大直徑圓形雙壁鋼圍堰施工定位技術

趙忠文

(中鐵一局集團第二工程有限公司，河北 唐山 063000)

1 工程概況

新水東大橋處在福建省南平市延平區，河道內表面水流較緩，河底水流較急。采用圍堰施工，施工工藝流程見圖1。

圖1 圍堰施工工藝流程

3號、4號橋梁主墩位于建溪河道內，其中3號橋墩水深為15 m，4號橋墩水深為6.6 m。3號、4號橋墩雙壁鋼圍堰頂面標高按不低于+64.5 m控制，均采用圓形結構，內徑為23.874 m，外徑為26.738 m；3號橋墩雙壁鋼圍堰高度為16.5 m，封底厚度為3 m；4號橋墩雙壁圍堰高度為8 m，封底厚度為2 m。

2 鋼圍堰定位

因大直徑圓形雙壁鋼圍堰自重比較大，施工定位相對困難，所以鋼圍堰定位及著床就位是否能順利進行，是整個圍堰施工能否成功的關鍵工藝。 本文就圍堰的定位設備，定位要求、措施及監控量測等技術進行闡述。

2.1 圍堰吊裝

錨纜系統配一臺5 t卷揚機，錨纜采用Φ19.5 mm鋼絲繩。3號墩鋼圍堰底腳標高相同，20 t浮吊直接吊裝即可，4號墩鋼圍堰底部采用高低刃腳結構，拼裝時需搭設鋼管架和型鋼支墩作為臨時支撐。單元塊拼裝完成后，安裝圍堰起吊設備和系統。利用浮龍門滑輪組起吊鋼圍堰，使其脫離拼裝平臺5 cm后，再拆除浮平臺腹內的拼裝平臺。4號墩鋼圍堰由于受自身重心偏移及滑輪吊鉤固定的影響，圍堰不能一次平穩起吊到位，需要通過多次調整起吊滑輪鋼絲繩長度，確定鋼圍堰的起吊重心，確保鋼圍堰起吊和下放時平衡。

2.2 圍堰錨固

2.2.1 重力錨預制

水中重力錨尺寸為2 m×2 m×1 m，單個重量為10 t。采用1215定型鋼模組拼模型，底層設置Φ16螺紋鋼筋外，其余部位均設置Φ12螺紋鋼筋。重力錨結構見圖2。

圖2 重力錨結構圖

2.2.2 重力錨布置

每個船體上游拋2個10 t重力錨，下游拋2個10 t重力錨。重力錨與3 t錨機連接，連接纜繩采用Φ19.5 mm鋼絲繩，長度為180 m。

2.3 鋼圍堰定位設備

鋼圍堰底節起吊后，撤出平臺貝雷梁，采用浮龍門滑輪組緩慢下放鋼圍堰底節，使其靠自身浮力懸浮于河面上，再采用機動舟托拽鋼圍堰底節至導向船內，然后拼組導向船前后連接的貝雷梁，最后利用I30b工字鋼在導向船四個角設置斜撐頂住鋼圍堰，以限制鋼圍堰漂移范圍，起鋼圍堰下沉時的導向作用。用導向船頂推浮運至墩位處后拋錨進行錨定，即上游設2個重約10 t的重力錨，下游拋2個重約10 t的重力錨進行定位，錨纜采用Φ19.5 mm鋼絲繩，并在拋錨位置設置浮標。

焊接節段圍堰通過運輸浮船調運至設計的橋梁基礎位置后，采用20 t浮吊作為起吊設備，采用水平環向對稱的方式進行圍堰的接高。用處于懸浮狀態的圍堰頂上的拉纜通過10 t手拉葫蘆進行調整，校準后緩慢下降，以便檢查圍堰外側是否對攏。必要時重新吊起調整，如發現有卡殼現象，應及時停機處理。

2.4 鋼圍堰定位控制

2.4.1 鋼圍堰位置定位測量

定位測量大直徑鋼圍堰的位置，并按照驗收標準進行全面檢查，檢查在標準范圍內后，放松吊點，使鋼圍堰緩慢下降，每下降一定深度，就要全面檢查是否漏水，若發現漏水，必須吊起補焊后方能繼續下水，直到吊點全面放松，鋼圍堰自浮于水中，全面檢查合格后，方可拆除吊點。鋼圍堰在加水下沉過程中，采用岸上儀器觀測站隨時跟蹤觀測，對檢測結果及時修正并采取措施調整。重復以上操作過程，達到焊接高度，以滿足設計施工要求。

