外界因素干擾較大，如水流影響，來(lái)往船只掀起的波浪影響，風(fēng)力作用等。施工過(guò)程中主要采取以下措施來(lái)應(yīng)對(duì)：對(duì)稱拼裝頂節(jié)圍堰節(jié)段；通過(guò)對(duì)底節(jié)圍堰隔艙內(nèi)注水或者抽水來(lái)保持底節(jié)圍堰頂口水平；在圍堰四周鋼護(hù)筒上設(shè)置定位導(dǎo)向，以減少水流、波浪、風(fēng)力對(duì)圍堰造成的晃動(dòng)。

3.4 雙壁鋼圍堰下沉及精確定位技術(shù)

3.4.1 鋼圍堰下沉前的準(zhǔn)備工作

（1）河床復(fù)測(cè)。

下放前仔細(xì)測(cè)量圍堰井壁內(nèi)外的河床標(biāo)高，做好記錄并繪制出河床等高線圖及上、下游剖面圖。目的是掌握圍堰刃腳范圍內(nèi)河床的高差情況，以便采取措施，防止圍堰著床后傾斜過(guò)大，造成偏位過(guò)大。

（2）河床初步整平。

根據(jù)河床實(shí)測(cè)標(biāo)高情況結(jié)合河床等高線圖及上、下游剖面圖，對(duì)河床高程較高部位進(jìn)行吸泥清淤，對(duì)圍堰四周高差較大處進(jìn)行初步整平。

3.4.2 圍堰在水中下沉

圍堰在水中的下沉只需通過(guò)對(duì)圍堰隔艙內(nèi)注水即可實(shí)現(xiàn)，圍堰注水時(shí)須對(duì)稱加水，防止圍堰傾斜。注水下沉的同時(shí)，要勤測(cè)量河床面標(biāo)高，計(jì)算圍堰刃腳距河床距離，根據(jù)河床標(biāo)高最新資料，確定著床對(duì)策，若上、下游高差過(guò)大，可在圍堰上游一定范圍內(nèi)拋一定數(shù)量大小均勻的碎石，以減小局部沖刷，使河床面較為平整，以利于圍堰順利著床，必要時(shí)局部吸泥或射水。

當(dāng)圍堰刃腳距河床0.5m 時(shí)，暫停注水下放，對(duì)圍堰進(jìn)行精確測(cè)量定位后，快速注水入床。

3.4.3 圍堰在覆蓋層中的下沉

圍堰在覆蓋層中下沉是通過(guò)對(duì)圍堰內(nèi)除土以及在圍堰雙壁間澆筑艙內(nèi)混凝土壓重來(lái)實(shí)現(xiàn)。在覆蓋層中下沉的阻力來(lái)自兩個(gè)方面，一是刃尖下土的阻力，二是圍堰外壁與土層間的摩擦力。施工時(shí)通過(guò)2 臺(tái)300mm空氣吸泥機(jī)對(duì)圍堰內(nèi)吸泥取土來(lái)消除或減少刃尖下的正面阻力，通過(guò)在圍堰雙壁間澆筑艙內(nèi)混凝土壓重來(lái)克服外壁與土層間摩擦力。

圍堰在覆蓋層中下沉應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。（1）勤對(duì)圍內(nèi)河床進(jìn)行測(cè)量，掌握圍堰內(nèi)河床標(biāo)高情況，以便確定吸泥位置。若盲目對(duì)一個(gè)位置一直吸泥，容易造成圍堰傾斜、偏位，給后期調(diào)整帶來(lái)困難。（2）勤對(duì)圍堰外河床進(jìn)行測(cè)量，掌握圍堰外河床沖刷情況，以確定圍堰刃腳入土情況，若上游圍堰外沖刷過(guò)大，下游淤積過(guò)厚，會(huì)使圍堰下游側(cè)刃腳阻力變大，容造成圍堰傾斜，此時(shí)須通過(guò)對(duì)下游隔艙內(nèi)注水或?qū)呱嫌螔佁钌按姆椒▉?lái)保持圍堰均勻下沉。（3）勤對(duì)圍堰頂標(biāo)高及偏位進(jìn)行觀測(cè)，掌握圍堰下沉及偏位情況，以確定吸泥部位，調(diào)整吸泥方向。（4）勤測(cè)量圍堰內(nèi)、外水位，掌握圍堰內(nèi)外水頭差情況，及時(shí)對(duì)圍堰內(nèi)補(bǔ)水，保證圍堰內(nèi)水位不低于圍堰外水位，避免翻砂現(xiàn)象發(fā)生。

