沱江二橋水中基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工技術(shù)

王德平（中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川省成都市610091）

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沱江二橋水中基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工技術(shù)

王德平（中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川省成都市610091）

鋼圍堰是深水承臺施工的檔水結(jié)構(gòu)，鋼圍堰施工前正確預(yù)估河床地質(zhì)情況是順利進行鋼圍堰下沉施工的關(guān)鍵。本文以沱江二橋主墩水下承臺施工鋼圍堰為例，闡述鋼圍堰的設(shè)計、制造、拼裝、下沉等施工技術(shù)，通過在施工過程中遇到的鋼圍堰下沉困難、圍堰每單元間焊縫漏水造成鋼圍堰施工不順利等問題，在施工現(xiàn)場采取相應(yīng)措施處理解決施工過程中遇到的難題，對圍堰施工的技術(shù)措施進行經(jīng)驗總結(jié)，為后續(xù)施工提供參考。

水中基礎(chǔ)；雙壁鋼圍堰；施工；技術(shù)

1　工程概況

沱江二橋位于牛佛沱江橋下游，主橋橋型采用 （85m+ 150m+85m）連續(xù)梁橋，引橋采用（26.75m+4×27.5m+5×30m+4× 27.5m+26.75m）簡支小箱梁，引道14.05m。

16#墩施工里程為K0+526.80，河床標(biāo)高為+268.372，17#墩施工里程為K0+676.80，河床標(biāo)高為+267.49。設(shè)計洪水位為+288.05m，設(shè)計施工水位為+272.00m。根據(jù)沱江二橋大橋工程地質(zhì)勘察報告，工程地質(zhì)特征為：卵石土、砂質(zhì)泥巖夾砂巖。河道為Ⅳ級通航河道，最高通航洪水位為+279.75m。

16#、17#墩基礎(chǔ)分別為18根直徑φ200cm、樁長28m群樁鉆孔樁基礎(chǔ)，承臺為左右幅分離式14350×13500×4500mm圓端形承臺。承臺底面標(biāo)高為+267.82m。

2　鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)施工圖設(shè)計資料，16#、17#墩承臺施工采用雙壁鋼圍堰，壁間距為1.5m，按照此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計鋼圍堰，經(jīng)施工圖預(yù)算發(fā)現(xiàn)用鋼量較大，過于保守，施工成本較高，且施工圖設(shè)計16#、17#主墩采取筑島圍堰施工樁基，再做雙壁鋼圍堰施工承臺。根據(jù)力學(xué)理論知識計算，鋼圍堰壁承受的只有接近靜態(tài)水水深的壓力，且封底之后水深只有 4m左右，根據(jù)設(shè)計計算，將鋼圍堰壁間距優(yōu)化設(shè)計至1.2m，經(jīng)過對鋼圍堰整體穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)受力驗算，完全能夠滿足施工安全要求，同時節(jié)約鋼材，降低施工成本。

根據(jù)水中橋墩承臺平面尺寸、標(biāo)高和施工水位，16#、17#橋墩鋼圍堰采取矩形雙壁形式，內(nèi)壁與承臺四周之間設(shè)1.25m寬預(yù)留工作面，內(nèi)外壁之間相距1.2m，外壁寬度18.4m，長度32.95m，內(nèi)壁寬度16.0m，長度30.55m，高度為8m，頂面標(biāo)高高出施工水位2m。

鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計詳見斷面示意圖1、平面示意圖2。

圖1　鋼圍堰斷面示意圖

雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)由雙壁、水平內(nèi)桁架、隔倉、刃腳、吊點、兜纜錨耳、內(nèi)外連通鋼管組成。根據(jù)吊裝設(shè)備的要求，16#、17#橋墩鋼圍堰豎向設(shè)計分成2節(jié)，其中第一節(jié)高度為5.3m，第二節(jié)高度為2.7m，鋼圍堰每節(jié)由16個單元塊組成，用互不連通的隔艙將每個單元分開，以使鋼圍堰在下沉、灌水時保持穩(wěn)定。

鋼圍堰內(nèi)外壁板為6mm鋼板，豎向肋設(shè)置2道∠75×50× 6角鋼，橫肋采用角鋼∠75×8。

圖2　鋼圍堰平面圖

3　鋼圍堰加工制造

各分塊鋼圍堰在岸邊加工場地上加工，本橋鋼圍堰共分32個單元，每單元根據(jù)節(jié)段設(shè)計長度將內(nèi)外壁的6mm的鋼板沿高度方向?qū)印?/p>

