水中雙壁鋼圍堰施工技術

許如專（合肥城市軌道交通有限公司，安徽 合肥 230001）

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水中雙壁鋼圍堰施工技術

許如專（合肥城市軌道交通有限公司，安徽 合肥 230001）

雙壁鋼圍堰是大中型橋梁深水主墩施工的大型臨時設施。本文以珠三角城際軌道交通佛山至肇慶段項目GZZH-4標北江特大橋施工實例，介紹雙壁鋼圍堰組拼、下沉著床的技術要點為論述，本文將與大家討論，以供交流。

水中；雙壁鋼圍堰；施工技術

1　工程概況

1.1工程簡介

北江特大橋全長3076.43m，為跨越北江而設。50#～55#和64#～73#為水中承臺，共16個，其中50#～55#水中承臺位于北江副航道，64#～73#水中承臺位于北江主航道。52#～55#及65#～72#承臺采用無底雙壁鋼圍堰施工，承臺高度均為5m，承臺底標高為-9.941～-0.964m，除69#、70#主墩外，其余承臺結構形式均為加臺型（3m底臺+2m加臺）。圍堰埋入河床深度為4.97～9.5m。

1.2水文資料

根據(jù)佛山水文站提供的 《珠三角城際交通佛肇段北江大橋施工工程水文測量及分析計算成果報告》可知，北江5年一遇洪水施工水位為+9.18m，水流最大流速為2.3m/s。2011年2～3月份施工期間常水位為+1.2m，副航道水深3～4m，主航道水深7～9m。汛期一般在5～8月。

1.3工程地質資料

水中承臺圍堰深度范圍河床地層為：淤泥，粉質粘土，中砂，礫砂及泥質粉砂巖。主航道河床平均標高為-6.6m，一般沖刷線標高為-8.107m；副航道河床平均標高為-2.6m，一般沖刷線標高為-5.706m。

2　鋼圍堰施工

2.1鋼圍堰加工制作

鋼圍堰統(tǒng)一在加工場分塊分節(jié)加工制作成型，半成品加工完成后經(jīng)現(xiàn)場技術人員驗收合格后，由汽車吊配合平板車將分塊加工完成的鋼圍堰運送到臨時指定場地堆放。

下面以69#、70#圍堰設計加工圖例說明。69#、70#墩承臺尺寸為21m×15.2m，考慮到圍堰下沉的施工誤差，圍堰加工時每邊擴大20cm，即69#、70#圍堰外圍設計尺寸為24m× 18.2m（內壁尺寸為21.2m×15.4m），圍堰上下共分為3節(jié)（8m+ 7m+3.5m），每節(jié)圍堰共14塊組成。

2.2施工方法及施工工藝2.2.1圍堰拼裝前準備工作

根據(jù)地質資料顯示，北江特大橋承臺埋深大，本工程水中承臺多數(shù)埋入河床以下，承臺底部距離下伏200～300kPa泥質砂巖較近，鋼圍堰基本嵌入基巖中，圍堰下沉到位困難。在樁基施工完拆除平臺后，利用特殊機械對圍堰平面范圍進行處理，采取水下抓斗配合裝砂船清理圍堰范圍內的表層軟弱層河床；對于地質較硬砂巖河床，利用水上浮船配合長臂挖機進行水下挖掘清理對應圍堰區(qū)域內的河床至設計標高，解決圍堰下沉時，僅采用常規(guī)高壓水槍配合大功率污水泵即可完成吸泥下沉到位，大大縮短吸泥下沉時間。

2.2.2首節(jié)鋼圍堰拼裝

（1）臨時鉆孔平臺改造及準備工作

將鉆孔平臺周邊影響首節(jié)鋼圍堰就位及下沉的φ630mm鋼管樁及鉆孔平臺進行拆除。

為提高鋼圍堰下沉時導向系統(tǒng)的剛度及下沉時鋼護筒的穩(wěn)定，利用雙拼45a工鋼在已成樁的鋼護筒頂端相互連接形成橫縱梁，工鋼橫縱梁兩端到圍堰的內壁留有5cm間隙，做到既可以滿足在端頭下掛鋼圍堰倒鏈的吊點，又解決鋼圍堰拼裝時的頂層定位限位裝置。

在鋼護筒距離水面以上1.0m處進行焊接拼裝懸臂牛腿，采用2*［36a槽鋼作為拼裝懸臂牛腿，共需焊接16根，單根長2.5m左右。作為首節(jié)圍堰拼裝時的臨時支撐平臺。

