深水施工雙壁鋼吊箱圍堰關鍵技術研究

向 正

(中鐵十九局集團第六工程有限公司，江蘇 無錫 214028)

1 工程概況

漢中漢江特大橋項目中心里程為DgK250+926，起訖里程為DgK248+471.84～DgK253+380.06，橋長4 908.22 m。橋址處地形較為平坦，多為村莊及田地。主要為跨越漢江而設，橋位處漢江水面寬約100 m，兩側為土質大堤，堤頂寬約3 m，堤高約5 m，可通車?？卓绮捎妙A應力混凝土簡支箱梁 (共140孔)，其中24 m簡支梁計11孔，32 m簡支梁計117孔，64 m簡支梁12孔?？卓绮贾脼?-32 m+1-24 m+15-32 m+1-24 m+12-32 m+2-24 m+5-32 m+2-24 m+5-32 m+1-24 m+28-32 m+12-64 m+27-32 m+2-24 m+1-32 m+2-24 m+2-32 m預應力混凝土梁。采用矩形空心橋臺、圓端形橋墩，全部采用鉆孔樁基礎。

2 總體施工方案

2.1 總體施工工藝

主墩鉆孔施工完畢后，拆除鉆孔區全部構件，并支起鋼吊箱拼裝平臺，然后用80 t龍門吊并配合人工分節、分塊將鋼吊箱底板和壁板以及第一節拉壓桿、支撐等進行拼裝，完成鋼吊箱系統拼裝并驗收合格后，下放鋼吊箱。

按照設計要求焊接鋼吊箱拉壓桿上部和鋼護筒，封堵鋼護筒周邊洞口，搭建封底平臺之后澆筑混凝土。澆筑混凝土厚度3.5 m，待混凝土強度達到設計要求后，用水泵抽干鋼吊箱里面的水，按照設計要求焊接鋼吊箱拉壓桿下部和鋼護筒，同時拆除鋼吊箱拉壓桿上部和鋼護筒的焊接。

2.2 施工流程

本工程具體施工流程如圖1所示。

圖1 雙壁鋼圍堰施工流程框圖

3 深水施工雙壁鋼吊箱圍堰關鍵技術

3.1 圍堰的制作和拼裝

按圖紙要求加工好圍堰各個構件，并按順序編號，以便于施工組拼，待預拼裝且驗收合格后，將其運至施工場地附近進行整體拼裝。

3.1.1 搭設圍堰拼裝平臺

拆除鉆孔平臺上端結構后，以位于水面上1 m標高的鋼管樁來作為圍堰拼裝平臺的基礎，鋼管樁上先放置I36工字鋼，然后再放置貝雷架，按下列步驟拼裝材料：(1)拆掉鉆孔平臺，切割鋼管樁；(2)在水面50 cm的地方，設置鋼管樁；(3)采用鉆孔平臺材料搭設拼裝平臺[1]。

3.1.2 安裝吊掛系統

以護筒頂部安裝的雙拼I36工字鋼橫梁作為吊掛系統，設五道橫梁及10個分布錯落的吊點。提升及下放系統為60 t液壓千斤頂，采用32精軋螺紋鋼起吊將鋼鐵圍堰直接下放。

3.1.3 鋼圍堰拼裝

(1)拼裝前準備工作。采用全站儀給圍堰平臺上部及四周放線，以控制精度。圍堰外圍用焊接角鋼來定位和限位，用平板運輸車將加工好的圍堰板運送到橋墩位置。

(2)在底板上進行圍堰拼裝。利用履帶吊將固定的圍堰塊吊起，放至安裝位置，在固定好的圍堰塊邊壁處對接好臨時接口固定塊并焊接，依次焊接和固定圍堰塊，直到全部完成。

(3)第二、三及頂節拼裝順序。為保持對稱，第二、第三節及頂節的圍堰依圍堰的長邊順序進行。

3.2 圍堰下放就位、固定

3.2.1 底節鋼圍堰的下放

在底節鋼圍堰拼裝完成后，上升起吊10 cm，等待半小時，檢查下放結構，如下放結構穩定，可拆除圍堰平臺和其余鉆孔平臺，下放底節的圍堰處于浮動狀態。收緊鋼絞線進行下放。第一節整體起吊，拆除底托梁，下放的首節吊箱處于自然浮動的狀態，入水3.1 m左右。安裝第二節壁板和第一節內支撐：鋼吊箱入水約5.2 m；在艙內澆筑混凝土，高度為2 m，吊箱整體入水約10 m。安裝第三節壁板和第二節內支撐：鋼吊箱入水12.1 m；艙內澆筑約2 m高的混凝土，吊箱入水16.9 m。安裝第四節壁板和剩余內支撐：根據現場情況澆筑混凝土，鋼吊箱下沉到設計標高位置時，圍堰處于自然浮動的狀態，焊接拉壓桿頂部和護筒。下放之前，在精軋螺紋鋼上做好刻度標記。圍堰每下放1 m，進行一次監控和測量，一旦下放至與平面高度差距超出5 cm，需及時調平。鋼圍堰在下放入水后，吊點受力會越來越小，直到鋼圍堰不再下沉并自然浮動處于平衡狀態才停止下放。最后，分層對稱灌注刃腳砼。