2.4.2 現場拼焊鋼圍堰質量控制方法

1)直徑尺寸和垂直度控制。調平后，用鋼尺進行尺寸檢查，利用垂直度測量儀器進行垂直度檢查。為滿足規范要求，可以進行微調。

2)焊接質量控制。要求采取必須的措施使上下對齊、對準，以便保證水密性良好。

3)焊縫檢查。必要的時候需要做滲透試驗，對于檢查不合格的必須進行補焊。

2.5 鋼圍堰測量定位

2.5.1 鋼圍堰就位下沉

鋼圍堰在加水下沉過程中，采用岸上儀器觀測站隨時跟蹤觀測，對檢測結果及時修正并采取措施進行調整。重復以上操作過程，直至上下兩節圍堰接縫滿足設計施工要求。

2.5.2 鋼圍堰正式定位

鋼圍堰下沉后進行正式定位，利用全站儀坐標放樣控制圍堰的位置，圍堰的垂直度測量則是用水平儀對圍堰水平高差進行測量和計算，進而使圍堰與墩位中心的偏差控制在圍堰高度的1/50。

2.5.3 鋼圍堰測量與調整

根據監測的結果，通過調整錨纜繩的方式使圍堰進入設計的位置；通過調整上下纜繩，使鋼圍堰處于垂直位置，確保圍堰與墩中心同心。鋼圍堰的位置、垂直狀態測定后，繼續在鋼殼內灌水下沉至設計位置。另外，需要采用卷揚機和水中錨碇來牽拉等方式對圍堰進行準確定位，以免鋼圍堰下沉到位以后，在受到水流沖擊、船只碰撞等情況下發生定位不準確問題。

若發現鋼圍堰有一部分已經下沉接觸到巖面，如繼續下沉可能發生傾斜，可安排潛水員水下檢查鋼圍堰刃腳著床是否滿足設計要求，根據檢查的情況，如有必要，可以采取措施進行清基或封堵，以便確保圍堰的就位穩定并確保施工安全。此刻鋼圍堰處于懸浮狀態，清基或封堵完成以后，再次測量并進行詳細檢查，同時快速向鋼圍堰隔艙內注水并進行壓重，在觀察圍堰迅速穩妥地下沉到河床底巖面后，在刃腳與巖面縫隙較大處，采用水泥砂包迅速封填，以免圍堰外泥砂流入。鋼圍堰下沉安裝后的允許偏差為：①標高：±15 mm；②模板內部尺寸：±30 mm，兩對角線的差異±1%；③軸線偏位：±15 mm；④傾斜度：0.3%H且不大于20 mm(H為承臺高度)。

3 結論及建議

采用周密的組織方法、合理的施工順序、科學的管理方法、嚴謹的定位控制措施、先進的施工控制技術后，3號橋墩、4號橋墩鋼圍堰下沉安裝經過測量標高的偏差是10、11 mm；模板尺寸偏差是20、18 mm；軸線偏差為11、9 mm；傾斜度為10、12 mm，均在允許的偏差范圍內。為更精準定位，建議采用差分GPS技術，通過GPS的RTK功能，配合高精度數字測深儀、計算機及相應的數據分析軟件，對鋼圍堰范圍內河床表面地形進行加密測量。另外，通過潛水員下潛至水底河床面，對測量范圍內河床表面的實際地質情況進行探測，探明河床表面是否為裸巖、是否有淤泥覆蓋層、淤泥覆蓋層大體厚度多少，并做好記錄。同時，要求通過水下照相或水下攝影的方式，將水底河床信息存底作為參考依據，結合水下地形情況進行鋼圍堰加工，以確保圍堰和地形結合，更能精準定位。

由此可以看出，雙壁鋼圍堰定位精度達到了設計要求，經過檢測各項質量指標達到合格標準，圓滿完成了大直徑鋼圍堰定位控制，為今后同類工程提供了一定的經驗。

[ID:009615]