鋼圍堰必須焊縫牢固，密封不漏水，且做煤油滲透試驗，防止下放后鋼圍堰每單元間滲水。若鋼圍堰焊縫不飽滿漏水，須采用重新吊起及抽水強排等措施，后重新補焊接，這樣造成的工期損失及經(jīng)濟損失較大，因此，鋼圍堰加工制作的關(guān)鍵是確保焊接質(zhì)量，確保鋼圍堰拼接密封不漏水。

4　鋼圍堰拼裝

拼裝前檢查各單元模塊的強度、剛度，各結(jié)構(gòu)表面模板撓度須滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求，拼裝成整體后確保鋼圍堰的穩(wěn)定性。

樁基施工完成且混凝土強度滿足要求后，測量確定承臺及鋼圍堰底面、頂面標(biāo)高及中線，在承臺四周打φ630×8mm鋼管樁，用工字鋼連接作為牛腿，在牛腿上架設(shè)工字鋼作為拼裝平臺，在平臺上準(zhǔn)確放出圍堰各單元體輪廓位置，試拼各格后，方可全面焊接。圍堰拼裝過程中必須注意焊縫質(zhì)量，焊接完畢須進行水密試驗并有檢查記錄，確保鋼圍堰下沉不漏水。

5　鋼圍堰起吊下水

因本橋地質(zhì)為砂質(zhì)泥巖及砂巖，承臺設(shè)計為低樁承臺，泥巖開挖深度達到1.0m，開始因?qū)Φ刭|(zhì)預(yù)估不準(zhǔn)確，在鋼圍堰拼裝完成后直接吸泥抽砂下沉，無法將鋼圍堰下放到既定位置。后經(jīng)研究決定調(diào)整施工方案，采用鋼圍堰在下沉前用長臂挖掘機先開挖鋼圍堰范圍內(nèi)河床基坑后再下沉鋼圍堰。

鋼圍堰能否順利下沉到位，是鋼圍堰施工能否成功的關(guān)鍵。

鋼圍堰下沉前需做好各項準(zhǔn)備工作，包含如下：①鋼圍堰須安排在枯水期施工。根據(jù)往年此河段水文氣象資料，枯水期在12月份，此時水位低、流速小；②鋼圍堰落河床前對墩位進行復(fù)測，確保鋼圍堰位置準(zhǔn)確；③清理基底，使鋼圍堰就位處平整可靠；④在岸邊設(shè)觀測站，對鋼圍堰下沉作全程監(jiān)測，以便調(diào)整鋼圍堰下沉的精確位置；⑤吊裝前檢查各種吊具、吊點，確保吊裝落床順利；⑥鋼圍堰焊接完成后須進行煤油滲透試驗并做好檢查記錄；⑦鋼圍堰內(nèi)側(cè)安裝導(dǎo)向支架外側(cè)作標(biāo)記以方便控制鋼圍堰對接。

為精確控制圍堰下沉位置，在圍堰吊起約30cm時，調(diào)整平面位置后緩慢下沉，每下降一定深度，檢查滲漏情況，若漏水需做補焊處理后繼續(xù)下沉至完全處于自浮狀態(tài)，檢查合格后拆除吊點。

鋼圍堰拼裝平臺及吊裝系統(tǒng)吊點平面示意圖詳見圖3。

圖3　拼裝平臺吊點平面示意圖

6　鋼圍堰接高下沉及就位

對稱吊裝節(jié)段鋼圍堰，通過懸浮節(jié)鋼圍堰的手拉葫蘆調(diào)整轉(zhuǎn)動拼裝節(jié)，下降過程作業(yè)人員隨時觀察標(biāo)記導(dǎo)向設(shè)備對接情況以及卡殼現(xiàn)象，若不正常以便及時停機處理。

鋼圍堰豎向兩節(jié)對接焊接后進行煤油滲透試驗及全面測量和檢查，完全滿足要求后放松吊點，使鋼圍堰緩慢下沉，同時檢查滲漏情況并及時補焊處理。當(dāng)鋼圍堰靠自重?zé)o法下沉?xí)r采用8臺水泵對稱注水增加重量下沉，直至達到設(shè)計標(biāo)高，水下作業(yè)檢查刃腳著床情況，通過采取清基或封堵等措施，以及在圍堰內(nèi)外側(cè)固定，確保穩(wěn)定及施工安全。

