許如專(zhuān)（合肥城市軌道交通有限公司，安徽 合肥 230001）

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水中雙壁鋼圍堰施工技術(shù)

許如專(zhuān)（合肥城市軌道交通有限公司，安徽 合肥 230001）

雙壁鋼圍堰是大中型橋梁深水主墩施工的大型臨時(shí)設(shè)施。本文以珠三角城際軌道交通佛山至肇慶段項(xiàng)目GZZH-4標(biāo)北江特大橋施工實(shí)例，介紹雙壁鋼圍堰組拼、下沉著床的技術(shù)要點(diǎn)為論述，本文將與大家討論，以供交流。

水中；雙壁鋼圍堰；施工技術(shù)

1　工程概況

1.1工程簡(jiǎn)介

北江特大橋全長(zhǎng)3076.43m，為跨越北江而設(shè)。50#～55#和64#～73#為水中承臺(tái)，共16個(gè)，其中50#～55#水中承臺(tái)位于北江副航道，64#～73#水中承臺(tái)位于北江主航道。52#～55#及65#～72#承臺(tái)采用無(wú)底雙壁鋼圍堰施工，承臺(tái)高度均為5m，承臺(tái)底標(biāo)高為-9.941～-0.964m，除69#、70#主墩外，其余承臺(tái)結(jié)構(gòu)形式均為加臺(tái)型（3m底臺(tái)+2m加臺(tái)）。圍堰埋入河床深度為4.97～9.5m。

1.2水文資料

根據(jù)佛山水文站提供的 《珠三角城際交通佛肇段北江大橋施工工程水文測(cè)量及分析計(jì)算成果報(bào)告》可知，北江5年一遇洪水施工水位為+9.18m，水流最大流速為2.3m/s。2011年2～3月份施工期間常水位為+1.2m，副航道水深3～4m，主航道水深7～9m。汛期一般在5～8月。

1.3工程地質(zhì)資料

水中承臺(tái)圍堰深度范圍河床地層為：淤泥，粉質(zhì)粘土，中砂，礫砂及泥質(zhì)粉砂巖。主航道河床平均標(biāo)高為-6.6m，一般沖刷線標(biāo)高為-8.107m；副航道河床平均標(biāo)高為-2.6m，一般沖刷線標(biāo)高為-5.706m。

2　鋼圍堰施工

2.1鋼圍堰加工制作

鋼圍堰統(tǒng)一在加工場(chǎng)分塊分節(jié)加工制作成型，半成品加工完成后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員驗(yàn)收合格后，由汽車(chē)吊配合平板車(chē)將分塊加工完成的鋼圍堰運(yùn)送到臨時(shí)指定場(chǎng)地堆放。

下面以69#、70#圍堰設(shè)計(jì)加工圖例說(shuō)明。69#、70#墩承臺(tái)尺寸為21m×15.2m，考慮到圍堰下沉的施工誤差，圍堰加工時(shí)每邊擴(kuò)大20cm，即69#、70#圍堰外圍設(shè)計(jì)尺寸為24m× 18.2m（內(nèi)壁尺寸為21.2m×15.4m），圍堰上下共分為3節(jié)（8m+ 7m+3.5m），每節(jié)圍堰共14塊組成。

2.2施工方法及施工工藝2.2.1圍堰拼裝前準(zhǔn)備工作

根據(jù)地質(zhì)資料顯示，北江特大橋承臺(tái)埋深大，本工程水中承臺(tái)多數(shù)埋入河床以下，承臺(tái)底部距離下伏200～300kPa泥質(zhì)砂巖較近，鋼圍堰基本嵌入基巖中，圍堰下沉到位困難。在樁基施工完拆除平臺(tái)后，利用特殊機(jī)械對(duì)圍堰平面范圍進(jìn)行處理，采取水下抓斗配合裝砂船清理圍堰范圍內(nèi)的表層軟弱層河床；對(duì)于地質(zhì)較硬砂巖河床，利用水上浮船配合長(zhǎng)臂挖機(jī)進(jìn)行水下挖掘清理對(duì)應(yīng)圍堰區(qū)域內(nèi)的河床至設(shè)計(jì)標(biāo)高，解決圍堰下沉?xí)r，僅采用常規(guī)高壓水槍配合大功率污水泵即可完成吸泥下沉到位，大大縮短吸泥下沉?xí)r間。

