公路橋梁承臺雙壁鋼圍堰施工關鍵技術

栗 歡

（保定交通建設監理咨詢有限公司，河北保定 071000）

0 引言

雙壁鋼圍堰施工技術是一種新的施工技術，主要是利用鋼護筒、鋼板樁、導架等形成鋼圍堰，然后通過導管法下放鋼管樁和鋼護筒，從而形成鋼圍堰的方法[1]。雙壁鋼圍堰主要適用于水中墩臺的施工，在水深較大的情況下，也可以作為圍堰來使用。雙壁鋼圍堰施工具備工藝簡單、質量易控制等特點[2]。但在復雜的施工條件下，對于施工細節的把握也至關重要，因此，對橋梁承臺進行雙壁鋼圍堰施工技術和質量控制分析具有重要的意義。

1 工程概況

某大橋為連續剛構箱梁結構，公路等級為二級，通航等級為Ⅳ級，總長370 m，上部結構采用（90+160+90）m 剛構箱梁+（1×30 ）mT 梁，兩側為重力式橋臺，防洪標準為100 年一遇，1#、2#的主墩承臺采用整體式結構。該項目結合工程主橋承臺特點，充分考慮現場施工條件、水文特征、地質狀況，擬定非洪水期施工，選用雙壁鋼圍堰工藝進行1#、2#主墩承臺施工。主墩圍堰厚度為1.3 m，1#墩和2#墩最大圍堰水深分別為11 m 和20 m，封底混凝土厚度分別為2 m 和4 m，倉內混凝土灌注誤差±5 m。1#墩圍堰和2#墩圍堰長度分別為（6+6+3）m=15 m和（6+6+6+6）m=24 m。橋墩圍堰的整體布置如圖1所示。

圖1 橋墩圍堰總體布置

2 雙壁鋼圍堰施工關鍵技術

2.1 施工準備

2.1.1 測量放樣

在鋼圍堰安裝前，要根據設計要求、現場的實際情況以及施工現場的具體條件進行鋼圍堰的測量放線工作，然后進行鋼圍堰的定位。首先要按照設計要求來確定鋼圍堰的軸線和高程，然后再根據施工現場的實際情況來進行測量放線工作[3]。在確定好鋼圍堰的軸線和高程后，將鋼圍堰的平面位置放出來，同時，還要將鋼圍堰頂部標高以及底部標高都放出來。在雙壁鋼圍堰安裝前，要對鋼護筒進行測量放線工作，以確保鋼護筒能夠與設計要求相符合。同時，還要對鋼護筒與鋼板樁之間的距離進行測量工作，以確保兩者之間不會發生位移。

2.1.2 鋼圍堰定位

鋼護筒與圍堰之間采用鋼絲繩連接，以確保其能夠在水中自由漂浮。同時，還要確保其能夠滿足鋼圍堰的剛度、強度等要求[4]。另外，還要根據設計要求來進行鋼圍堰的定位和調平工作。在鋼圍堰定位過程中，要注意以下4 點：①當鋼圍堰安裝完畢后，要對其進行復核檢查；②在進行圍堰定位時，要保證承臺、墩位和護筒中心線重合；③在進行圍堰調平工作時，要保證鋼護筒的水平度；④在鋼圍堰定位過程中，要保證鋼圍堰的平面位置、高程以及平面位置等與設計圖紙相符。在實際施工中，也可以根據實際情況來調整鋼圍堰的平面位置和高程。

2.1.3 鋼護筒的加工制作

該項目采用永久性鋼護筒，在進行鋼護筒分節時，要先將各節鋼板樁焊接完成，并進行焊接檢驗。然后根據圖紙要求進行加工制作，并進行校核。在進行鋼護筒的加工制作時，要嚴格按照圖紙要求以及實際情況來進行加工制作。同時，還要保證鋼護筒的焊接質量，焊接時要保證鋼板樁的垂直度和平整度滿足要求[5]。

2.1.4 圍堰工作平臺拼接及材料要求

工作平臺包括分配梁、連接桿、鋼管樁等，工作平臺采用現場拼接。鋼管樁直徑為12 mm，長12 m，分配梁尺寸型號2HM 588 mm×300 mm。項目施工嚴格執行圖紙要求，將樁基作業平臺拆除，在中線位置借助鋼護筒設置拼裝平臺，借助工字鋼和鋼護筒完成圍堰拼裝平臺的基礎連接和支撐。

