沱江二橋水中基礎雙壁鋼圍堰施工技術

王德平（中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川省成都市610091）

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沱江二橋水中基礎雙壁鋼圍堰施工技術

王德平（中鐵二十三局集團第四工程有限公司，四川省成都市610091）

鋼圍堰是深水承臺施工的檔水結構，鋼圍堰施工前正確預估河床地質(zhì)情況是順利進行鋼圍堰下沉施工的關鍵。本文以沱江二橋主墩水下承臺施工鋼圍堰為例，闡述鋼圍堰的設計、制造、拼裝、下沉等施工技術，通過在施工過程中遇到的鋼圍堰下沉困難、圍堰每單元間焊縫漏水造成鋼圍堰施工不順利等問題，在施工現(xiàn)場采取相應措施處理解決施工過程中遇到的難題，對圍堰施工的技術措施進行經(jīng)驗總結，為后續(xù)施工提供參考。

水中基礎；雙壁鋼圍堰；施工；技術

1　工程概況

沱江二橋位于牛佛沱江橋下游，主橋橋型采用 （85m+ 150m+85m）連續(xù)梁橋，引橋采用（26.75m+4×27.5m+5×30m+4× 27.5m+26.75m）簡支小箱梁，引道14.05m。

16#墩施工里程為K0+526.80，河床標高為+268.372，17#墩施工里程為K0+676.80，河床標高為+267.49。設計洪水位為+288.05m，設計施工水位為+272.00m。根據(jù)沱江二橋大橋工程地質(zhì)勘察報告，工程地質(zhì)特征為：卵石土、砂質(zhì)泥巖夾砂巖。河道為Ⅳ級通航河道，最高通航洪水位為+279.75m。

16#、17#墩基礎分別為18根直徑φ200cm、樁長28m群樁鉆孔樁基礎，承臺為左右幅分離式14350×13500×4500mm圓端形承臺。承臺底面標高為+267.82m。

2　鋼圍堰結構設計

根據(jù)施工圖設計資料，16#、17#墩承臺施工采用雙壁鋼圍堰，壁間距為1.5m，按照此標準設計鋼圍堰，經(jīng)施工圖預算發(fā)現(xiàn)用鋼量較大，過于保守，施工成本較高，且施工圖設計16#、17#主墩采取筑島圍堰施工樁基，再做雙壁鋼圍堰施工承臺。根據(jù)力學理論知識計算，鋼圍堰壁承受的只有接近靜態(tài)水水深的壓力，且封底之后水深只有 4m左右，根據(jù)設計計算，將鋼圍堰壁間距優(yōu)化設計至1.2m，經(jīng)過對鋼圍堰整體穩(wěn)定性及結構受力驗算，完全能夠滿足施工安全要求，同時節(jié)約鋼材，降低施工成本。

根據(jù)水中橋墩承臺平面尺寸、標高和施工水位，16#、17#橋墩鋼圍堰采取矩形雙壁形式，內(nèi)壁與承臺四周之間設1.25m寬預留工作面，內(nèi)外壁之間相距1.2m，外壁寬度18.4m，長度32.95m，內(nèi)壁寬度16.0m，長度30.55m，高度為8m，頂面標高高出施工水位2m。

鋼圍堰結構設計詳見斷面示意圖1、平面示意圖2。

圖1　鋼圍堰斷面示意圖

雙壁鋼圍堰結構由雙壁、水平內(nèi)桁架、隔倉、刃腳、吊點、兜纜錨耳、內(nèi)外連通鋼管組成。根據(jù)吊裝設備的要求，16#、17#橋墩鋼圍堰豎向設計分成2節(jié)，其中第一節(jié)高度為5.3m，第二節(jié)高度為2.7m，鋼圍堰每節(jié)由16個單元塊組成，用互不連通的隔艙將每個單元分開，以使鋼圍堰在下沉、灌水時保持穩(wěn)定。