7　鋼圍堰水下混凝土封底

因水下混凝土灌注面積大，而且水位不穩(wěn)定，因此水下封底混凝土灌注是鋼圍堰施工成敗的關(guān)鍵。主要采取措施是圍堰定位后封底前，每天測量觀察圍堰的穩(wěn)定性，水下混凝土灌注前，逐一檢查鋼護筒的四周以確保封底時底板不漏混凝土。精確計算和布置導(dǎo)管，灌注時先周圍后中部的順序，采用兩臺輸送泵同時泵送混凝土，確保一次完成。

8　實施效果

水中承臺施工采用雙壁鋼圍堰作為臨時設(shè)施，在工程施工中運用廣泛。但施工前需要綜合考慮地質(zhì)、水文、鋼圍堰制作等多方面因素。從沱江二橋水中基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工過程情況看來，由于以往類似工程施工項目少，導(dǎo)致在施工中遇到了一些技術(shù)難題。具體如下：

（1）在先施工的16#墩鋼圍堰施工過程中，由于我們對地質(zhì)條件考慮不周全，鋼圍堰拼裝完成后采取直接吸泥抽砂下沉，造成無法下沉到既定位置，后來組織研究及時優(yōu)化方案，增加了鋼圍堰在拼裝下沉前用長臂挖掘機先進行鋼圍堰范圍內(nèi)河床基坑開挖，確保鋼圍堰能順利下沉到位，為后續(xù)施工的17#墩鋼圍堰施工提供了經(jīng)驗。

（2）在圍堰焊接加工制作過程中，對圍堰焊接質(zhì)量把控不嚴(yán)，局部焊縫不飽滿，圍堰拼裝完成下水后造成鋼圍堰局部焊縫漏水現(xiàn)象，隔艙板變形，后采取抽水強排查找漏水點補焊，另外補強鋼圍堰隔艙內(nèi)的角鋼骨架措施，雖順利完成了鋼圍堰施工，但導(dǎo)致了16#墩鋼圍堰工期滯后。總結(jié)這一情況后對后續(xù)施工的17#墩圍堰半成品焊接質(zhì)量控制上，嚴(yán)格認(rèn)真檢查并進行補焊，杜絕了類似情況再次發(fā)生，確保了在枯水期完成水中橋墩基礎(chǔ)的節(jié)點工期。

此外，我們在施工過程中，重點抓了諸如鋼圍堰基槽開挖不夠平整，鋼圍堰與河床底面接觸高差過大將造成鋼圍堰下放時傾斜等問題，防止了鋼圍堰下沉傾斜，并通過采用倉內(nèi)刃腳處灌注混凝土（配重及增強刃腳剛度），刃腳以上部分采用8臺水泵同時對稱注水，以增加鋼圍堰重量及避免傾斜等措施，使鋼圍堰能順利下沉到位。由于方案制定合理、施工組織有序，16#墩鋼圍堰施工遇到的技術(shù)難題解決及時徹底，致使兩個主墩承臺施工中，封底混凝土沒有出現(xiàn)任何滲漏現(xiàn)象，確保了施工安全和工程質(zhì)量，并且鋼圍堰節(jié)點工期提前5d完成，為后續(xù)施工主墩及上部連續(xù)梁爭取了富裕的工期。

9　結(jié)束語

本施工技術(shù)通過水中低樁承臺鋼圍堰施工實例證明，采用先開挖基坑再下沉到位的技術(shù)方案解決了圍堰下沉砂質(zhì)泥巖入土深度較大的施工難題；同時，加強鋼圍堰拼裝焊接質(zhì)檢、拼裝檢查，使之能順利投入使用，通過上述兩項措施確保了水中主墩施工的節(jié)點工期目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo)，為該項目的順利實施鑒定了基礎(chǔ)。實踐證明該技術(shù)安全可靠，降低了施工成本，得到業(yè)主和監(jiān)理的認(rèn)可，取得了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。該施工技術(shù)為今后水中低樁承臺雙壁鋼圍堰施工提供了一些可借的經(jīng)驗，可供施工技術(shù)人員參考。

［1］《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）.中華人民共和國交通運輸部發(fā)布.

［2］《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTGD63-2007）.

［3］沱江二橋工程地勘報告、施工設(shè)計圖.

王德平（1972-），女，漢族，工程師，本科，主要從事經(jīng)營投標(biāo)施工組織設(shè)計工作。

U445.556

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2095-2066（2016）10-0171-02

2016-2-21