《鋼圍堰技術標準》DBJ50/T-300-2018解讀

戴利，劉安雙，楊壽忠

（1重慶建工第一市政工程有限責任公司，重慶 400020；2林同棪國際工程咨詢(中國)有限公司，重慶 401121；3重慶城建控股（集團）有限責任公司，重慶 400013）

0 引言

鋼圍堰是橋梁深水基礎施工中一種重要大型臨時設施，作為橋梁基礎、承臺和墩柱施工時的擋水結構，供施工人員在圍堰內無水環境進行水位以下橋梁結構的施工。

鋼圍堰一般受力非常大，在20～30m水深時，鋼圍堰底節最大水壓力達到20～30t/m2，水浮力可能超過萬噸，加上水流、風浪作用，其荷載作用遠超過一般的施工臨時設施。

鋼圍堰整體坍塌或上浮事故時有發生，重慶2013、2014均發生過鋼圍堰坍塌和傾覆事故，造成巨大的生命、財產損失和不良的社會影響。

從事故原因分析，暴露出鋼圍堰在設計和施工以及管理方面缺乏標準，為此，重慶市城鄉建設委員會（現重慶市住房和城鄉建設委員會）2014年制定了技術標準編制計劃，并由重慶城建控股（集團）有限責任公司組織設計、施工，科研院校等多家單位進行研究并編制，技術標準于2017年完成征求意見稿，于2018年正式批準發布，為鋼圍堰設計和施工提供指導，將為防止鋼圍堰安全事故作出貢獻。

1 鋼圍堰結構設計解讀

技術標準中第3、4、5章主要對鋼圍堰設計進行規定，是本標準核心內容。鋼圍堰設計計算方法不同，圍堰的安全度也不一定，鋼圍堰設計上的缺陷可能導致嚴重的后果。

1.1 設計荷載

鋼圍堰設計應考慮的荷載，在沒有規定之前很多設計考慮不全，本規范3.1.3條規定了鋼圍堰結構設計荷載應包括：結構自重、風荷載、靜水壓力、動水壓力、土壓力、施工荷載以及壅水所產生的壓力等。

結構自重主要用在計算鋼圍堰抗浮和地基 （或鋼圍堰支撐平臺）承載力。

風荷載、土壓力、施工荷載以及壅水所產生的壓力對多數鋼圍堰影響相對較小。

鋼圍堰的主要荷載是靜水壓力和動水壓力。浮力是圍堰承受向上水壓力的表現，屬于靜水壓力。

雙壁鋼圍堰隔倉內靜水壓力也是一個重要荷載。隔倉水位較高時，外壁板水壓部分可以通過隔倉水傳遞至內壁板，內外壁之間的桁架受力則較小，當鋼圍堰下沉，某個隔倉內水位未及時補充提高，則可能導致外壁板和桁架受力過大，甚至產生外壁板壓潰或桁架桿件受壓失穩。

隔倉水位一般是由施工單位現場控制，可以隨外部水位變化相應進行控制，設計時，可進行最不利隔倉控制水位分析，以指導施工現場進行相對有利的隔倉水位控制。

根據鋼圍堰荷載的影響敏感性，多數鋼圍堰主要考慮水壓力荷載和結構自重，而其他荷載相對次要一些。

1.2 計算內容

規范3.1.4條，鋼圍堰的結構計算內容包括強度、剛度、穩定性以及抗浮、抗傾覆、抗滑移和抗下沉穩定系數及封底混凝土驗算。

在實踐中，圍堰鋼結構部分可以依據《鋼結構設計規范》[2]進行設計，其強度、穩定性是鋼圍堰設計的主要指標，鋼結構強度、穩定性不滿足要求是鋼圍堰結構破壞的主要形式。

鋼圍堰抗浮、抗傾覆、抗滑移是鋼圍堰整體穩定的主要指標，應充分分析，保證具有足夠的安全度。

下沉穩定系數是驗算下沉過程中圍堰下方河床巖土的承載能力的，屬相對次要指標，一般根據現場河床基礎情況，巖層或密實砂卵石地層可不作下沉穩定性計算。

鋼圍堰內土體隆起在重慶地區很少見，只在對圍堰下方土體為不透水土層時，采干封底時可進行鋼圍堰內土體隆起計算，采用混凝土封底時，可不計算。

1.3 抗浮計算

鋼圍堰抗浮考慮因素較多，技術標準沒有一一列舉，這里進行一個解釋。

總體而言，抵抗浮力的荷載主要有鋼圍堰自重，包括鋼結構、封底混凝土、隔倉混凝土（或填料）、隔倉水等，當考慮樁與鋼圍堰整體上浮時，還要計入樁基自重，一般樁底透水的摩擦樁需要考慮樁基自重。考慮樁基自重時，鋼圍堰封底混凝土上浮，帶動樁基上浮，則必須是封底混凝土與樁基鋼護筒、鋼護筒與樁身之間的粘接力或樁身抗拉力大于樁基自重加上土層反向摩阻力，否則樁可能會在圍堰底部出現樁基斷裂、樁基與鋼護筒之間或鋼護筒與封底混凝土之間的粘接破壞。