鋼圍堰內(nèi)外壁板為6mm鋼板，豎向肋設置2道∠75×50× 6角鋼，橫肋采用角鋼∠75×8。

圖2　鋼圍堰平面圖

3　鋼圍堰加工制造

各分塊鋼圍堰在岸邊加工場地上加工，本橋鋼圍堰共分32個單元，每單元根據(jù)節(jié)段設計長度將內(nèi)外壁的6mm的鋼板沿高度方向?qū)印?/p>

鋼圍堰必須焊縫牢固，密封不漏水，且做煤油滲透試驗，防止下放后鋼圍堰每單元間滲水。若鋼圍堰焊縫不飽滿漏水，須采用重新吊起及抽水強排等措施，后重新補焊接，這樣造成的工期損失及經(jīng)濟損失較大，因此，鋼圍堰加工制作的關鍵是確保焊接質(zhì)量，確保鋼圍堰拼接密封不漏水。

4　鋼圍堰拼裝

拼裝前檢查各單元模塊的強度、剛度，各結構表面模板撓度須滿足設計標準要求，拼裝成整體后確保鋼圍堰的穩(wěn)定性。

樁基施工完成且混凝土強度滿足要求后，測量確定承臺及鋼圍堰底面、頂面標高及中線，在承臺四周打φ630×8mm鋼管樁，用工字鋼連接作為牛腿，在牛腿上架設工字鋼作為拼裝平臺，在平臺上準確放出圍堰各單元體輪廓位置，試拼各格后，方可全面焊接。圍堰拼裝過程中必須注意焊縫質(zhì)量，焊接完畢須進行水密試驗并有檢查記錄，確保鋼圍堰下沉不漏水。

5　鋼圍堰起吊下水

因本橋地質(zhì)為砂質(zhì)泥巖及砂巖，承臺設計為低樁承臺，泥巖開挖深度達到1.0m，開始因?qū)Φ刭|(zhì)預估不準確，在鋼圍堰拼裝完成后直接吸泥抽砂下沉，無法將鋼圍堰下放到既定位置。后經(jīng)研究決定調(diào)整施工方案，采用鋼圍堰在下沉前用長臂挖掘機先開挖鋼圍堰范圍內(nèi)河床基坑后再下沉鋼圍堰。

鋼圍堰能否順利下沉到位，是鋼圍堰施工能否成功的關鍵。

鋼圍堰下沉前需做好各項準備工作，包含如下：①鋼圍堰須安排在枯水期施工。根據(jù)往年此河段水文氣象資料，枯水期在12月份，此時水位低、流速?。虎阡搰呗浜哟睬皩Χ瘴贿M行復測，確保鋼圍堰位置準確；③清理基底，使鋼圍堰就位處平整可靠；④在岸邊設觀測站，對鋼圍堰下沉作全程監(jiān)測，以便調(diào)整鋼圍堰下沉的精確位置；⑤吊裝前檢查各種吊具、吊點，確保吊裝落床順利；⑥鋼圍堰焊接完成后須進行煤油滲透試驗并做好檢查記錄；⑦鋼圍堰內(nèi)側(cè)安裝導向支架外側(cè)作標記以方便控制鋼圍堰對接。

為精確控制圍堰下沉位置，在圍堰吊起約30cm時，調(diào)整平面位置后緩慢下沉，每下降一定深度，檢查滲漏情況，若漏水需做補焊處理后繼續(xù)下沉至完全處于自浮狀態(tài)，檢查合格后拆除吊點。

鋼圍堰拼裝平臺及吊裝系統(tǒng)吊點平面示意圖詳見圖3。

圖3　拼裝平臺吊點平面示意圖

6　鋼圍堰接高下沉及就位

對稱吊裝節(jié)段鋼圍堰，通過懸浮節(jié)鋼圍堰的手拉葫蘆調(diào)整轉(zhuǎn)動拼裝節(jié)，下降過程作業(yè)人員隨時觀察標記導向設備對接情況以及卡殼現(xiàn)象，若不正常以便及時停機處理。

鋼圍堰豎向兩節(jié)對接焊接后進行煤油滲透試驗及全面測量和檢查，完全滿足要求后放松吊點，使鋼圍堰緩慢下沉，同時檢查滲漏情況并及時補焊處理。當鋼圍堰靠自重無法下沉時采用8臺水泵對稱注水增加重量下沉，直至達到設計標高，水下作業(yè)檢查刃腳著床情況，通過采取清基或封堵等措施，以及在圍堰內(nèi)外側(cè)固定，確保穩(wěn)定及施工安全。

