解析橋梁水下承臺(tái)施工中鋼圍堰的應(yīng)用

聶金海

摘 要：鋼圍堰在承臺(tái)施工中起著重要作用，容易被侵蝕，為此必須加強(qiáng)鋼圍堰施工控制，以保證承臺(tái)質(zhì)量。結(jié)合實(shí)例，主要從設(shè)計(jì)、計(jì)算和安裝施工等方面對(duì)其在承臺(tái)施工中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：水下承臺(tái)；鋼圍堰

承臺(tái)是支撐橋墩和橋梁的基礎(chǔ)，其穩(wěn)定性和承載能力直接決定著橋梁質(zhì)量。然而，很多河流江湖處的橋梁承臺(tái)都位于水下，受水流的長(zhǎng)期沖刷，極易遭到侵蝕。如若承臺(tái)的穩(wěn)定性被破壞，橋墩及橋梁必將受到牽連，為此，必須確保承臺(tái)施工質(zhì)量。鋼圍堰是承臺(tái)施工中常用的方法，主要起擋水作用，以方便承臺(tái)施工。但若使用不合理，可能會(huì)妨礙施工，甚至出現(xiàn)安全隱患。

1 工程概況

某橋梁工程C段橫跨河流，長(zhǎng)3520m，主橋?qū)?4m，分幅建造，左右幅橋均采用（3.5+13.5+3.5+13.5）m的連續(xù)箱梁。施工場(chǎng)地的地表水系多依賴此河流補(bǔ)給，其水位埋深正常情況下在2m—10.6m之間，高程為8.5m—16.8m。從地質(zhì)河流方面來看，此河段的汛期為5—8月份，通航水位的最高、最低值相差近6m，流速最大時(shí)為0.3m/s。經(jīng)商榷，在承臺(tái)施工時(shí)使用鋼圍堰法。

2 鋼圍堰的設(shè)計(jì)和計(jì)算

2.1 鋼圍堰。在橋梁建設(shè)中，當(dāng)樁基礎(chǔ)或承臺(tái)位于水下時(shí)，為方便在干燥環(huán)境中施工，常會(huì)使用圍堰將水隔絕，形成一個(gè)密閉空間。按照材質(zhì)劃分，圍堰有土石圍堰、鋼圍堰、木板圍堰等多種類型，其中，鋼圍堰的應(yīng)用最為廣泛。雙層薄壁鋼圍堰是實(shí)際中最為常見的一種，除了防水、圍水，還能起到支撐基坑坑壁的作用。鋼圍堰的設(shè)計(jì)計(jì)算是前提工作，主要涉及圍堰的尺寸。質(zhì)量、形狀等。

2.2 尺寸計(jì)算。根據(jù)水下承臺(tái)尺寸進(jìn)行相配套的圍堰設(shè)計(jì)，水下承臺(tái)分為3部分：①底部，即底模板，以封底混凝土層制成，結(jié)合工程要求設(shè)計(jì)為400cm；②鋼架和承重部分，按照實(shí)際要求設(shè)計(jì)為高度300m；③主體結(jié)構(gòu)，由高強(qiáng)混凝土構(gòu)成，高度設(shè)計(jì)為600cm。

此次工程，將鋼圍堰分為兩節(jié)：①第一節(jié)主要是封底混凝土層，和主結(jié)構(gòu)的一部分，長(zhǎng)620cm；②第二節(jié)由主體結(jié)構(gòu)另一部分，和全部鋼架承重部分組成，長(zhǎng)880cm。分上下兩段，下段長(zhǎng)3.5m，使用加厚的6.5mm鋼板為主要材質(zhì)；上段長(zhǎng)4.5m，使用5.5mm厚的鋼板材質(zhì)。另外，為方便施工，圍巖尺寸應(yīng)設(shè)計(jì)的比水下承臺(tái)總體高度高，并在上下留有余量，主要起固定承臺(tái)的作用。

2.3 空間箱體設(shè)計(jì)。鋼圍堰的作用極為重要，但施工中有一定的難度，抗張力設(shè)計(jì)要求較高。為降低難度，增加其自身的抗張力，通常設(shè)計(jì)為空間箱體的結(jié)構(gòu)，該工程的支持結(jié)構(gòu)采用雙層鋼板，并在箱體內(nèi)部進(jìn)行桁架鋪設(shè)，起到固定箱體的作用，以方便水下承臺(tái)施工。其他參數(shù)都嚴(yán)格按照要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。箱體外壁高度為15m，雙層鋼板的空間厚度為1.5m.

3 鋼圍堰的安裝施工

水下承臺(tái)是支撐橋梁的基礎(chǔ)，在水下容易被侵蝕，進(jìn)而可能影響到上部穩(wěn)定，所以要嚴(yán)格控制鋼圍堰的施工。因該工程鋼圍堰分為兩節(jié)，在施工時(shí)分開進(jìn)行。一般而言，鋼圍堰的施工步驟為：拼裝—浮運(yùn)—起吊下沉—接高—灌水—澆筑—拆除。

3.1 第一節(jié)安裝施工。在拼裝船上按照規(guī)定進(jìn)行第一節(jié)鋼圍堰的主體的加工和拼裝，拼裝結(jié)束后對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行測(cè)試，確保測(cè)試結(jié)果完全符合標(biāo)準(zhǔn)，然后運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢?。使?5t承載能力的履帶式吊塔慢慢將這一部分起吊至空中，與固定平臺(tái)相垂直。接著，施工人員利用相關(guān)工具按順序?qū)Φ谝还?jié)加固，直至全部完成。安裝好的部分要及時(shí)焊接，并保證符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。然后進(jìn)行該部分鋼圍堰上的其他部位的安裝施工，直至加工工作全部完成，開始吊裝下沉，先對(duì)水體中的雜物垃圾等進(jìn)行徹底清理，地基槽要保持整平，可提高鋼圍堰下沉?xí)r的穩(wěn)衡性。鋼圍堰沉入水中，除了自身重量，還需借助外力，通常是在頂部施加足夠的壓力，將其沉入到設(shè)計(jì)位置。如在圍堰上口施加橫擔(dān)，利用手拉葫蘆上頭扣于橫擔(dān)，下端與樁上鋼筋相連，根據(jù)下沉速度調(diào)整葫蘆鏈鎖的長(zhǎng)度。