當樁基基底為不透水巖層時，不需要考慮樁底浮力，即鋼圍堰浮力受力面積應扣出樁基面積，同時樁基自重、巖土對樁的反向摩擦力，通過樁身對鋼護筒、鋼護筒對封底混凝土起錨固作用，抵抗上浮力。樁基自重+巖土反向摩擦力、樁身對鋼護筒粘接力、鋼護筒對封底混凝土的粘連力三者應取小值，作為抵抗浮力的錨固力。

鋼圍堰外側巖土對鋼圍堰外壁板也存在反向摩阻力，由于下浮過程中土體存在擾動，鋼圍堰外壁與巖土接觸不緊密，其反向摩阻力也不準確，故一般不計算該反向摩阻力的抗浮作用。

另外計算巖土對樁的反向摩阻力時，如果是群樁，還要考慮群樁效應，即較密較長樁基，有可能將樁基范圍內巖土整體拔出，群樁抗拔力小于單樁抗拔力的代數和，這時應取較小值作為抗浮效應，某鐵路鋼圍堰就是未考慮群樁效應，導致樁基、鋼圍堰整體上浮[3]。

一般情況下，封底混凝土驗算也可以歸入抗浮計算中，作為抗浮驗算的一部分，即使上浮力過大，而樁基已對封底混凝土進行了錨固；但封底混凝土本身出現破壞，將直接導致封水失敗。

1.4 鋼圍堰壁板和加勁肋的計算

目前鋼圍堰壁板計算方法也是多種多樣，不同的方法計算結果相差很大，與現場實際的吻合度也不盡相同，有的計算方法可能導致計算結果與實際嚴重不符，致使鋼圍堰結構處于危險狀態。

技術標準對壁板計算進行了規定。

鋼圍堰壁板由鋼板、環向加勁肋、豎向加勁肋組焊而成，加勁肋一般采用扁鋼、角鋼、槽鋼、工鋼等構件，與壁板之間現場采用間斷焊接或滿焊。

對于壁板和加勁肋計算，有的計算采用將加勁肋等效為一定厚度的壁板，這種計算相對簡單，但計算結果不能反應出加勁肋應力，僅對壁板整體進行分析，存在一定的缺陷。

本標準推薦簡化計算時，采用梁板法，梁板法是將壁板作為板單元，水平加勁肋和豎向加勁肋均作為梁單元，加勁肋（梁）與壁板單元共用節點 （有的將水平加勁肋也作為板單元）。

這種計算結果相對而言，加勁肋應力偏大，結構設計偏于安全，對采用槽鋼、工鋼作為加勁肋，且采用間斷焊接是較適合的，對于角鋼作為加勁肋，局部計算應力相比實際應力偏大。

本規范推薦采用有效寬度法計算加勁肋應力。根據《水利水電工程鋼閘門設計規范》，面板兼做主（次）梁翼緣時，考慮壁板的有效作用寬度取50～60δ和主（次）梁間距的較小值[4]。本標準略嚴，要求按不大于40δ取值。

1.5 關于鋼圍堰設防水位

鋼圍堰作為一種臨時結構，一般使用周期為1～4年，其設防水位一般為10～20年一遇的洪水位，但多數鋼圍堰一旦完成了承臺以及洪水位以下墩身施工，就完成了使命，即使被水淹也不會對工程造成重大影響。有的橋墩施工不屬于關鍵工期，可以讓洪水淹沒，退水后再施工，甚至可以等到下一個枯水期再施工，所以鋼圍堰的設防水位可以根據施工進度安排和成本控制確定，故本標準未對設防水位提出具體要求。

一般來說，鋼圍堰在部分永久結構樁基完成施工并完成澆筑封底混凝土后，就具備了較強大的防洪水沖擊能力，所以在汛期來臨前必須完成封底混凝土澆筑，并完成一半以上永久結構樁。