7　鋼圍堰水下混凝土封底

因水下混凝土灌注面積大，而且水位不穩(wěn)定，因此水下封底混凝土灌注是鋼圍堰施工成敗的關鍵。主要采取措施是圍堰定位后封底前，每天測量觀察圍堰的穩(wěn)定性，水下混凝土灌注前，逐一檢查鋼護筒的四周以確保封底時底板不漏混凝土。精確計算和布置導管，灌注時先周圍后中部的順序，采用兩臺輸送泵同時泵送混凝土，確保一次完成。

8　實施效果

水中承臺施工采用雙壁鋼圍堰作為臨時設施，在工程施工中運用廣泛。但施工前需要綜合考慮地質(zhì)、水文、鋼圍堰制作等多方面因素。從沱江二橋水中基礎雙壁鋼圍堰施工過程情況看來，由于以往類似工程施工項目少，導致在施工中遇到了一些技術難題。具體如下：

（1）在先施工的16#墩鋼圍堰施工過程中，由于我們對地質(zhì)條件考慮不周全，鋼圍堰拼裝完成后采取直接吸泥抽砂下沉，造成無法下沉到既定位置，后來組織研究及時優(yōu)化方案，增加了鋼圍堰在拼裝下沉前用長臂挖掘機先進行鋼圍堰范圍內(nèi)河床基坑開挖，確保鋼圍堰能順利下沉到位，為后續(xù)施工的17#墩鋼圍堰施工提供了經(jīng)驗。

（2）在圍堰焊接加工制作過程中，對圍堰焊接質(zhì)量把控不嚴，局部焊縫不飽滿，圍堰拼裝完成下水后造成鋼圍堰局部焊縫漏水現(xiàn)象，隔艙板變形，后采取抽水強排查找漏水點補焊，另外補強鋼圍堰隔艙內(nèi)的角鋼骨架措施，雖順利完成了鋼圍堰施工，但導致了16#墩鋼圍堰工期滯后?？偨Y這一情況后對后續(xù)施工的17#墩圍堰半成品焊接質(zhì)量控制上，嚴格認真檢查并進行補焊，杜絕了類似情況再次發(fā)生，確保了在枯水期完成水中橋墩基礎的節(jié)點工期。

此外，我們在施工過程中，重點抓了諸如鋼圍堰基槽開挖不夠平整，鋼圍堰與河床底面接觸高差過大將造成鋼圍堰下放時傾斜等問題，防止了鋼圍堰下沉傾斜，并通過采用倉內(nèi)刃腳處灌注混凝土（配重及增強刃腳剛度），刃腳以上部分采用8臺水泵同時對稱注水，以增加鋼圍堰重量及避免傾斜等措施，使鋼圍堰能順利下沉到位。由于方案制定合理、施工組織有序，16#墩鋼圍堰施工遇到的技術難題解決及時徹底，致使兩個主墩承臺施工中，封底混凝土沒有出現(xiàn)任何滲漏現(xiàn)象，確保了施工安全和工程質(zhì)量，并且鋼圍堰節(jié)點工期提前5d完成，為后續(xù)施工主墩及上部連續(xù)梁爭取了富裕的工期。

9　結束語

本施工技術通過水中低樁承臺鋼圍堰施工實例證明，采用先開挖基坑再下沉到位的技術方案解決了圍堰下沉砂質(zhì)泥巖入土深度較大的施工難題；同時，加強鋼圍堰拼裝焊接質(zhì)檢、拼裝檢查，使之能順利投入使用，通過上述兩項措施確保了水中主墩施工的節(jié)點工期目標和質(zhì)量目標，為該項目的順利實施鑒定了基礎。實踐證明該技術安全可靠，降低了施工成本，得到業(yè)主和監(jiān)理的認可，取得了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。該施工技術為今后水中低樁承臺雙壁鋼圍堰施工提供了一些可借的經(jīng)驗，可供施工技術人員參考。

［1］《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/TF50-2011）.中華人民共和國交通運輸部發(fā)布.

［2］《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》（JTGD63-2007）.

［3］沱江二橋工程地勘報告、施工設計圖.

王德平（1972-），女，漢族，工程師，本科，主要從事經(jīng)營投標施工組織設計工作。

U445.556

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2095-2066（2016）10-0171-02

2016-2-21