（2）首節(jié)鋼圍堰拼裝與就位

臨時平臺改造完成后，利用浮吊進行鋼圍堰的分塊拼裝。首節(jié)鋼圍堰擱置在拼裝懸臂牛腿上進行組拼。

為確保圍堰的精準定位，在圍堰內壁間隔2.5m焊豎向焊接一道限位支撐，平面位置對應抵住承臺外側鋼護筒位置處，定位支撐采用2*22a工鋼焊接而成，限位裝置與鋼護筒之間預留5cm的空隙，避免產生摩擦影響圍堰下沉。由于定位裝置與圍堰同步下沉，保證了圍堰的平面準確定位。

首塊鋼圍堰由浮吊吊裝擺放對應的懸臂牛腿拼裝梁上，經(jīng)測量校核平面位置及垂直度滿足要求后，懸掛導鏈并拉緊穩(wěn)固，利用鋼護筒頂部的橫縱梁與鋼圍堰內壁臨時焊接固定，使分塊臨時固定后，方可松開浮吊吊鉤，這樣第一片圍堰作為定位基準塊，浮吊依次吊裝其余圍堰，依次就位完畢，經(jīng)測量校核其平面位置及垂直度均滿足要求后，利用臨時懸掛平臺依次滿焊圍堰橫向、豎向合攏縫，且對于焊縫密封性采用在焊縫上涂刷煤油，觀察是否侵過焊縫另一側的方式進行檢驗。

2.2.3首節(jié)鋼圍堰下沉

圍堰下沉選擇在北江水流較平穩(wěn)時進行，利用16個性能完好的30t手拉葫蘆、16根直徑φ32.5mm的鋼絲繩和30t的卡環(huán)將圍堰吊在鋼護筒上，在現(xiàn)場統(tǒng)一指揮下，16名操作工人同步拉動手拉葫蘆倒鏈，吊起10cm，使首節(jié)鋼圍堰脫離裝懸臂牛腿支撐，確認檢查倒鏈葫蘆及吊點受力狀態(tài)滿足要求后，割除鋼護筒上的牛腿支撐，牛腿要割除干凈，以免影響圍堰下沉。

懸臂牛腿支撐全部切割完成后，由現(xiàn)場指揮統(tǒng)一指揮調度下，同時均勻拉動手拉葫蘆倒鏈，以每一次口哨令下放為原則，使圍堰在導向系統(tǒng)作用下徐徐入水。

然后用潛水泵分別向圍堰艙內注水，鋼圍堰在水配重作用下徐徐下沉，同時測量觀測圍堰的頂面高差，通過隔艙內的注水量調平，待圍堰下沉至2m時（首節(jié)圍堰頂面標高高于拼裝平臺約1.5m左右，以電焊工便于首節(jié)圍堰與第二節(jié)圍堰焊接為準），停止注水。

鋼圍堰停止下沉后，調平鋼圍堰，用手拉葫蘆將圍堰懸掛在鋼護筒頂部縱橫向定位梁上，且圍堰與鋼護筒之間的臨時焊接，確保穩(wěn)定。同時為確保定位準確，防治圍堰在下沉過程中及圍堰封底前，由于受水流沖擊、風力等影響導致圍堰偏位，圍堰四周設置錨繩，臨時錨固圍堰。

2.2.4第二節(jié)鋼圍堰拼裝、下沉

上述工作完畢后，使用浮吊配合，分塊吊裝加工完成的鋼圍堰至首節(jié)鋼圍堰上安裝，在吊裝過程中，現(xiàn)場施工人員隨時觀察圍堰外側對接標記是否一致合攏，若發(fā)現(xiàn)偏差，須重新吊起調整直至滿足要求。

相鄰兩塊鋼圍堰對攏后，檢查上下拼縫是否緊貼密實，測量人員通過全站儀檢查上下兩塊節(jié)段是否在同一條平面上，檢查合格后，開始焊接。電焊結束后，應用煤油對焊縫進行滲透試驗，檢查焊縫的水密性，如有滲漏應及時補焊。

采取對稱加水的方法，讓處于懸浮狀態(tài)的鋼圍堰緩慢下沉，每下沉一定深度，要全面檢查是否漏水。

2.2.5精確定位與鋼圍堰落河床

第二節(jié)鋼圍堰下沉一定高度后，當接觸河床面時，先暫停下沉，核對鋼圍堰的平面位置，利用測量儀器對鋼圍堰進行正式定位，通過調整手拉葫蘆，使鋼圍堰處于設計位置，調整圍堰四周上下的錨繩，使鋼圍堰置于垂直位置，且圍堰中心與承臺中心基本重合。