2.2.2首節(jié)鋼圍堰拼裝

（1）臨時(shí)鉆孔平臺(tái)改造及準(zhǔn)備工作

將鉆孔平臺(tái)周邊影響首節(jié)鋼圍堰就位及下沉的φ630mm鋼管樁及鉆孔平臺(tái)進(jìn)行拆除。

為提高鋼圍堰下沉?xí)r導(dǎo)向系統(tǒng)的剛度及下沉?xí)r鋼護(hù)筒的穩(wěn)定，利用雙拼45a工鋼在已成樁的鋼護(hù)筒頂端相互連接形成橫縱梁，工鋼橫縱梁兩端到圍堰的內(nèi)壁留有5cm間隙，做到既可以滿(mǎn)足在端頭下掛鋼圍堰倒鏈的吊點(diǎn)，又解決鋼圍堰拼裝時(shí)的頂層定位限位裝置。

在鋼護(hù)筒距離水面以上1.0m處進(jìn)行焊接拼裝懸臂牛腿，采用2*［36a槽鋼作為拼裝懸臂牛腿，共需焊接16根，單根長(zhǎng)2.5m左右。作為首節(jié)圍堰拼裝時(shí)的臨時(shí)支撐平臺(tái)。

（2）首節(jié)鋼圍堰拼裝與就位

臨時(shí)平臺(tái)改造完成后，利用浮吊進(jìn)行鋼圍堰的分塊拼裝。首節(jié)鋼圍堰擱置在拼裝懸臂牛腿上進(jìn)行組拼。

為確保圍堰的精準(zhǔn)定位，在圍堰內(nèi)壁間隔2.5m焊豎向焊接一道限位支撐，平面位置對(duì)應(yīng)抵住承臺(tái)外側(cè)鋼護(hù)筒位置處，定位支撐采用2*22a工鋼焊接而成，限位裝置與鋼護(hù)筒之間預(yù)留5cm的空隙，避免產(chǎn)生摩擦影響圍堰下沉。由于定位裝置與圍堰同步下沉，保證了圍堰的平面準(zhǔn)確定位。

首塊鋼圍堰由浮吊吊裝擺放對(duì)應(yīng)的懸臂牛腿拼裝梁上，經(jīng)測(cè)量校核平面位置及垂直度滿(mǎn)足要求后，懸掛導(dǎo)鏈并拉緊穩(wěn)固，利用鋼護(hù)筒頂部的橫縱梁與鋼圍堰內(nèi)壁臨時(shí)焊接固定，使分塊臨時(shí)固定后，方可松開(kāi)浮吊吊鉤，這樣第一片圍堰作為定位基準(zhǔn)塊，浮吊依次吊裝其余圍堰，依次就位完畢，經(jīng)測(cè)量校核其平面位置及垂直度均滿(mǎn)足要求后，利用臨時(shí)懸掛平臺(tái)依次滿(mǎn)焊圍堰橫向、豎向合攏縫，且對(duì)于焊縫密封性采用在焊縫上涂刷煤油，觀察是否侵過(guò)焊縫另一側(cè)的方式進(jìn)行檢驗(yàn)。

2.2.3首節(jié)鋼圍堰下沉

圍堰下沉選擇在北江水流較平穩(wěn)時(shí)進(jìn)行，利用16個(gè)性能完好的30t手拉葫蘆、16根直徑φ32.5mm的鋼絲繩和30t的卡環(huán)將圍堰吊在鋼護(hù)筒上，在現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一指揮下，16名操作工人同步拉動(dòng)手拉葫蘆倒鏈，吊起10cm，使首節(jié)鋼圍堰脫離裝懸臂牛腿支撐，確認(rèn)檢查倒鏈葫蘆及吊點(diǎn)受力狀態(tài)滿(mǎn)足要求后，割除鋼護(hù)筒上的牛腿支撐，牛腿要割除干凈，以免影響圍堰下沉。

懸臂牛腿支撐全部切割完成后，由現(xiàn)場(chǎng)指揮統(tǒng)一指揮調(diào)度下，同時(shí)均勻拉動(dòng)手拉葫蘆倒鏈，以每一次口哨令下放為原則，使圍堰在導(dǎo)向系統(tǒng)作用下徐徐入水。