3.2 第二節(jié)安裝施工。與第一節(jié)的工序相似，將此節(jié)主體結(jié)構(gòu)吊起安裝于第一節(jié)上。全部結(jié)構(gòu)的安裝工作結(jié)束后，應(yīng)使用后高強(qiáng)度鋼板做整體一次性的焊接，并進(jìn)行檢測(cè)，確保達(dá)標(biāo)。然后緩慢控制鋼圍堰沉入水中，遇到阻礙時(shí)，可利用空壓機(jī)吸泥，或施加外力等方法，將鋼圍堰下沉至指定位置。

3.3 填料施工。填土?xí)r應(yīng)嚴(yán)把土質(zhì)的質(zhì)量關(guān)，如孔隙率小等，或加以夯實(shí)，以免出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。填完之后進(jìn)行平整，上面覆蓋一層30cm厚的黃砂，并以一層30cm厚的碎石覆蓋于黃砂之上。填筑頂面的高程根據(jù)承臺(tái)底立模的高度而定。填料施工中應(yīng)注意，如果鋼圍堰內(nèi)水位過高，必須及時(shí)排除，降低水位差，否則很容易出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象。圍堰內(nèi)的水位在整個(gè)濾層填完后才能減低。另外，承臺(tái)施工時(shí)需要配置有水泵，負(fù)責(zé)滲水的排除，根據(jù)實(shí)際情況選擇水泵的類型。

3.4 拆除。在承臺(tái)澆筑工作結(jié)束后，根據(jù)氣溫使其承載力達(dá)到承載自重，然后便可進(jìn)行拆除工作。因拆除時(shí)會(huì)有很大摩擦力，為此，常先將圍堰內(nèi)外的土層進(jìn)行松動(dòng)，再借助吊裝運(yùn)輸工具起吊圍巖，并運(yùn)出現(xiàn)場(chǎng)。

4 鋼圍堰施工中的關(guān)鍵和注意事項(xiàng)

4.1 關(guān)鍵點(diǎn)。抽水之前，支撐系統(tǒng)必須同時(shí)頂緊，否則會(huì)影響施工質(zhì)量。如此工程有5層支撐系統(tǒng)，若其中一層的圍囹與鋼板樁之間有5cm的間隙，當(dāng)抽水至地3層支撐系統(tǒng)下0.5m時(shí)，鋼板會(huì)發(fā)生較大的變形。一旦應(yīng)力超過210MPa，整個(gè)結(jié)構(gòu)都有可能坍塌。而在實(shí)際施工中，圍囹和鋼板樁很難緊貼不出現(xiàn)縫隙，所以為保證支撐系統(tǒng)能夠充分參與受力，提高鋼圍堰結(jié)構(gòu)的安全性，必須將全部支撐系統(tǒng)水下頂緊。

在鋼板插打之前，應(yīng)做好承臺(tái)位置的河床清淤工作，因?yàn)殇搰呤┕r(shí)間較長(zhǎng)，在河水的沖刷下，外側(cè)河床可能有大量的淤泥堆積，應(yīng)充分了解淤積程度，并將之清除。關(guān)于鋼板樁的施工定位也是關(guān)鍵點(diǎn)，施打鋼板樁時(shí)，下口有一定的難度，因?yàn)榫容^低，可能會(huì)達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以至于出現(xiàn)上小下大的現(xiàn)象。為此，開始振打時(shí)打進(jìn)覆蓋層2m左右即可，以便局部調(diào)整，隨時(shí)檢測(cè)垂直度，必要時(shí)采用異形樁實(shí)現(xiàn)合龍。

4.2 注意事項(xiàng)。在鋼圍堰下沉式，有幾項(xiàng)需要注意，內(nèi)部的井孔面積較大，圍堰下沉?xí)r出土量和補(bǔ)水量都比較大，應(yīng)配備相應(yīng)的設(shè)備機(jī)具，如補(bǔ)水泵、潛污泵、高壓水泵等。吸泥設(shè)備應(yīng)提前組拼，并調(diào)直試壓，做好拼接標(biāo)高，使用時(shí)按標(biāo)高拼接，并將去長(zhǎng)度大小及進(jìn)行明確的標(biāo)記，為吸泥時(shí)提供方便。

5 結(jié)語(yǔ)

橋梁建筑是國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的重要組成部分，與交通、經(jīng)濟(jì)等密切相連。尤其是隨著交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，車流量和荷載大幅增長(zhǎng)，橋梁承受的壓力更大。作為橋梁建設(shè)的根基，承臺(tái)的作用不容小覷，直接關(guān)系著橋梁的建設(shè)質(zhì)量，鋼圍堰施工是承臺(tái)施工中常使用的方法，為此，必須架加強(qiáng)鋼圍堰施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 王煒杰，胡斌.鋼圍堰在橋梁水下承臺(tái)施工中的應(yīng)用[J].山西建筑，2009（34）.

[2] 裴玉良.組合單壁鋼圍堰在水中橋梁施工中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)，2013（9）.

[3] 李金鳳.涌潮作用下雙壁鋼圍堰施工期受力分析[J].中國(guó)水運(yùn)，2012（4）.