鋼圍堰著床前，對所有錨錠設備及導向設施進行一次全面檢查和調整，用調整倒鏈和限位支撐的辦法使鋼圍堰定位準確。

鋼圍堰定位后，由于首節(jié)鋼圍堰刃角處為楔形結構，該部位易產生應力集中，造成刃角處變形破壞，造成圍堰局部破壞后漏水。為保證圍堰刃角處有足夠的剛度和強度，采用10mm厚鋼板對圍堰刃腳進行加強，并對刃腳滿灌C30混凝土，既加強刃腳強度，又增加圍堰自重。

圍堰下沉采取吸泥結合隔倉內注水下沉方式。圍堰下沉過程中伴隨測量定位動態(tài)調整圍堰平面位置，使得圍堰準確定位。

2.2.6第三節(jié)鋼圍堰拼裝、下沉

第三節(jié)鋼圍堰拼裝下沉工藝與第二節(jié)相同，此處不再進行贅述。

2.2.7圍堰終沉

當圍堰下沉至最后1m進入到終沉終沉時，適當放慢吸泥速度和數(shù)量，當圍堰四個控制點高差大于20mm時，應及時糾偏，以調整相應側圍堰底角部位吸泥速度為主。

圍堰刃腳部位滿足設計標高時，停止吸泥，現(xiàn)場加強觀測，8h內圍堰下沉滿足在1里面以內，意味圍堰終沉結束。圍堰終沉到位后，將圍堰內壁與鋼護筒頂部橫縱梁之間臨時焊接牢固，確保圍堰穩(wěn)定。

2.2.8鋼圍堰基坑內清基

鋼圍堰終沉就位后，采用大功率吸污泵把鋼圍堰基坑范圍內的流砂、淤泥清除，直至滿足設計標高，達到封底混凝土厚度要求。

2.2.9水下混凝土封底

利用臨時鋼平臺作為封底混凝土灌注平臺，一臺汽車泵停置在鋼棧橋上，利用吊斗結合導管分吊點進行封底混凝土灌注。

采用導管法進行封底混凝土灌注，導管在布設時按如下原則進行：導管作用半徑按3m考慮，布設導管布置點，導管作用范圍覆蓋整個混凝土澆筑區(qū)。導管與圍堰內壁保持一定距離，以利混凝土的均勻擴散。

封底澆筑應連續(xù)一次完成，從周邊開始，依次推進，最終在基底中心結束，封底過程中加強量測，避免封底超高或未到標高。

3　圍堰應急保護措施

北江屬于季節(jié)性河流，水位高差較大，正常年份汛期水位與常水位高差約5m左右，5年一遇汛期水位與常水位高差達到8m，防洪風險大。為了預防汛期來臨時，江水漲幅較高，一旦圍堰抽水完成后進行承臺墩身施工，水壓差過大造成圍堰損壞，避免重新施做圍堰，將施工風險降低到最小。施工時在圍堰上設置連通器水閘，確保水位快速上漲時，能夠快速向圍堰內灌水，保證圍堰穩(wěn)定安全。

4　圍堰施工監(jiān)測

（1）在圍堰下沉、封底、支撐施工過程中，必須動態(tài)監(jiān)控圍堰的平面位移、傾斜度、支撐受力變形情況。

（2）承臺墩身施工過程中，動態(tài)監(jiān)測圍堰變形情況。

5　結束語

水中雙壁鋼圍堰在深水基礎中施工較常見，施工中要綜合考慮地質、水文、工期、圍堰設計加工質量等綜合風險因素。從北江特大橋水中雙壁鋼圍堰的施工情況來看，我們在超前策劃下，開工伊始，我們積極溝通設計、海事、航道、業(yè)主、監(jiān)理等部門，把中心島、河灘上的承臺頂標高適當下沉（承臺頂沒入地面），把主橋四個承臺標高提高2m，這樣在保證總體工程量不減少及不增加本橋整體阻水比的前提下，降低了圍堰深度，減小施工難度，降低了施工風險，對實現(xiàn)節(jié)點工期、安全、質量管理目標都更進一步提供了保障。

［1］珠三角城際軌道佛肇至肇慶段施工項目GZZH-4標實施性施工組織.

［2］北江特大橋水中承臺施工專項方案.

［3］《高速鐵路橋涵工程施工技術指南》（鐵建設［2010］241號）.

［4］《路橋施工計算手冊》.人民交通出版社.

2016-6-1

U445.55+6

A

2095-2066（2016）17-0212-02