深水基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工方案及關(guān)鍵技術(shù)分析
——基于閩江特大橋巖石河床超大體積深水基礎(chǔ)項目為例

文/宋長甫 鐵發(fā)房地產(chǎn)公司 重慶 402760

在我國整體建筑行業(yè)中，橋梁基礎(chǔ)工程占據(jù)著十分重要的地位。此項工程相對較為繁復(fù)，極易受到外界多重因素所干擾，因此在修建橋梁的深水基礎(chǔ)時，有關(guān)人員亟需對設(shè)計以及施工等層面予以高度重視。雙壁鋼圍堰技術(shù)能夠有效應(yīng)對深水問題，有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)借助其優(yōu)勢，考慮現(xiàn)場狀況，制定合理的作業(yè)方案。

1、工程概況

閩江特大橋橋區(qū)江面的寬度為400m 左右，在本工程中，主橋范圍是16-20#墩，同時主橋的雙線鋼構(gòu)連續(xù)梁長達(dá)555m，其主跨有216m的跨徑。大橋的17 與18#主墩屬于剛壁墩，高度為64.5m，橋位處屬于巖石河床，大橋主墩的基礎(chǔ)是鉆孔灌注樁與承臺基礎(chǔ)，根據(jù)設(shè)計方案求得承臺混凝土的設(shè)計方量為3000m3左右，此處施工技術(shù)采用的是雙壁鋼圍堰技術(shù)。在進(jìn)入雙壁鋼圍堰施工流程之前，要求施工隊伍事先展開基坑水下爆破清基施工。

2、閩江特大橋巖石河床超大體積深水基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工方案及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 深水基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工方案

有關(guān)人員在綜合考量現(xiàn)場地質(zhì)、水文資料和施工條件之后，對比各項方案，對17 和18#主墩運用先堰后柱的方式進(jìn)行深水樁基以及承臺部位的施工。具體的施工流程為：

掃測墩位河床—設(shè)計和加工鋼圍堰—水下爆破、開挖承臺基坑—搭設(shè)首節(jié)鋼圍堰的拼裝平臺—拼裝首節(jié)鋼圍堰—下水漂浮首節(jié)鋼圍堰—將首節(jié)鋼圍堰的拼裝平臺拆除掉—浮運鋼圍堰到墩位位置—注水下沉首節(jié)鋼圍堰—單塊焊接鋼圍堰—從第二節(jié)開始，重復(fù)注水下沉接高—驗收下沉、底腳封堵—簡易鉆孔平臺搭設(shè)—吊裝、連接鋼護筒—焊接鋼護筒的承重橫梁—鋼圍堰水下混凝土封底—刃腳隔艙混凝土的灌注—樁基施工—鉆孔平臺拆除—拆除鋼護筒—破除樁頭、清理圍堰內(nèi)基坑—承臺施工—確保墩身出水—工作平臺恢復(fù)—完成上部結(jié)構(gòu)后，以水下切割的方式將鋼圍堰拆除。

2.2 鋼圍堰結(jié)構(gòu)的施工優(yōu)化技術(shù)

深水基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工的關(guān)鍵，便是鋼圍堰的結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)[1]。對于雙壁鋼圍堰而言，其作用主要是：①成為承臺施工的擋水架構(gòu)；②支撐鉆孔平臺。其承受荷載囊括了：鉆孔平臺豎向力、水流的沖擊力以及水頭的壓力。

設(shè)計優(yōu)化方案：設(shè)計時需要對通航的安全加以綜合考慮，盡可能地使水下基坑爆破方量得以減少，以便使承臺模板的投入降低，促進(jìn)鉆孔樁的施工更順利，按照承臺的尺寸設(shè)計使用矩形雙壁鋼圍堰展開施工。鋼圍堰的平面尺寸要比承臺的每個邊長0.25m，其壁厚1.5m；承臺基坑的爆破尺寸呈方形，同時基坑底比圍堰外壁的每條邊長1m，并且根據(jù)5：1 比例展開放坡開挖操作，其爆破的厚度設(shè)計為5.5m，封底混凝土的厚度為2.5m。把鋼圍堰的內(nèi)壁當(dāng)作承臺模板來澆筑混凝土，此外鉆孔平臺的面積為785m2。