然后用潛水泵分別向圍堰艙內(nèi)注水，鋼圍堰在水配重作用下徐徐下沉，同時(shí)測(cè)量觀測(cè)圍堰的頂面高差，通過(guò)隔艙內(nèi)的注水量調(diào)平，待圍堰下沉至2m時(shí)（首節(jié)圍堰頂面標(biāo)高高于拼裝平臺(tái)約1.5m左右，以電焊工便于首節(jié)圍堰與第二節(jié)圍堰焊接為準(zhǔn)），停止注水。

鋼圍堰停止下沉后，調(diào)平鋼圍堰，用手拉葫蘆將圍堰懸掛在鋼護(hù)筒頂部縱橫向定位梁上，且圍堰與鋼護(hù)筒之間的臨時(shí)焊接，確保穩(wěn)定。同時(shí)為確保定位準(zhǔn)確，防治圍堰在下沉過(guò)程中及圍堰封底前，由于受水流沖擊、風(fēng)力等影響導(dǎo)致圍堰偏位，圍堰四周設(shè)置錨繩，臨時(shí)錨固圍堰。

2.2.4第二節(jié)鋼圍堰拼裝、下沉

上述工作完畢后，使用浮吊配合，分塊吊裝加工完成的鋼圍堰至首節(jié)鋼圍堰上安裝，在吊裝過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)施工人員隨時(shí)觀察圍堰外側(cè)對(duì)接標(biāo)記是否一致合攏，若發(fā)現(xiàn)偏差，須重新吊起調(diào)整直至滿(mǎn)足要求。

相鄰兩塊鋼圍堰對(duì)攏后，檢查上下拼縫是否緊貼密實(shí)，測(cè)量人員通過(guò)全站儀檢查上下兩塊節(jié)段是否在同一條平面上，檢查合格后，開(kāi)始焊接。電焊結(jié)束后，應(yīng)用煤油對(duì)焊縫進(jìn)行滲透試驗(yàn)，檢查焊縫的水密性，如有滲漏應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊。

采取對(duì)稱(chēng)加水的方法，讓處于懸浮狀態(tài)的鋼圍堰緩慢下沉，每下沉一定深度，要全面檢查是否漏水。

2.2.5精確定位與鋼圍堰落河床

第二節(jié)鋼圍堰下沉一定高度后，當(dāng)接觸河床面時(shí)，先暫停下沉，核對(duì)鋼圍堰的平面位置，利用測(cè)量?jī)x器對(duì)鋼圍堰進(jìn)行正式定位，通過(guò)調(diào)整手拉葫蘆，使鋼圍堰處于設(shè)計(jì)位置，調(diào)整圍堰四周上下的錨繩，使鋼圍堰置于垂直位置，且圍堰中心與承臺(tái)中心基本重合。

鋼圍堰著床前，對(duì)所有錨錠設(shè)備及導(dǎo)向設(shè)施進(jìn)行一次全面檢查和調(diào)整，用調(diào)整倒鏈和限位支撐的辦法使鋼圍堰定位準(zhǔn)確。

鋼圍堰定位后，由于首節(jié)鋼圍堰刃角處為楔形結(jié)構(gòu)，該部位易產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成刃角處變形破壞，造成圍堰局部破壞后漏水。為保證圍堰刃角處有足夠的剛度和強(qiáng)度，采用10mm厚鋼板對(duì)圍堰刃腳進(jìn)行加強(qiáng)，并對(duì)刃腳滿(mǎn)灌C30混凝土，既加強(qiáng)刃腳強(qiáng)度，又增加圍堰自重。

圍堰下沉采取吸泥結(jié)合隔倉(cāng)內(nèi)注水下沉方式。圍堰下沉過(guò)程中伴隨測(cè)量定位動(dòng)態(tài)調(diào)整圍堰平面位置，使得圍堰準(zhǔn)確定位。

2.2.6第三節(jié)鋼圍堰拼裝、下沉

第三節(jié)鋼圍堰拼裝下沉工藝與第二節(jié)相同，此處不再進(jìn)行贅述。

2.2.7圍堰終沉

當(dāng)圍堰下沉至最后1m進(jìn)入到終沉終沉?xí)r，適當(dāng)放慢吸泥速度和數(shù)量，當(dāng)圍堰四個(gè)控制點(diǎn)高差大于20mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)糾偏，以調(diào)整相應(yīng)側(cè)圍堰底角部位吸泥速度為主。

