XX橋特殊地質條件下的雙壁鋼套箱圍堰施工

【摘 要】本文結合筆者多年工作經驗，以具體工程實例為出發點，分析特殊地質條件下，XX橋的雙壁鋼套箱圍堰施工情況，包括拼裝下放的施工流程、雙壁鋼套箱圍堰的拼裝下沉施工工藝，以及施工中的注意事項等內容。

【關鍵詞】特殊地質； 雙壁缸套箱； 圍堰

1 工程概況

XX主墩采用樁基承臺基礎，承臺為直徑Φ21.6m的圓柱形，其頂面標高為+4.0m，位于離岸堤40m的水中。（1）該河道為珠江入海口處，河水受潮水影響明顯，具半日潮、潮時潮差不等的特點。潮水位為+4.32m～+6.4m，設計水流速度為0.6m/s。（2）水深在3.0～13.0m范圍。承臺處河床為向河中傾斜坡面，河床頂面標高約為+1.0～-6.5m。

承臺施工采用下沉帶刃腳的浮式雙壁鋼圍堰輔助施工。圓形鋼圍堰內徑φ23.6m，外徑φ25.6m，高14.9m總重210t；圍堰共分兩節組拼，底節高7.5m，頂節高7.4m。圍堰底節（或頂節）沿圓周方向均分為12個單元件，每個單元件之間設置隔艙板，各艙之間不連通，通過向隔艙內注水來調整鋼圍堰下沉時的狀態。

2 拼裝下放施工流程

圍堰在加工廠分單元件加工制造，在墩位處搭設水上組拼平臺進行圍堰拼裝、焊接、下放。其工藝流程框圖如下：

3 鋼圍堰拼裝下沉

3.1 準備工作

3.1.1 鋼圍堰分塊制造

鋼圍堰由以豎向角鋼為加勁肋的內、外壁板及數層環形水平桁架組合成一個整體，在內外壁板間設有垂直的隔艙板，把圍堰等分成互不連通的單塊；單個圓形圍堰12個隔艙板分12個單塊。

（1）根據鋼結構加工場情況、運輸條件和吊機的起吊能力，決定鋼圍堰分塊加工制造；分塊時按在平面內分塊、立面內分段的辦法進行。

（2）鋼圍堰整個結構用電焊焊接，要求密不透水。所以分塊制造時應盡量減少焊接變形，將分塊先在加工場焊接成形，再在組拼平臺上組拼成整體后全面施焊；制造好的圍堰應進行水密試驗。

（3）分塊制造完后應進行試拼，以確保塊間接縫嚴密、雙壁間環形桁架在同一水平位置焊接；同時對塊件進行編號標識，每件單元件運輸前進行簽認檢查，尺寸規格、焊縫合格后方可吊裝運輸。具體操作步驟：現場協力隊伍自檢合格后報檢，并填質量合格簽認表，然后質檢部牽頭，工程技術部配合，對每一單元件進行詳細檢查，具體要求如下：

圍堰拼裝的主要尺寸應滿足：

梁高偏差：±5㎜ 平聯對角線差：3㎜

梁全長： ±10㎜ 主梁中心距：±5㎜

旁 引： ±5㎜ 圍堰高度：±20㎜

圍堰直徑：±20㎜

焊接接頭處水平桁架及各水平肋接頭處偏差：±2㎜

環板和面板的焊縫要求10cm的左右側間斷焊，焊高6mm，其余焊縫滿足圖紙要求。

3.1.2 圍堰拼裝平臺改造及安裝下放桁架

鋼圍堰拼裝平臺由主墩樁基礎水上施工平臺改建而來，在其基礎上，滿足結構受力及安全的條件下，適當增減貝雷片數目，以方便鋼圍堰下放施工。以圓弧段圍堰一周測量放點，鋪裝拼裝平臺面板，保證圍堰的調節支點處受力足夠，并方便圍堰單元件的上下左右調整偏位，鋪設面積滿足內外側均有操作施工平臺空間；面板鋪設完成后再次測量放樣，在平臺面板上為每個單元件定出邊線點和中心點，抄墊鋼板調整標高和底部限位，為圍堰單元件的拼裝做好準備。在單元件吊裝安放之前，需對平臺進行安全防護，安裝平臺安全通道、護欄扶手等。