2.2 圍堰懸吊下沉裝置及導向系統設置

2.2.1 懸吊下沉裝置技術要點

下沉裝置由千斤頂、扁擔梁、鋼絞絲等構成，分配梁鋼板型號為800 mm×25 mm，千斤頂為穿心式液壓千斤頂。吊裝需由經驗豐富的技術人員操作，嚴格遵循施工參數要求，以千斤頂將圍堰轉移至指定位置。

2.2.2 圍堰下沉拼接技術要點

分段加工后驗收，并將鋼圍堰轉移至施工現場進行現場拼裝。在鋼圍堰現場拼裝的過程中如發現水平方向或垂直方向誤差，采用切割方式確保誤差段符合設計要求，焊接時，需采用滿焊工藝進行施工，并間隔1 m 加焊加勁板。

2.2.3 導向裝置技術要點

以I22b 工字鋼和16#槽鋼進行圍堰導向裝置的組裝，并于圍堰上游設置4 個限位器，下游設置3 個限位器，上游護筒方向利用滑輪設備與水流的共同作用將其下沉至固定位置。對應的限位器上設置滑動軌道并預留3 cm 孔隙，確保導向施工順利完成。

2.3 圍堰下沉與著床的施工關鍵技術

鋼圍堰施工中下沉和著床是關鍵工序，合理控制工藝參數，準確調節下放指標和內支撐參數，提高工程安全性。

2.3.1 首節圍堰的下沉施工

完成首節圍堰安裝，驗收懸吊系統。借助千斤頂將首節圍堰吊裝轉移到拼裝平臺5 cm 區域，并觀察螺紋鋼的受力狀況。首節鋼圍堰與水面齊平后，檢查圍堰滲漏性情況，并復核首節鋼圍堰尺寸是否達標，確定其定位是否準確，以為后續施工奠定基礎。為便于后續施工安裝，需保持鋼圍堰高出水面5 m，并在首節鋼圍堰灌注混凝土后，使其高出水面2 m。下沉過程中，鋼圍堰達到設計標高后停止下沉，詳細檢查刃腳并做好記錄，留檔備案。下沉鋼圍堰至指定位置完成封底。該項目標高226.1 m 處設置連接孔。水位超出圍堰位置后停止施工。施工中核查有無變形，確保各項指標合規。為了使鋼圍堰在下放過程中保持垂直度，整個下放過程必須使每臺千斤頂帶荷載50～100 t。圍堰在著床之前，呈懸浮狀態，此階段的圍堰下沉較容易，只要向井壁內灌水，克服水的浮力，圍堰即可平衡下沉。在向井壁內灌水時，應遵循對稱加載的原則，對稱的隔艙，同時灌水，且流量一致，以防圍堰傾斜。雙壁艙加水下沉，布置6 臺20 m 揚程潛水泵，在加水過程中觀察油頂壓力變化，當油頂達到100 t 荷載時，開始松頂下沉；當油項壓力接近50 t 荷載時，停止下放，繼續加水[6]。

2.3.2 其他節段接高施工

安裝首節圍堰后，標記后續節段，第二節圍堰轉移到拼接平臺進行安裝，采用掛籃內外壁工作平臺完成相關操作，搭建施工垂直梯。焊接需保障密實度，避免滲漏，圍堰安裝時需交錯進行，以保持整體結構穩定性。施工過程中需將底節艙水抽出，并嚴格控制艙內水位，對圍堰水位做好標注和記錄。施工完畢后，繼續進行圍堰下沉和著床，標記好具體位置并精準測繪。施工中需確保持平衡，嚴密監測下沉作業指標，確保作業質量，防止出現偏沉。利用定位平臺卷揚機將不同節段圍堰連接，確保施工過程中兩個節段同時收緊，以維持整體結構穩定性，并保障兩個節段同步下沉、著床[7]。

2.3.3 內支撐設置施工

接高工序完工后需在圍堰上部1 m 處進行內支撐的安裝。內支撐鋼管底部位置設置30 cm 工字鋼組成的牛腿，并將其與圍堰牢固焊接在一起。施工中需確保內支撐與圍堰軸線水平相一致，避免出現偏壓影響整體結構，確保施工順利進行。

2.4 封底混凝土施工

2.4.1 材料要求

封底混凝土是雙壁鋼圍堰施工技術中的重要工藝環節。為保證封底混凝土具有良好的和易性，在施工前要對其進行試驗，試驗采用的是坍落度為8 cm、坍落度損失值不大于25 mm、含砂率為35%的配合比。另外，可以在配制封底混凝土時加入一定量的緩凝劑和減水劑，提高混凝土的性能?；炷练忾]前，需認真核對沖刷狀況，并確保刃腳縫隙無滲漏[8]。

