深水無底雙壁鋼套箱圍堰施工技術

唐業茂

(九江職業大學，江西 九江 332000)

深水無底雙壁鋼套箱圍堰施工技術

唐業茂

(九江職業大學，江西 九江 332000)

以某大橋主墩承臺圍堰施工為例，探討了圍堰的施工方案，介紹了無底雙壁鋼套箱圍堰的加工、拼裝、就位、接高、著床、下沉及水下混凝土封底等施工技術要點與注意事項，實際使用效果表明，在水深13m左右的湖區無底雙壁鋼套箱圍堰起到了水下施工的阻水和模板作用，且具備施工方便、工期短、安全、經濟的特點。

無底雙壁鋼套箱圍堰 ；深水；施工技術

0 引言

鋼套箱圍堰是水下施工的阻水結構物和模板體系，在深水區修建橋梁基礎時，由于橋位處的氣象、水文、地質、航道等條件各不相同，鋼套箱的施工技術也各有差別[1]。本文就水深在13m左右的湖區的鋼套箱圍堰承臺施工技術進行了探討，以期為類似工程提供參考。

1 工程概況

某跨湖大橋全長865m，主橋采用80+200+80m鋼桁架拱橋，寬42m，湖區汛期6至9月平均水位14.88m，非汛期10月至次年5月平均水位13.00m，歷史最高水位達22.00m，最低水位10.20m。

主橋15、16#主墩各自設置2座結構尺寸為14m×14m×4m的分離式承臺，左右凈距19m，單個承臺混凝土體積784m3，布置9根φ2.5m樁基，計36根總長為1026m。15、16#墩樁長分別為34m、23m。根據地勘資料，在枯水位13m時，15#墩各承臺處湖床泥面水深約5.5m、16#墩左側約10.7m(右側8.5m)。各墩均為端承樁，深入中風化片麻巖層約2倍樁徑。

2 施工方案比選

從投標階段到鋼套箱施工完成階段，對鋼圍堰的多種結構形式和各種施工工藝進行了比較，最終選擇了無底雙壁鋼套箱的結構形式，并選擇了豎向分節和水平分塊散拼、分節下放鋼圍堰的施工工藝。

2.1 結構比選

圍堰結構的比選內容是無底和有底、單壁和雙壁，下面對結構形式進行比選分析，如表1所示。

表1 圍堰結構比選表

15、16#墩位于深水區，各墩采用分離式承臺，承臺凈距19m，承臺底高程0.851m、3.551m，河床泥面高程約7.7m和2.3m，湖區與長江相連，旱澇急轉較快，水位差變化較大，結合度汛安全、圍堰經濟性及墩位處地層較軟、有滲透性較強、松散、輕微液化現象的細砂層等地質條件，綜合考慮，采用無底雙壁鋼套箱圍堰方案[2]。

2.2 施工工藝比選

鋼套箱施工工藝比選內容主要是現場散拼與整體吊裝的比選、鋼套箱的分節下放與整體下放的比選。下面對這兩種施工工藝進行分析比選，比選結果如表2所示。

表2 施工工藝比選表

在橋址附近沒有足夠大的場地進行鋼套箱整體加工，也沒有大型的浮吊滿足施工要求，根據實際情況，采用現場焊接，對于分節下放工藝，由于技術成熟、可靠性大、下放風險明顯降低。綜合以上因素，考慮采用分塊散拼、分節下放工藝。

3 鋼套箱圍堰施工

15、16#墩均采用分離式承臺，共4座，承臺的結構尺寸均為14m×14m×4m，左右凈距19m，承臺底高程0.851m、3.551m，湖床泥面高程約7.7m和2.3m。主墩樁基、承臺、墩身平立面如圖1所示。

根據相關水文資料和湖區上1年(2012年)10至12月的最高最低水位數據，各套箱圍堰按15.0m的最高施工水位進行設防，相應的鋼圍堰頂高程16.0m。鋼套箱圍堰為17.0m×17.0m正方形平面尺寸，每邊比承臺大20cm，以抵消下沉時的定位誤差，直接利用內板壁作為承臺澆筑模板，15#墩、16#墩鋼套箱豎向總高分別為16.5m和19.1m，采用6mm鋼面板，雙壁部分厚度1.3m，入土深度分別為8m、5.5m。平面分塊按等分和對稱原則暫定為8塊，分節高度4～5m，單塊鋼套箱吊裝分塊重量控制在15t以內，以滿足小型起重船的吊裝能力，塊與塊之間、節與節之間相連均采用焊接。因水頭差大于10m，封底混凝土厚度經計算確定為3m。15#、16#無底鋼套箱圍堰結構如圖2所示。

工期安排情況如下，鋼套箱圍堰于2011年5～8月在場外加工制作，汛期后的10月初開始圍堰接高(下沉)、11月底完成混凝土封底，2011年12月至2012年1月完成承臺、墩身的混凝土分次澆筑，工期安排比較緊，因為最遲要在2012年3月中旬以前完成拆除，避免在2012年3月邊跨架梁至主墩后增加拆除難度。

