某高速公路大橋鋼圍堰封底混凝土澆筑技術(shù)分析

摘要 公路橋梁項目建設(shè)中，鋼圍堰施工作為水下樁基承臺施工的重要環(huán)節(jié)，其封底混凝土施工質(zhì)量直接決定樁基承臺建設(shè)的安全性、高效性，對保證橋梁建設(shè)的順利進行具有重要作用。為有效提升鋼圍堰封底施工技術(shù)水平，保證封底混凝土施工質(zhì)量，該文章依托某高速公路橋梁工程實踐，針對橋梁主墩鋼圍堰封底施工技術(shù)展開綜合探究，根據(jù)工程實際情況，提出選用雙壁鋼吊箱圍堰，并設(shè)計出了總體施工方案，系統(tǒng)總結(jié)了鋼圍堰封底施工關(guān)鍵技術(shù)要點，主要包括圍堰封底順序、封閉平臺及導(dǎo)管布設(shè)、濕封工藝、干封工藝要點等，旨在為橋梁主墩鋼圍堰封底施工技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞 公路橋梁施工；雙壁鋼吊箱圍堰；鋼圍堰施工技術(shù)；封底混凝土

中圖分類號 U445 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）15-0120-03

0 引言

公路橋梁是最重要的交通設(shè)施，對推動地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。由于公路橋梁建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，實際工程建設(shè)中需借助鋼圍堰完成水下樁基承臺施工，施工難度較大，對技術(shù)性、安全性要求較高。因此，為有效提升鋼圍堰封底施工質(zhì)量，該文結(jié)合某高速公路橋梁建設(shè)實踐，系統(tǒng)分析了主墩鋼圍堰封底施工技術(shù)，研究成果對此類項目的施工技術(shù)探究具有十分重要的意義。

1 工程概況

某高速公路橋梁工程結(jié)構(gòu)形式采用雙塔組合梁斜拉橋，設(shè)計總長度1 756.0 m，共由11聯(lián)組成。主橋橋跨組合為（95 m+220 m+95 m）=410 m，主塔橋墩為32 #、33 #墩，其樁基形式均為鉆孔樁，基礎(chǔ)呈異形結(jié)構(gòu)。基底高程-0.61 m，頂面高程+5.39 m，尺寸為：長×寬×高=65.3 m×19.8 m×6.0 m，基底布設(shè)鉆孔樁（80+8）根，其中主樁80根，長度62.0 m，直徑2.5 m，輔助樁8根，長度30.0 m，直徑1.2 m。

該項目場區(qū)內(nèi)主要環(huán)境條件為：（1）施工區(qū)域內(nèi)地形以沖積平原為主，河道寬度430 m，底部高程介于-4.0～-3.0 m之間，河水平均深度為4.8 m；（2）項目所在地距離港口較遠，周邊船只數(shù)量較少；（3）該橋梁范圍內(nèi)漲落潮高差約6.5 m，其中漲、落潮流速均值分別為0.57 m/s、0.65 m/s，流速最大值分別為0.94 m/s和0.95 m/s。

2 主墩鋼圍堰結(jié)構(gòu)及總體施工方案

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，確定該斜拉橋主墩基礎(chǔ)承臺通過圍堰完成施工，由于基底淤泥厚度較大，經(jīng)研究決定，選用雙壁鋼吊箱圍堰[1]。

2.1 主墩圍堰結(jié)構(gòu)概述

32 #、33 #墩圍堰均為雙壁鋼吊箱圍堰，其尺寸為：長×寬×高=67.78 m×22.28 m×9.708 m，共劃分為24段，通過工廠加工成型，并采用運輸船運抵施工現(xiàn)場進行組拼。鋼圍堰結(jié)構(gòu)圖，如下圖1（a）所示。

（1）圍堰底龍骨結(jié)構(gòu)：鋼圍堰底部主要包括底板、龍骨兩部分。龍骨為雙排HN600×200型鋼，主要材質(zhì)Q235B；底板為厚度8.0 mm鋼板，表面焊接規(guī)格I10工字型鋼，以有效提升其強度、剛度；局部區(qū)域龍骨通過厚度為1 cm的鋼板實施補強加固。為確保施工安全性、方便性，在其表面設(shè)置一層厚度為1 cm的Q235B型鋼板[2-4]。結(jié)構(gòu)形式如下圖1（b）所示；