2 鋼圍堰施工解讀

《公路橋梁施工技術規范》中沒有專門的鋼圍堰章節，在“13.3承臺”中對各類圍堰進行了簡單的規定，可以作為鋼圍堰施工參考[5]，但鋼圍堰因施工環境、地質水文不同，施工差異也非常大。

鋼圍堰施工安排與水位變化關系非常大，經常是與洪水賽跑。周密的安排、詳細的氣象水文資料、最大程度利用枯水期施工，對鋼圍堰是非常重要的。鋼圍堰封底混凝土完成，抽干圍堰內的水，開始承臺施工時，鋼圍堰安全風險最大，但此時如還在枯水期，圍堰內外水位差不大，圍堰相對高水位是安全的，承臺完成后，鋼圍堰基本上就不再有大的風險。

在枯水期如果能形成干封底，對抗浮是非常有利的，封底混凝土根據水浮力情況還可以大大減薄。

鋼圍堰加工主要注意對焊縫的要求，特別是采用角鋼加勁肋，角鋼翼緣與壁板焊接時，當計算考慮利用壁板作為角鋼加勁肋的一部分時，不宜采用間斷焊接。

鋼圍堰基礎應具有一定的承載力，不得位于淤泥上，可以是巖層或其它覆蓋層。位于巖層上時基巖應盡量整平，這有利于鋼圍堰就位的精度控制。

鋼圍堰的安裝有多種，原位安裝時，對首節鋼圍堰要通過吊裝系統整體下放入水，當采用大型吊裝設備吊裝時，對設備要求較高，當采用多臺千斤頂下放時，對千斤頂支承結構以及下放同步性要求較高。鋼圍堰入水后，可以采用注水下沉，此時應注意如有的隔倉忘記了注水，可能會導致隔倉內外水頭差過大，隔倉壁板或水平桁架破壞。

封底混凝土澆筑采用水下施工時，應按水下混凝土施工工藝嚴格控制，防止出現混凝土不連續、夾渣等情況。為加強鋼護筒與封底混凝土的摩阻力，施工現場采取在鋼護筒表面焊接鋼筋、鋼板等剪力鍵結構，這是一種非常有效的措施。

在施工過程中，應準確收集水文情況信息，當出現超出設防水位的洪水時，應立即撤離鋼圍堰內的人員與設備，打開注水閥，向圍堰內注水，保證圍堰安全。如洪水來臨時，部分穩定圍堰的樁基和封底混凝土應盡可能完成，還未完成時，可能存在鋼圍堰沖擊移位或傾覆風險，應采取必要的固定措施，包括已有永久結構、臨時結構的固定，回填混凝土或土石對鋼圍堰進行穩定。

3 結語

重慶市地標《鋼圍堰技術標準》已正式發布，結束了國內沒有專門針對鋼圍堰設計、施工及管理標準的歷史，但施工現場千變萬化，如何加強鋼圍堰設計和施工管理，防止安全事故發生，還任重道遠，需要相關技術管理人員共同努力。借此《鋼圍堰技術標準》發布之際，就標準編制內容作一些解讀，僅供參考。

責任編輯：劉艷萍

施工經驗

怎樣理解鋼筋預算和鋼筋下料

鋼筋下料翻樣是鋼筋工程施工中一項非常重要的工作，在鋼筋施工工序上，鋼筋配料(鋼筋的切斷、工藝加工等)、綁扎安裝、交付驗收等都需要有書面的依據，這個依據就是翻樣工所出具的《鋼筋配料單》。

預算長度和下料長度都說的是同一構件的同一鋼筋實體，下料長度可由預算長度調整計算而來。

預算長度按設計圖示尺寸計算，它包括設計已規定的搭接長度，對設計未規定的搭接長度不計算(設計未規定的搭接長度考慮在定額損耗量里，清單計價則考慮在價格組成里)，不過實際操作時都按定尺長度加搭接長度。

下料長度則是根據施工進料的定尺情況、實際采用的鋼筋連接方式并按照施工規范對鋼筋接頭數量、位置等具體規定要求考慮全部搭接在內的計算長度，有時還要考慮施工工藝和施工流程，如果是分段施工還需要考慮兩個流水段之間的鋼筋連接。

一根鋼筋中間需要多少搭接接頭，清單工程量里不計算，施工下料卻要根據構件鋼筋受力情況統統考慮。比如一個矩形箍筋，預算長度只考慮構件截寬、截高，鋼筋保護層厚度及兩個35O彎鉤，不考慮那3個90O直彎。