3.1 鋼套箱加工

鋼套箱圍堰的加工選擇在設備先進且技術能力強，具有起重能力和塊體翻轉技術措施的專業廠家加工。制定嚴格的產品標準和操作規程，如：塊件在特制的胎架上焊接組拼，壁板用夾具夾緊，以使塊件的幾何尺寸準確和具有互換性，焊接時制定應對各種變形的矯正措施和方法，以減少焊接變形，所有焊縫不得有裂紋、焊瘤、夾渣及漏焊等缺陷，并進行超聲波探傷檢測，不合格焊件未返工合格前不進入下一道工序。鋼套箱具體制作流程如下：先設置胎架，準備鋼套箱材料，再由外向內分塊組裝桁架、環板和壁板、焊接，最后拼接出廠。

3.2 鋼套箱的拼裝、就位與接高

鋼套箱圍堰采用較復雜的分塊散拼施工工藝，雖然增加了現場焊接工作量，但有效解決了沒有大型起重船的問題。每節鋼套箱圍堰在環向分成8塊，每塊兩端頭設有隔倉板，形成8個互不相通的倉室。拼裝時首先要在承臺外圍架設定位樁、導向樁、支承牛腿和起吊鋼梁等設備，接下來拼裝首節，首節就位后就形成了靠自身浮力的拼裝和接高平臺，之后分塊吊入，現場拼節、接高。

表3 無底雙壁鋼套箱的制作拼裝實測項目

3.3 鋼套箱圍堰的著床、下沉

首先要進行下沉系數驗算，如果不滿足要求則采用往套箱夾壁里添加水、砂等易清除的材料，如果還不能滿足要求，就只能在套箱上堆載型鋼、鋼錠等增加下沉力。雙壁鋼圍堰就位后受到水的浮托作用，一般在雙壁鋼套箱內刃腳段澆注一定高度的水下混凝土，增加刃腳的剛度，同時也增加了鋼圍堰自重，加大鋼套箱入土后的下沉速度。在鋼套箱刃腳接近湖床頂面時受到的水流力達到最大值，此時應在嚴格控制鋼套箱圍堰定位精度的情況下及時著床。鋼套箱刃腳著床后，要利用深水抓斗或吸泥機輔以高壓射水管從圍堰中間逐步向刃腳處對稱分層吸泥取土，同時向鋼套箱壁倉內注水，增加圍堰的下沉重量，使鋼套箱圍堰平穩、豎直下沉，如果在下沉過程中會出現偏位或傾斜現象，應及時調整偏位側取土量，逐步糾偏糾斜[3]。

3.4 封底混凝土施工

封底混凝土厚度經計算確定為3m，采用C30水下混凝土，設計單個方量為14.4m×14.4m×3m=622m3，采取的施工方法是：混凝土攪拌站集中拌和，罐車運輸到施工現場，泵車輸送進入導管漏斗，導管布設8根，由底往高、從邊到中順序施行，導管停注時間不得超過30min，每根導管的混凝土擴散半徑控制在3～4m，導管布置及順序如圖3所示。

封底混凝土高程測控：在封底范圍內均勻布設36個測點，每個測點上吊“測繩”，測繩下掛垂球，在吊好的測繩上對應封底混凝土頂面設計高程處做好標記并記作0，依次向下1m、2m、3m處做好標記，記作1、2、3。為了加強高程控制，每30min對測點進行監控測量，每3h將各測點數值在施工斷面圖中反映，以全面分析測區澆筑情況。混凝土澆筑臨近結束時，全面測出混凝土頂面高程，重點監測導管擴散半徑交接處，根據結果對高程偏低處增加澆筑量，力求頂面平整。當所有測點均符合要求后，終止混凝土澆注，上拔導管并沖洗堆放。

4 結語

跨湖大橋無底雙壁鋼套箱圍堰實際使用效果良好，起到了止水和承臺模板的作用。水平環向設8個獨立艙室，且6mm厚的鋼面板內壁有水平桁架支撐，其結構剛度較大、強度較高，能抵抗15m的水頭差，可以承受較大的水平沖擊力；鋼套箱的無底結構節約鋼材，下沉受干擾小，不受樁基影響。總之，此跨湖大橋無底雙壁鋼套箱圍堰的施工體現了施工方便、工期短、安全、經濟的特點。

[1] 歐陽效勇，任回興，徐偉.橋梁深水樁基礎施工關鍵技術[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 殷力立，儲曉亮.嘉紹大橋無底鋼圍堰施工關鍵技術[J].施工技術，2013，42(23):11-13.

[3] JTG/T F50-2011公路橋涵施工技術規范[S].北京：人民交通出版社，2011.

Construction Technology of Bottomless and Double-wall Steel Boxed Cofferdam for Application in Deep Water

TANGYe-mao

(JiujiangVocationalUniversity,Jiujiang332000,China)

The construction scheme of the cofferdam for pile caps of main piers of bridge was investigated. The key points and notes concerning the construction technology of the bottomless and double-wall steel boxed cofferdam, such as processing, assembling, positioning, jointing, sinking and bottom sealing by concreting under water, were introduced. The effect in practical application indicates that the bottomless and double-wall steel boxed cofferdam functions as the template that stops water during underwater construction in the lake with a depth of about 13 meters. It has such advantages as convenient construction, short duration, safety and cost efficiency.

bottomless and double-wall steel boxed cofferdam; deep water; construction technology

2016-11-10

唐業茂(1970-)，男，九江職業大學教授，研究方向：建筑與土木工程。

U445.4

A

1674-3229(2017)01-0092-04