襄樊漢江五橋雙壁鋼圍堰分層分塊施工技術(shù)

趙興寨，張斌斌，劉 蓓

(1.西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 土木工程系，陜西 西安 710600;2.中交二公司 襄樊漢江五橋項(xiàng)目部，湖北 襄樊 441000)

1 工程概況

襄樊市內(nèi)環(huán)線漢江五橋全長2 969．4 m，主橋?yàn)?77+138+77)m連續(xù)梁。主橋主墩(左航道橋11#～13#墩，右航道橋43#～45#墩)承臺，均處于漢江左、右航道深水區(qū)，且埋設(shè)于河床以下，墩位處平均水深7～10 m。為了實(shí)現(xiàn)“干作業(yè)”，各主墩承臺均采用雙壁鋼圍堰作為圍水結(jié)構(gòu)(圍堰內(nèi)壁板兼作為承臺模板)，進(jìn)行承臺及部分墩身施工(其中12#承臺高程最低)。鋼圍堰采用豎向分層、平面分塊，加工場分塊制作，現(xiàn)場分層拼裝，加水下沉的施工工藝。主墩各墩位河床實(shí)測高程及承臺高程見表1。

表1 主墩各墩位河床實(shí)測高程及承臺高程 m

2 雙壁鋼圍堰施工

2.1 雙壁鋼圍堰構(gòu)造

漢江五橋12#主墩圍堰采用矩形結(jié)構(gòu)。圍堰頂設(shè)計(jì)高程+63.50 m，圍堰底設(shè)計(jì)高程+44.50 m，入土深度 9．17 m。圍堰長 26．0 m，寬 19．5 m(圍堰平面尺寸比承臺長10 cm)，壁厚1.2 m，圍堰總高19．0 m，下部設(shè)1.7 m高的刃角。面板采用10 mm鋼板，縱肋采用［10型鋼，間距35 cm。壁板桁架采用雙等邊角鋼∠100×8，桁架腹桿節(jié)點(diǎn)間距1.3 m。水平環(huán)板采用10 mm鋼板(頂層水平環(huán)板為單等邊角鋼∠100×8)，桁架焊接在水平環(huán)板上，桁架層距0.6～1.7 m。施工階段共布置三層內(nèi)支撐，內(nèi)支撐水平桿采用 φ630 mm×10 mm鋼管，直接焊接于圍堰壁板鋼箱內(nèi)側(cè)，第一、二層內(nèi)支撐之間設(shè)I25a立柱與斜撐形成空間桁架結(jié)構(gòu)。以向圍堰壁板隔倉內(nèi)加水或泥砂，作為圍堰下沉助沉的主要措施，采用空壓機(jī)配導(dǎo)管和抓斗吊進(jìn)行除泥除土。封底混凝土厚2.5 m(計(jì)算時取有效厚度2.0 m)，采用C20水下混凝土。鋼圍堰總體布置見圖1。

圖1 鋼圍堰立面布置(單位:cm)

2.2 雙壁鋼圍堰施工

2.2.1 圍堰分層分塊

圍堰鋼結(jié)構(gòu)在加工場分塊加工制造，平板車或駁船運(yùn)至現(xiàn)場。圍堰各塊加工完成做好編號，并在加工場進(jìn)行預(yù)拼，各項(xiàng)檢查合格后方可出場。根據(jù)圍堰的總體設(shè)計(jì)要求，為了加工、運(yùn)輸方便，以最大起重量作為控制要素，對其豎向分層、水平分塊。將圍堰沿高度方向分為(5.9+4.8+8.3)m的3層，每層平面又分為14塊。其中，每層的14塊又分為塊A、塊B兩類。圍堰分塊情況見圖2。

圖2 鋼圍堰平面分塊

2.2.2 圍堰拼裝

根據(jù)圍堰總體施工工藝，圍堰拼裝分3層，按照由下到上的順序進(jìn)行。第一層圍堰在拼裝平臺上拼裝;第二層圍堰待第一層圍堰入水自浮后，在第一層圍堰頂口上接高拼裝;第三層圍堰待第一、二層圍堰下沉穩(wěn)定后，在第二層圍堰頂口上接高拼裝。每層鋼圍堰遵循先壁板后內(nèi)支撐、斜撐的順序?qū)ΨQ拼裝。

2.2.3 圍堰下放、下沉

1)圍堰限位系統(tǒng)。為了控制鋼圍堰下沉過程中的偏位，在外圍鋼護(hù)筒上安裝限位導(dǎo)向裝置，整個圍堰共設(shè)14套。限位導(dǎo)向裝置采用長11 m的HW400X400型鋼制作，露出水面部分2.0 m，利用加勁板與外圍鋼護(hù)筒進(jìn)行焊接。深入水中部分9．0 m左右，作為圍堰入水后的限位導(dǎo)向。

2)圍堰下放提吊系統(tǒng)。圍堰下放提吊系統(tǒng)依托樁基鋼護(hù)筒，在其頂設(shè)置分配梁、貝雷梁，布置吊點(diǎn)，安裝精軋螺紋鋼筋進(jìn)行提吊。整個首層圍堰共設(shè)置吊點(diǎn)10個，其中每個長邊設(shè)4個，短邊設(shè)1個，每個吊點(diǎn)設(shè)置兩根φ32精軋螺紋鋼筋。上吊點(diǎn)采用千斤頂、反力梁下放的構(gòu)造;下吊點(diǎn)設(shè)有錨固梁，墊片螺母錨固。每個吊點(diǎn)處設(shè)1臺液壓千斤頂，整個圍堰共設(shè)10臺。