（2）圍堰壁板結(jié)構(gòu)：鋼圍堰側(cè)壁高度為9.10 m，單塊板重932.3 t。其壁板主要包括內(nèi)板、外板、底板、隔板、甲板、桁架體系、肋板等，材質(zhì)為Q235B型鋼板，總厚度為1.2 m。內(nèi)板厚度12 mm，其余板厚度10 mm，桁架體系與肋板主要為規(guī)格20a型鋼。

（3）圍堰吊掛體系：鋼圍堰安裝通過千斤頂與鋼絲繩同步吊放，各鉆孔樁護筒頂部安裝一組吊裝設(shè)施，各吊裝設(shè)施包含4個吊裝點，各吊裝點部位通過4根規(guī)格為φ32 mm×L12 m螺紋鋼、1束鋼絲繩和1套120 t千斤頂進行吊裝作業(yè)。

（4）圍堰連通孔布設(shè)：在距離圍堰底部1.0 m高位置，設(shè)置一排連通孔，以有效改善堰內(nèi)外水位差，確保受力平衡。其孔徑300 mm，數(shù)量為24個。

（5）封底平臺布設(shè)：封底平臺搭設(shè)主要是在吊掛體系上方設(shè)置縱、橫向鋼梁，并鋪設(shè)防滑鋼板，在四周設(shè)置護欄，保證施工安全[5]。

2.2 總體施工方案

32 #、33 #橋墩全部為鋼吊箱圍堰。預(yù)先布設(shè)4組牛腿，并在牛腿頂部設(shè)置龍骨與底模。然后在護筒頂部設(shè)置吊裝體系縱、橫向鋼梁，吊裝鋼絲繩和護筒底模支架連接。最后依次完成側(cè)板、內(nèi)板、支撐體系及鋼筋施工[6]。鋼圍堰安裝工藝流程，如圖2所示。

3 鋼圍堰封底施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 圍堰封底順序

該項目鋼圍堰封底混凝土厚度為2.0 m，標(biāo)號C30，各墩承臺混凝土用量為2 000 m3；封底混凝土為典型的大體積混凝土施工，采取跳倉法進行施工，具體澆筑順序，如下圖3所示。封底混凝土澆筑前，應(yīng)對護筒底部進行封閉處理，避免出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象[7]。

3.2 圍堰封閉平臺及導(dǎo)管布設(shè)

鋼圍堰安裝完成后，在護筒頂部設(shè)置貝雷片，從而完成封底混凝土施工平臺搭設(shè)。貝雷梁嚴(yán)格按照設(shè)計要求現(xiàn)場拼裝成型，各連接部位通過銷釘錨固牢固。然后，利用120 t大型汽車吊進行吊裝，并逐段完成貝雷梁組裝，吊裝時，應(yīng)嚴(yán)格控制吊裝速率，保持勻速吊裝，以有效提升吊裝穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)安全事故。待吊裝至指定位置后，應(yīng)立即在吊裝體系相應(yīng)部位安裝限位裝置，避免貝雷梁出現(xiàn)側(cè)翻。

封底混凝土平臺施工采取濕封+干封相結(jié)合的方式施工，其中濕封主要借助導(dǎo)管完成澆筑，施工部位為分倉中間部位，圍堰周邊區(qū)域采取干封方式進行澆筑，當(dāng)堰內(nèi)水位降至隔艙頂部時，在圍堰內(nèi)安裝抽水泵排除艙內(nèi)水體，然后通過溜管完成混凝土澆筑[8]。

為確保封底平臺頂部施工安全性、便捷性，在貝雷梁長方設(shè)置規(guī)格I16工字鋼梁，布設(shè)間距為25 cm，并在其上方設(shè)置厚度為10 mm的防滑鋼板，平臺四周安裝高度為1.2 m的護欄，形成封閉作業(yè)平臺。

3.3 圍堰濕封工藝

濕封施工時，在導(dǎo)管頂部安裝料斗，通過泵車并借助料斗完成混凝土灌注。

通過計算確定混凝土首次灌注量，導(dǎo)管管徑0.3 m，懸空高度0.2 m，水體深度為7.0 m，導(dǎo)管埋置深度0.8 m。結(jié)合水下混凝土基本特性，其分散角度為15～30 °，分散范圍為8.0 m，水體重度為1×104 N/m3，混凝土重度為2.4×104 N/m3，從而求得導(dǎo)管內(nèi)外受力平衡狀態(tài)下混凝土灌注高度h1=7×1/2.4=2.92 m。管內(nèi)混凝土量V1=0.206 m3。管外混凝土呈圓錐形，其高度1.0 m，底部直徑8.0 m，得到體積V2=16.75 m3。最終求得首次混凝土澆筑量V=V1+V2=0.206+16.75=16.96 m3。