3.4.4 雙壁鋼圍堰精確定位技術(shù)

（1）圍堰著床前精確定位。

圍堰著床之前，需要對(duì)圍堰進(jìn)行精確定位，其定位采用設(shè)置導(dǎo)向裝置來(lái)進(jìn)行，由于該圍堰阻水面積較大，水流對(duì)圍堰作用力很大，若導(dǎo)向裝置設(shè)置不合理，極易造成圍堰下沉?xí)r的偏位。原設(shè)計(jì)方案導(dǎo)向裝置設(shè)在雙壁圍堰中間，上下設(shè)2 層，與4根鋼護(hù)筒成點(diǎn)接觸，存在以下缺點(diǎn)：該導(dǎo)向焊在圍堰上，圍堰內(nèi)壁厚6mm，導(dǎo)向受力后容易將內(nèi)壁頂壞，造成隔倉(cāng)進(jìn)水；導(dǎo)向作用在護(hù)筒上只是一個(gè)點(diǎn)，容易將護(hù)筒頂變形，造成定位精度無(wú)法保證。

施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，在上游方向沿外側(cè)兩護(hù)筒兩側(cè)插打2 根529 鋼管樁作為導(dǎo)向，鋼管樁緊貼雙壁鋼圍堰內(nèi)壁，另一側(cè)與鋼護(hù)筒焊接支承牢固，該方案中鋼管樁與圍堰為線接觸，不會(huì)破壞圍堰內(nèi)壁，導(dǎo)向作用大大加強(qiáng)，容易保證圍堰下沉過(guò)程中的平面位置。精確定位導(dǎo)向樁如圖4所示。

（2）圍堰下沉過(guò)程中的糾偏。

為確保鋼圍堰均勻正位下沉，圍堰在下沉過(guò)程中需加強(qiáng)偏位觀測(cè)，一般每下沉0.5m觀測(cè)一次平面位置及垂直度，如發(fā)現(xiàn)傾斜或偏位時(shí)，及時(shí)采取措施進(jìn)行糾偏。

偏除土法，圍堰下沉過(guò)程中吸泥取土先中間后向四周擴(kuò)散以形成鍋底，使圍堰均勻下沉，當(dāng)下沉過(guò)程中出現(xiàn)偏位或傾斜時(shí)應(yīng)采取偏除土的方法，即在刃腳較高的一側(cè)吸泥，逐步達(dá)到糾偏糾斜。

偏載壓重法，采用偏除土法仍不能達(dá)到糾偏的目的時(shí)，需要摸清刃腳處河床情況，若遇刃腳下有孤石或地層不均勻等異常時(shí)，需要水下清除孤石，然后在圍堰較高處隔艙內(nèi)注水偏載壓重，偏載壓重配合偏除土法多次運(yùn)用，達(dá)到圍堰糾偏的目的。

圖4 雙壁鋼圍堰精確定位導(dǎo)向樁布置

4 結(jié)語(yǔ)

（1）先施工鉆孔樁，后利用鉆孔平臺(tái)作雙壁鋼圍堰拼裝平臺(tái)，鉆孔樁施工和圍堰加工同時(shí)進(jìn)行，節(jié)省了工期，圍堰加工尺寸及運(yùn)輸條件、起重設(shè)備須提前考慮。

（2）利用鉆孔樁護(hù)筒、起吊大梁、千斤頂+吊桿起吊下放鋼圍堰，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確，可操作性強(qiáng)，安全性高。

（3）某大橋深水承臺(tái)雙壁鋼圍堰施工中采用的先鉆孔、后平臺(tái)拼裝的雙壁鋼圍堰技術(shù)，千斤頂+吊桿起吊下放鋼圍堰技術(shù)以及鋼管樁導(dǎo)向圍堰精確定位技術(shù)，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)是可行的，對(duì)今后類(lèi)似工程的施工具有參考意義。

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