3)首層圍堰下放。首層圍堰在拼裝平臺上拼裝、焊接完成后，利用φ32精軋螺紋鋼筋連接上、下吊點(diǎn)，千斤頂就位并稍微頂起，使圍堰提離平臺10 cm左右。拆除圍堰拼裝平臺，利用各吊點(diǎn)處千斤頂下放圍堰。當(dāng)圍堰入水自浮后，拆除圍堰下放提吊系統(tǒng)。

4)刃腳混凝土澆筑，圍堰著床。在第一層圍堰的基礎(chǔ)上接高拼裝第二層圍堰，在第二層圍堰的基礎(chǔ)上接高拼裝第三層圍堰。圍堰拼裝完成之后，在圍堰刃角部分澆筑C20混凝土，使其緩慢下沉直至著床。

5)圍堰下沉。刃角混凝土澆筑之后，在其自重的作用下，圍堰已經(jīng)初步入土。由于圍堰設(shè)計(jì)入土較深，依靠自重遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到設(shè)計(jì)的入土深度，因此，圍堰在著床之后采用向圍堰壁板隔倉內(nèi)加水或泥砂，增加圍堰自重助沉?；蛘呓Y(jié)合后期承臺施工開挖需要，利用抓斗吊對圍堰范圍內(nèi)進(jìn)行除土，減小圍堰下沉過程中的阻力。在圍堰下沉過程中要重點(diǎn)注意加水加沙要均勻同步，除土吸泥要四周均勻進(jìn)行，防止圍堰傾斜。

2.2.4 封底混凝土澆注

封底混凝土主要作用是為了保證圍堰抽水后的安全和不透水，設(shè)計(jì)封底厚度為2.5 m。根據(jù)總體施工工藝要求，采用先澆注底層2.2 m，預(yù)留30 cm找平層的施工方案。采用2臺臥泵配合2套直徑32 cm的導(dǎo)管澆注C20水下混凝土。

2.2.5 抽水

待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90% 以后即可抽水。在抽水過程中要隨時觀察圍堰的變形及漏水情況，防止水壓力過大造成圍堰變形。如果有漏水或者變形的地方，應(yīng)及時暫停抽水，待處理完畢并觀察不再變形及漏水以后再繼續(xù)抽水。圍堰內(nèi)的水抽干后，應(yīng)觀察堰底封底混凝土的漏水情況。如果漏水不嚴(yán)重，可以用水泵抽水維持堰內(nèi)的水位符合要求，如果漏水嚴(yán)重應(yīng)采取封堵措施。

2.2.6 破除樁頭及承臺施工

封底第一次澆注之后，預(yù)留了30 cm找平層。待圍堰抽水后，對其頂面進(jìn)行鑿毛、清理，補(bǔ)澆剩余部分直至設(shè)計(jì)高程。鑿毛完成后，按照設(shè)計(jì)高程割除鋼護(hù)筒，并清理混凝土碎渣。鑿除樁頭多余的混凝土至設(shè)計(jì)高程，并整理好樁頭處伸入承臺內(nèi)的鋼筋。

承臺鋼筋綁扎完畢，檢查合格后，澆筑承臺混凝土。

2.3 圍堰拆除

圍堰總體以河床高程(或承臺頂面高程)為界可分為上下兩部分，其中分界線上面部分為可拆除部分，下面部分由于埋設(shè)于土層之中且已與承臺混凝土黏結(jié)作為不可拆除部分。待承臺施工完成，且墩身施工高出圍堰達(dá)到安全高度后(一般超1.5 m)，打開水下連通管，使得圍堰內(nèi)外水頭相等，即可擇機(jī)拆除圍堰可拆除部分。拆除時結(jié)合圍堰設(shè)計(jì)時分塊，按照原分塊線豎向?qū)哌M(jìn)行切割。

3 結(jié)語

分層分塊式雙壁鋼圍堰具有加工、運(yùn)輸方便，對起吊設(shè)備要求較低等優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了節(jié)約施工成本和縮短工期的目的。但是，由于分塊較多，因此在圍堰加工和施工過程中，要嚴(yán)格執(zhí)行施工工藝和精度要求，加強(qiáng)施工過程控制，保證圍堰質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

［1］王貴春．橋梁深水基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工技術(shù)分析［J］．鐵道建筑，2007(8):22-24.

［2］鐘振云．深水基礎(chǔ)圍堰施工方案比選［J］．鐵道建筑，2009(2):6-8.

［3］鮮正洪，粟學(xué)平，馬亞飛，等．集美大橋鎖口式鋼套箱圍堰設(shè)計(jì)與施工［J］．鐵道建筑，2011(5):28-30.

［4］中交集團(tuán)公司襄樊漢江五橋項(xiàng)目部．襄樊漢江五橋總體施工組織設(shè)計(jì)［R］．北京:中交集團(tuán)公司，2010.

［5］中華人民共和國建設(shè)部．GB 50017—2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．北京:中國計(jì)劃出版社，2003.

［6］中華人民共和國交通部．JTG D60—2004 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］．北京:人民交通出版社，2004.