圍堰刃腳部位滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，停止吸泥，現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)觀測(cè)，8h內(nèi)圍堰下沉滿(mǎn)足在1里面以?xún)?nèi)，意味圍堰終沉結(jié)束。圍堰終沉到位后，將圍堰內(nèi)壁與鋼護(hù)筒頂部橫縱梁之間臨時(shí)焊接牢固，確保圍堰穩(wěn)定。

2.2.8鋼圍堰基坑內(nèi)清基

鋼圍堰終沉就位后，采用大功率吸污泵把鋼圍堰基坑范圍內(nèi)的流砂、淤泥清除，直至滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)高，達(dá)到封底混凝土厚度要求。

2.2.9水下混凝土封底

利用臨時(shí)鋼平臺(tái)作為封底混凝土灌注平臺(tái)，一臺(tái)汽車(chē)泵停置在鋼棧橋上，利用吊斗結(jié)合導(dǎo)管分吊點(diǎn)進(jìn)行封底混凝土灌注。

采用導(dǎo)管法進(jìn)行封底混凝土灌注，導(dǎo)管在布設(shè)時(shí)按如下原則進(jìn)行：導(dǎo)管作用半徑按3m考慮，布設(shè)導(dǎo)管布置點(diǎn)，導(dǎo)管作用范圍覆蓋整個(gè)混凝土澆筑區(qū)。導(dǎo)管與圍堰內(nèi)壁保持一定距離，以利混凝土的均勻擴(kuò)散。

封底澆筑應(yīng)連續(xù)一次完成，從周邊開(kāi)始，依次推進(jìn)，最終在基底中心結(jié)束，封底過(guò)程中加強(qiáng)量測(cè)，避免封底超高或未到標(biāo)高。

3　圍堰應(yīng)急保護(hù)措施

北江屬于季節(jié)性河流，水位高差較大，正常年份汛期水位與常水位高差約5m左右，5年一遇汛期水位與常水位高差達(dá)到8m，防洪風(fēng)險(xiǎn)大。為了預(yù)防汛期來(lái)臨時(shí)，江水漲幅較高，一旦圍堰抽水完成后進(jìn)行承臺(tái)墩身施工，水壓差過(guò)大造成圍堰損壞，避免重新施做圍堰，將施工風(fēng)險(xiǎn)降低到最小。施工時(shí)在圍堰上設(shè)置連通器水閘，確保水位快速上漲時(shí)，能夠快速向圍堰內(nèi)灌水，保證圍堰穩(wěn)定安全。

4　圍堰施工監(jiān)測(cè)

（1）在圍堰下沉、封底、支撐施工過(guò)程中，必須動(dòng)態(tài)監(jiān)控圍堰的平面位移、傾斜度、支撐受力變形情況。

（2）承臺(tái)墩身施工過(guò)程中，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)圍堰變形情況。

5　結(jié)束語(yǔ)

水中雙壁鋼圍堰在深水基礎(chǔ)中施工較常見(jiàn)，施工中要綜合考慮地質(zhì)、水文、工期、圍堰設(shè)計(jì)加工質(zhì)量等綜合風(fēng)險(xiǎn)因素。從北江特大橋水中雙壁鋼圍堰的施工情況來(lái)看，我們?cè)诔安邉澫?，開(kāi)工伊始，我們積極溝通設(shè)計(jì)、海事、航道、業(yè)主、監(jiān)理等部門(mén)，把中心島、河灘上的承臺(tái)頂標(biāo)高適當(dāng)下沉（承臺(tái)頂沒(méi)入地面），把主橋四個(gè)承臺(tái)標(biāo)高提高2m，這樣在保證總體工程量不減少及不增加本橋整體阻水比的前提下，降低了圍堰深度，減小施工難度，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)工期、安全、質(zhì)量管理目標(biāo)都更進(jìn)一步提供了保障。

［1］珠三角城際軌道佛肇至肇慶段施工項(xiàng)目GZZH-4標(biāo)實(shí)施性施工組織.

［2］北江特大橋水中承臺(tái)施工專(zhuān)項(xiàng)方案.

［3］《高速鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》（鐵建設(shè)［2010］241號(hào)）.

［4］《路橋施工計(jì)算手冊(cè)》.人民交通出版社.

2016-6-1

U445.55+6

A

2095-2066（2016）17-0212-02