3.2.2 接高與下沉

拼裝中節鋼圍堰后，需做好標記，并分不同的模塊吊運到拼裝的平臺上，在底節對應位置對中節段進行焊接和拼裝。接高須要對稱，以保證雙壁鋼圍堰處于平衡狀態。對接高內支撐及所有焊縫等用煤油檢驗合格再下沉。在此之前，要測量和設置橋墩的中心線，復測沿圍堰周圍河床面標高，并核對刃腳高度。復核無誤后，拼裝頂節段，并對圍堰注水使其下沉，當圍堰底部與河床面距離達到0.5 m時，停止注水，產生偏離則需及時糾正。待位置準確后，快速注水使其著床，著床后圍堰因自身重量無法與深水浮力平衡，需向內隔艙繼續澆筑砼，利用自身重量把圍堰下放至標高位置。

3.3 鋼吊箱圍堰封底

為保證封底混凝土質量，防止滲水，可在底板用隔艙板將封底分區。工程隔艙板用3 mm的鋼板和I10工字鋼，鋼板加工需在工廠進行。在第一節壁板安裝后，將隔艙板運至安裝現場，用龍門吊吊裝，和底板焊接。隔艙板、拉壓桿及護筒一旦出現碰撞時，需調整隔艙板位置。為保證隔艙板穩定性，需在隔艙板上焊接斜撐，斜撐選擇I10工字鋼，和隔艙板呈30°夾角[2]。

為確保內支撐穩定性，可設立豎向支撐鋼管，鋼管規格為630 mm×10 mm，按不同層次安裝；底部的豎向支撐設置焊接在圍堰底板的大龍骨上，為避免滲水，需用鋼板封底。封底混凝土使用集料斗，工藝采用多導管及多點推進的方式。封底最為關鍵的是如何封堵護筒，鋼吊箱在調整并固定后，讓潛水員在水下將環向鋼板帶直接收緊封堵鋼護筒和鋼吊箱底板之間的縫隙，在有環向鋼板帶的同時用沙袋收緊并壓實。封底作業平臺一半在基樁鋼護筒上，鋪設雙拼的I40a工字鋼來作為承重梁，并鋪設321型貝雷梁。

3.4 圍堰抽水、基底清理

混凝土達到一定強度后，關閉圍堰側壁連通孔，對圍堰進行抽水。艙內混凝土澆筑至8.5 m，將最下面一道拉壓桿和封底層頂部鋼護筒的根部焊接連接，實現體系轉換，切除封底層頂部鋼護筒和拉壓桿[3]。在抽水時，需記錄抽水機的數量、時間和圍堰內水位刻度等。抽水完成后，把鋼護筒割至承臺底部標高，除去樁頭雜物，以保證表面清潔光滑，然后焊接抗浮牛腿及鋼筋剪力環，確保圍堰抗沉及抗浮等參數均達到要求，將剛性拉壓桿焊接至抗浮牛腿，切除承臺剛性拉壓桿，最后澆筑封底混凝土，確保圍堰底部處于同一水平線。

3.5 承臺、墩身施工

承臺施工前，需拆除頂部和底部的支撐系統。承臺整體設計的高度是5 m，分兩次施工，混凝土澆筑高度兩次均為2.5 m。墩身高度需高于橋址處浪濺區高度。為防止墩身銹蝕，需進行表面處理，用混凝土涂裝后方可拆除圍堰結構。

3.6 圍堰拆除

用400 t浮吊拆除圍堰側板，頂口采用框架梁和已經完成的墩身結構連成一個整體后再逐塊拆除。

3.7 施工注意事項

當水位比較深時，適宜采用雙壁鋼圍堰技術。該技術能有效承受內外部水差引起的壓力值，同時結構簡單，資金投入少。在施工時需注意以幾方面：

(1)在設計初步階段，需依照現場情況選擇結構，應和承臺整體構造協調。在整體設計時，要依照運送能力及吊裝各種因素等確定圍堰大小，確保承載能力、剛性、穩定性均符合要求，安裝成功后，統一質檢。

(2)在鋼圍堰浮云定位前，檢查纜繩及錨鏈和導向設備等，如有問題及時調整，避免圍堰在下落時出現意外。此外，密切關注水位漲落情況，避免對錨碇產生不利影響。在定位后，采用對稱均衡方式向圍堰內壁腔灌水，確保圍堰成功落床。

(3)鋼圍堰下落完成后，檢查沖刷情況和偏斜度，如有偏差及時調整。圍堰封底澆筑前，將雜物清理干凈，檢查無誤后再澆筑。澆筑時需注意混凝土澆筑的高度，防止出現欠澆或超澆。

4 關鍵技術的施工效果

在漢中漢江特大橋項目基礎施工中采用的雙壁鋼圍堰施工技術，成功解決了深水橋梁樁基礎建設時易出現的一些問題, 取得了以下較為明顯的效果：

(1)漢中漢江特大橋項目在深水區域對圍堰位置精確放線，并在圍堰外邊線處焊接角鋼進行定位與限位，確保吊箱順利下放，以確保鉆孔樁和承臺偏差以及數值，在允許范圍內。

(2)現場施工環境較為復雜，具有一定風險，所以圍堰工程的各個構件需在工廠內整體制作，然后在項目場地附近組裝，再利用浮吊運輸至施工現場安裝，實現了鋼吊箱整體制造、橫向下水、整體浮運的控制。

5 結語

漢中漢江特大橋水中墩深水基礎施工，綜合了雙壁鋼圍堰和吊箱圍堰的優點，施工方案制定合理，現場施工組織有序，此次施工效果良好，希望可為后續的類似工程提供一定參考。