2.3 雙壁鋼圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1 加工、運輸鋼圍堰

加工鋼圍堰時，一般需要保持焊接場所有2000m2的面積，確保有約300kW 的動力電。為了便于運輸，不要使鋼圍堰擁有過大的分塊，其擁有4m 的最大高度，6.375m 的最大長度，不超過10t 的重量；鋼材選用Q235 鋼，以便保持其化學(xué)成分、機械性能。為了確保焊接過程中的焊接質(zhì)量與尺寸，應(yīng)按照分塊的實際狀況，優(yōu)先使用100×100mm角鋼對胎架進(jìn)行焊接，隨后對鋼圍堰的塊件進(jìn)行焊接。

加工流程主要為：進(jìn)行下料—對水平桁架角鋼、平刃腳防水板進(jìn)行壓制—根據(jù)劃分單元對水平桁架分榀進(jìn)行制作—根據(jù)單元對骨架進(jìn)行組拼—按照節(jié)組對骨架進(jìn)行拼接—對骨架進(jìn)行校正、檢查—對外壁、內(nèi)壁板進(jìn)行圍焊—對焊縫質(zhì)量進(jìn)行檢查，需要時進(jìn)行補焊，并且做水密試驗—對錨環(huán)、吊耳進(jìn)行焊制—檢查、驗收成品—吊運接高。

2.3.2 搭設(shè)拼裝平臺

按照設(shè)計方案搭設(shè)Φ630 ×10mm 的鋼管柱72 根，而下沉鋼管樁選用浮吊與振動錘配合的方式展開施工。對鋼管柱進(jìn)行起吊，并且在測量人員控制之下對其進(jìn)行更為精準(zhǔn)的定位。在此過程中，需要對樁位進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，及時糾正偏差。隨后，將承重梁、聯(lián)結(jié)系設(shè)置在鋼管柱之上。需要注意的是，設(shè)置承重梁應(yīng)該高出現(xiàn)場施工水位的50cm。除此之外，為了便于拼接以及焊接鋼的圍堰施工，應(yīng)該將木板鋪放于拼裝平臺的承重梁之上，來設(shè)置成焊接平臺，并且按照現(xiàn)場實際狀況調(diào)節(jié)施工[2]。

2.3.3 鋼圍堰接高下沉

①對底節(jié)鋼圍堰注水的高度加以計算，進(jìn)行均勻、分倉注水，直至下沉到頂面超過水面高度1.5m，對限位系統(tǒng)進(jìn)行安裝，以便確保其平衡。

②將手動葫蘆安在底節(jié)，隨后固定于導(dǎo)向船，避免接高過程中雙壁鋼圍堰出現(xiàn)移動。

③對第二節(jié)進(jìn)行拼裝時，在焊接每一片的時候需要抽出對應(yīng)底節(jié)隔艙的水，確保雙壁鋼圍堰保持平衡。

④及時處理接口外、內(nèi)壁板的不吻合位置，確保在接高之后，鋼圍堰不會出現(xiàn)漏水的問題，并且保持圓順、上下處于垂直狀態(tài)，使尺寸需求得到有效滿足。

⑤在進(jìn)行吊裝接高的過程中，有關(guān)人員需要根據(jù)拼裝作業(yè)的進(jìn)程隨時展開有效調(diào)整，在所有點焊都成型之后，再全面展開焊接。在拼接施焊的過程中，應(yīng)該優(yōu)先對水平弦板進(jìn)行焊接，隨后對內(nèi)壁進(jìn)行焊接，進(jìn)而對外壁進(jìn)行焊接，同時確保根據(jù)對稱施焊的相關(guān)要求執(zhí)行施焊操作，為了使外壁、內(nèi)壁實現(xiàn)垂直焊透，用碳弧氣刨完全使外壁、內(nèi)壁的封底焊見白，繼而焊兩次對應(yīng)的焊縫。

結(jié)論：

總之，對于橋梁深水基礎(chǔ)施工來說，雙壁鋼圍堰技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢較為明顯，其也屬于此項工程最關(guān)鍵的技術(shù)之一。如今此類工程在施工過程中，一般會將重點放在加工、搭設(shè)拼裝和水中下沉等技術(shù)上，有關(guān)部門在正式開展施工前，必須對相應(yīng)的施工方案及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行更深層次的掌握，確保施工能夠順利開展。