2.4.2 封底前的基礎處理

該項目施工中，1#墩下沉至標高前，須由專業潛水員下沉，進行水下情況的詳細核查，并完成混凝土縫隙的封堵，確保施工工藝指標合規。封堵完成之后，需清理淤泥。采用拋石法對2#墩施工并進行底層封閉，確保其達到預計高度值，并在觀測中確保河床與圍堰底部之間密切結合無縫隙，避免影響后續混凝土澆筑環節的施工質量。

2.4.3 導管安裝

成功搭建施工平臺后，布設水下混凝土導管。導管安裝是雙壁鋼圍堰施工的關鍵工序之一。在導管安裝完成后，要對其進行質量檢驗。同時，還要對導管的內外漏情況、彎曲情況以及接頭是否緊密等進行檢驗。同時，還要保證導管的焊接質量，保證其不漏水、不漏漿、不漏泥等。該項目共計混凝土導管22 個，每組導管有5 根?；静荚O原則如下：

（1）布設半徑約5 m，水下混凝土澆筑中需確保導管全部覆蓋。

（2）為提高防滲效果，需于鋼圍堰內外壁均勻布設導管，并以混凝土嚴密澆筑。

（3）合理控制布設導管與鋼圍堰外壁間距，以混凝土可自由流動為宜，確保其可充分固結。

2.4.4 封底混凝土的澆筑

封底混凝土澆筑采取四周向中間澆筑的方式進行，具體情況如下：

（1）完成下游導管的布設施工，下游導管共5 個。

（2）連續完成混凝土封底，如在封閉施工環節存在未顧及導管的現象，可采取連續澆筑的方案進行補充，需于施工中核對工程詳情，確保每根導管施工時間的間隔小于0.5 h。

2.5 雙壁鋼圍堰拆除

2.5.1 雙壁鋼圍堰水上切割

結合工程實踐，該項目未拆除承臺頂面標高下雙壁鋼圍堰結構，待枯水期完成剩余部分的拆除工作。按照拼裝結構將每層圍堰分為16 個單元箱并逐個分解，每部分單元箱體重約10 t，采用逐層拆除的方案。為消除安全隱患，施工中使用氧氣乙炔切割，摒棄傳統吊裝方案減少施工風險。圍堰燒割成上下兩半節時，上節圍堰受到水流沖擊向下游移動，而且在圍堰斷開的一瞬間突然移動。為了使潛水員安全施工，可以在燒割線上下各焊一個連接件，其間以倒插螺桿連接，并能夠承受水平力。

2.5.2 圍堰起吊

起吊工程中需重點控制參數，吊裝環節尤其注重鋼圍堰平衡，防止出現結構性傾覆。吊裝需保持吊點位置對稱，最后單元吊裝后，潛水員及時查看水下情況并將固定螺栓取出。吊裝作業中，現場需由專業人員進行觀察，確保施工順利并保障周圍人員安全。施工過程中需嚴密觀測受力點狀況，如果發現突發狀況，及時停止施工并妥善處置，調整完畢后方可繼續。起吊后，需將圍堰平緩置于平臺上并轉運到岸邊。

3 結論

以某連續鋼構箱梁、T 梁組合整體式主墩臺鋼圍堰項目施工為例，對導向裝置控制、圍堰懸吊分節拼裝、分階段拼裝、內支撐設置、首節下沉著床、封底混凝土等關鍵施工工藝及技術要點進行總結和分析，得出以下結論：

（1）導向滑輪與懸吊拼接技術，相較現有方案，能有效減少拼接時間，提高施工過程抵抗水流沖擊的能力，降低對工人的依賴度，實現了施工精度、施工效率的雙重提升，工程穩定性明顯改善。

（2）按照先樁后堰的順序進行施工，鉆孔施工環節，需在施工平臺上安裝雙壁鋼圍堰，通過對施工工藝參數及關鍵指標的精準控制，以提高結構整體安全性。

（3）智能化監控系統實現對圍堰水下作業的實時監控和數據采集，實時掌握水下混凝土封底、圍堰分節拼裝工序詳情，及時發現水文環境、土質風險因素并發出預警，針對不穩定性因素加強處置，項目施工效果好，橋梁主墩承臺施工質量突出，竣工驗收合格。