為有效提升水下封底混凝土施工質(zhì)量，保證一次性封底成型，首次澆筑通過雙料斗進行施工，并在料斗下方安裝開關(guān)，上、下料斗容量分別為10 m3和2 m3，混凝土澆筑時，待兩漏斗內(nèi)裝滿混凝土后，同步開啟開關(guān)，保證混凝土灌注質(zhì)量[9]。

混凝土灌注時，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土堆料高度及擴散范圍，并合理控制導(dǎo)管埋置深度，確保埋置深度始終保持在1.0 m以上；同時，應(yīng)對灌注過程實施嚴(yán)格把控，間隔時間不得超過30 min，避免間斷時間過長，出現(xiàn)堵管問題；此外，封底混凝土應(yīng)根據(jù)預(yù)先確定的順序?qū)嵤仓乖谕晃恢贸抗嘧10]。

3.4 圍堰干封工藝

鋼圍堰周邊封底混凝土通過干封工藝進行施工，當(dāng)水位下降到艙頂露出時，在圍堰內(nèi)安裝抽水設(shè)備及時排除艙內(nèi)水體。為防止抽水過程中水泥漿被抽走，通過溜管對端部實施灌注，對于部分澆筑不到位的區(qū)域，采用汽車泵進行補灌。同時，混凝土灌注時應(yīng)對高程及平整度實施嚴(yán)格把控，保證滿足設(shè)計要求。

4 結(jié)語

綜上所述，該文章依托某高速公路橋梁工程實踐，系統(tǒng)分析了橋梁主墩鋼圍堰封底施工技術(shù)，結(jié)合項目實際情況設(shè)計了具體的施工方案，并系統(tǒng)總結(jié)了鋼圍堰封底施工技術(shù)要點，具體結(jié)論如下：

（1）由于該橋梁主墩基底淤泥厚度較大，確定選用雙壁鋼吊箱圍堰進行施工。結(jié)合該項目實際情況，鋼圍堰封底混凝土厚度為2.0 m，標(biāo)號C30，單墩承臺混凝土用量為2 000 m3，為典型的大體積混凝土施工，故采取跳倉法進行施工。

（2）鋼圍堰封底混凝土澆筑前，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求搭設(shè)施工平臺，并設(shè)置安全有效的防護設(shè)施，最大限度保證施工安全。

（3）鋼圍堰混凝土灌注采取濕封+干封相結(jié)合的施工方案，濕封混凝土澆筑過程中嚴(yán)格控制首次混凝土灌注量及導(dǎo)管埋置深度；干封混凝土澆筑時，對高程及平整度進行嚴(yán)格把控，從而全面提升封底混凝土澆筑質(zhì)量。

參考文獻

[1]殷緒敏.通航河段卵石覆蓋層條件下橋梁主墩鋼圍堰施工[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（33）：135-137.

[2]王巖松.自浮拆除式雙壁鋼圍堰及其升降平臺的設(shè)計與應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)，2021（7）：74-77.

[3]陶庭震.內(nèi)河深水暗流鋼圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J].城市道橋與防洪，2021（5）：180-184+21-22.

[4]高向宇，周鋒，陳傳勇，等.龍溪嘉陵江特大橋鋼圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2020（11）：221-224.

[5]王思文，歐陽華，羅華.龍溪嘉陵江特大橋主墩深水基礎(chǔ)鋼圍堰渡洪方案及分析[J].公路交通技術(shù)，2021（1）：73-80.

[6]鄧海，許宏偉，李勇.公路橋梁中雙壁鋼吊箱圍堰的設(shè)計與受力分析[J].公路工程，2020（6）：138-142+160.

[7]康飛，陳傳勇，曾勇，等.深水橋梁雙壁鋼吊箱圍堰分布式網(wǎng)絡(luò)化智能監(jiān)測方法及應(yīng)用[J].施工技術(shù)（中英文），2023（6）：37-41.

[8]江羽習(xí)，韋權(quán)，陳家海.大型鋼吊箱圍堰設(shè)計及施工關(guān)鍵技術(shù)[J].西部交通科技，2022（3）：115-118+130.

[9]魯超，鄭文斌.單壁鋼吊箱圍堰施工技術(shù)研究[J].交通世界，2021（17）：120-120.

[10]范長森，王壘，張亮奎.基于單壁鋼吊箱圍堰施工技術(shù)分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2021（5）：126-127.

收稿日期：2024-03-29

作者簡介：毛萬億（1988—），男，本科，助理工程師，主要從事公路工程施工技術(shù)工作。