在圍堰平臺改造的同時，要求進行圍堰下放桁架的制作安裝。分配梁及牛腿嚴格按照圖紙施工，尺寸焊縫滿足要求。（見附圖二）

3.2 圍堰逐塊拼焊成型，安裝吊掛結構（見圖一、二）

3.2.1 制造并預拼好的圍堰分塊，經平板車逐塊裝運至施工棧橋上，用施工棧橋上的35t吊機（或浮吊配合泥漿船）按編號標識逐塊吊上平臺焊接組拼。

3.2.2 單元件設置四個豎向吊點（吊耳穿螺栓錨固），按照編號吊拼第一分塊，將兩端線對準分塊線，刃腳外壁對準所作邊緣線標記，通過兩臺10噸導鏈調整水平位置，焊好刃腳限位，然后在圍堰內壁吊垂線，通過螺旋千斤頂調節底口（提前焊好反力架），絲桿頂調節垂直，調正后拉纜風繩或者在豎向用兩根槽20b支撐焊在護筒邊固定，（按8級風載計算得5.4噸/m2水平力，雙根槽20b受力足夠）；

3.2.3 按編號吊裝第二個分塊與第一分塊相接，調整對準邊緣線并豎直（水平上下調整方法同第一分塊單元件），調對各環形水平桁架和內外壁板，臨時焊接固定，測量上口半徑或內壁尺寸偏差；

3.2.4 考慮現場吊船的實際情況，按編號依次逐塊吊拼焊連直至圍堰成型，此時應檢查圍堰平面尺寸、豎直度等，偏差值應在允許范圍內，然后進行整體焊接成型，內外壁板直接對焊，焊高5mm；圍堰成型前測量放樣定出限位器位置，在牛腿上安裝提前做好的限位裝置，加方木后與圍堰間距控制在10cm，方木依靠上下加勁限位（由于護筒偏位，根據測量所得數據用槽20b下料加工）；

3.2.5 對塊拼接處的焊縫用煤油作滲漏檢查，對組拼好的圍堰進行水密試驗檢查（需準備4臺抽水泵），以保證焊接圍堰密不透水；

3.2.6 拼裝完成后測量放樣焊吊點，包括圍堰內部加強和圍堰外部箱型吊點，該吊點處偏載最大受力為40噸（底節圍堰總重120噸，偏載按6個吊點計算），焊縫要求按圖紙滿焊，焊高6mm；同時安排人員焊系梁鋼圍堰連接處半截鋼板樁、加勁板和分配梁，焊高6mm；

3.2.7 圍堰底節拼裝的同時，圍堰下放隊伍人員進場，安放下放分配梁、千斤頂和精軋螺紋鋼，合攏后準備起吊。

3.3 圍堰下沉

3.3.1 圍堰合攏后，工程質量部門全面檢查鋼圍堰尺寸、焊縫和下放系統，下放系統安裝調試后，進行檢查簽證，并經試吊合格后才能正式投入使用。

3.3.2 下放前在在護筒上做好刻度標記，下放時，隨時檢查吊帶筋的松緊情況，做到每根吊帶筋松緊一致。單個圍堰采用8個吊點進行下放，吊點錨固在懸挑梁上，懸挑梁的立柱及后錨支撐在樁基鋼護筒上。吊桿采用直徑為32mm的精軋螺紋筋，由于吊桿比較長，為便于施工，吊桿用三節連接而成，其中下節長4.5m，中節長4.5m，頂節長3m，用配套連接器進行連接，14m的長度最大適用下放高度為10m。吊桿下方錨點錨固在鋼圍堰的牛腿下方，并安裝兩個錨具。吊桿上方從下而上布置如下：錨具—>馬鐙—>穿心頂—>錨具。懸挑梁的加勁板位置增加小分配梁，馬鐙加工高度為40cm，馬鐙必須符合能擰緊錨具及有下移空間的功能，穿心頂可使用60t或100t穿心頂。

3.3.3 將墊板、馬鐙、穿心頂等就位，對準所有孔道。先在4.5m長的精軋螺紋筋上擰入最上面的錨具，將精軋螺紋筋從上方穿過穿心頂及馬鐙（左右側手可伸進去），再在下方擰入馬鐙內錨具（連接器），繼續往下穿精軋螺紋筋，當穿過挑梁后，將精軋螺紋筋穿入牛腿，在牛腿下方擰入2個錨具，鋼筋出露約18cm。后錨點12m（9m+3m）精軋螺紋鋼從上往下穿過挑梁，中間通過一個連接器連接，后錨點用兩個錨具錨緊，完善液壓系統。調整好并擰緊所有錨具。

3.3.4 起頂將圍堰整體提起15cm，觀察10分鐘，觀察吊帶筋受力是否一致，吊點是否有異常等，如無特殊情況，通過內撐臨時固定鋼圍堰，拆除鋼圍堰的拼裝工作平臺與圍堰下放相碰部位，先抽掉外部相碰的面板，再拆除下放相碰的貝雷片（此時需要兩臺吊船配合盡快拆除），使圍堰脫空。

3.3.5 以18cm為步距下放圍堰，每步具體操作如下：將穿心頂上錨具往上擰18.5cm，穿心頂空載伸出18.5cm，并繼續起頂使頂上錨具受力、馬鐙內錨具不受力，將馬鐙內錨具往上擰18cm，穿心頂油缸收頂，使馬鐙內錨具受力、頂上錨具不受力，如此重復。

3.3.6 圍堰下放入水2.25m后（不漏水的條件下），即將開始自浮（觀察吊桿受力），開始灌注刃腳1.0m高的刃腳混凝土（一個圓形承臺圍堰26.2m3C15混凝土，布置兩條泵管從吊點處單元件開始對稱灌注），此后繼續下放0.8m至圍堰自浮，往圍堰注水180方（每個隔艙對稱灌2.2m高度的水，以確保吊桿在高潮水位受力），繼續下放圍堰至設計位置（圍堰頂8.8m，圍堰底1.3m）處。

3.3.7 拼裝頂節圍堰，先測量定點復核，然后用浮吊吊裝圍堰頂節構件，拼裝時需對稱拼裝以防止圍堰傾斜偏位，同時抽出拼裝位置底節鋼圍堰分倉內與頂節鋼圍堰等重量的水，以防止圍堰在低潮水位時下放吊桿受力過大；圍堰拼裝完成后利用吊桿調節圍堰傾斜度。圍堰接高直接在底節圍堰上焊接，兩個位置合攏，合攏后再整體焊接成型。

3.3.8 繼續以18cm為步距下放圍堰至河床，圍堰下放1.8m（刃腳標高-0.5m處）后，靠岸側先著床，（可提前安排吊船使用抓泥斗在靠岸側抓泥），并在該側注水壓重，直至下放至設計標高；然后在靠河道側圍堰內外回填沙袋至-4.0m標高（圓弧段圍堰2m封底），拆除下放系統，人工下水清理鋼護筒外的淤泥，再往圍堰內丟拋鋪帶孔的鐵皮板，在圍堰頂部布設封底混凝土施工導管，準備封底混凝土施工。

4 鋼圍堰制造、組拼、下沉施工注意事項

4.1 鋼圍堰分塊加工制造，胎模加工應精確，保證加工分塊的圓度及尺寸；加勁肋角鋼和環形水平桁架與內外壁板間應密貼后焊牢。

4.2 要求隔艙板與壁板、角鋼間焊接密實，艙間不漏水；同時為確保力的傳遞，圍堰加勁角鋼應焊接牢固。

4.3 所有工地焊縫都應鏟除藥皮以檢查外觀，對內外壁和隔艙板在下水前要做滲漏試驗；有滲漏處，必須鏟除原焊縫認真修補。

4.4 鋼圍堰水上組拼平臺及下放系統在投入使用前，需經檢查合格后方可投入使用。

4.5 圍堰定位時，應進一步探明圍堰松放點墩位處的河床情況；下沉圍堰應選在潮水漲落平緩、風浪較小的時機進行。

4.6 下放結構及系統安裝前要確保精軋螺紋筋、連接器、錨具的質量及匹配性，嚴防電擊或碰火使精軋螺紋筋退火。連接器安裝必須對中。必須確保精軋螺紋筋軸向受拉，嚴防產生彎剪受力狀態。液壓系統操作要求兩同步，即落差同步、受力同步。

4.7 圍堰下沉時，應對對稱注水，在采取吸泥輔助下沉時亦應保證圍堰均勻、平衡下降，謹防發生傾斜。圍堰在下沉過程中發生不正常傾斜時，應探明原因，如刃腳遇有孤石、樹桿、鐵件等硬物，在采取潛水工下水挖除、切割等措施進行排除后，才能繼續下沉。

4.8 圍堰落入河床前應全面測量河床的變化情況；圍堰沉入海床后，應注意整平河床(可采取拋砂袋的辦法)，使圍堰周圍不致出現較大的土壓差。

4.9 圍堰在整個下沉過程中都應均勻平穩。當刃腳接近設計位置時，要控制圍堰頂面高差，使之不傾斜和超下沉。