對水中墩雙壁鋼圍堰施工方法的研究

趙剛

【摘 要】為促進經(jīng)濟的發(fā)展我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模不斷擴大，在橋梁建設(shè)中雙壁鋼圍堰作為臨時擋水結(jié)構(gòu)被大規(guī)模采用。本文對雙壁鋼圍堰的發(fā)展現(xiàn)狀，使用環(huán)境，設(shè)計和施工流程做了詳細的敘述，并對施工中須要注意的問題做了提及并給出處理方法，以期能對雙壁鋼圍堰的推廣起到一定作用。

【關(guān)鍵詞】水中墩 鋼圍堰 設(shè)計 施工方法

隨著使用范圍的不斷擴大，設(shè)計和施工水平也迅速提高，但對于一些尚未使用過該技術(shù)或使用較少的企業(yè)還有些陌生，存在一定的安全隱患。這里從雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境，設(shè)計要求和施工程序來對該技術(shù)進行梳理。

1 水中墩雙壁鋼圍堰施工環(huán)境分析

水中墩雙壁鋼圍堰適用于鐵路、公路、港口、碼頭等水深流急覆蓋層厚，尤其是在復(fù)雜地質(zhì)條件的深水基礎(chǔ)施工或工期要求緊張情況下，更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。使用前要根據(jù)現(xiàn)場實地勘察，查看地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造，水中墩的覆蓋層薄厚，且河床底面平整度，是否存在較大高差，在雙壁鋼圍堰下沉前需要對河床進行清理。并查看當(dāng)?shù)厮募皻庀髼l件，選擇合適季節(jié)時段施工。詳細分析相關(guān)施工環(huán)境后才能對設(shè)計和施工方案做決定。

2 水中墩雙壁鋼圍堰的設(shè)計

（1）根據(jù)經(jīng)濟、技術(shù)比較選擇平面形狀，圍堰平面形狀的一般根據(jù)承臺形狀而定，常見的有圓形、矩形，也有啞鈴型和異型鋼圍堰。（2）雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計。雙壁鋼圍堰的施工是主墩基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵工序之一，是為搭建鉆孔平臺、承臺和墩身施工創(chuàng)造一個良好的干施工作業(yè)環(huán)境，同時具有抗涌潮和防洪水的能力。鋼圍堰由鋼板和角鋼焊接而成，圍堰壁、分隔倉均為水密結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)包括壁板、隔倉、刃腳。雙壁鋼圍堰應(yīng)進行專門設(shè)計，其強度、剛度及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等應(yīng)滿足施工要求。從力學(xué)角度來說，雙璧鋼圍堰的形狀以圓形最優(yōu)，且制作與下沉著床都易于控制。但受承臺形狀限制為便于施工，為承臺和墩（塔）身施工創(chuàng)造無水作業(yè)條件，因此，圍堰的平面形狀應(yīng)與承臺相協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)的強度和水密性應(yīng)與施工條件相適應(yīng)。綜合考慮圍堰的力學(xué)性能、施工方便性及工程造價等幾方面的因素， 在雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)選形時，應(yīng)首先考慮圓形方案，然后再根據(jù)承臺結(jié)構(gòu)提出其他方案，進行技術(shù)和經(jīng)濟綜合比較，從而選定最佳結(jié)構(gòu)形式。鋼圍堰高度的設(shè)計主要決定于施工區(qū)域的水深和圍堰嵌入土層的厚度。當(dāng)滿足施工要求時，可以在確保圍堰穩(wěn)定、具有足夠的豎向和橫向承載能力、能保證合理的封底厚度等條件下，盡可能提高其底高程。

3 雙壁鋼圍堰的施工過程

3.1 雙壁鋼圍堰加工

要根據(jù)鋼圍堰的結(jié)構(gòu)特點，工期要求、現(xiàn)場制造場地特點及現(xiàn)場吊裝條件等合理選擇制造加工。確定所選用鋼材鋼號均，各項力學(xué)性能：彈性模量、抗彎容許應(yīng)力、抗剪容許應(yīng)力、軸向容許應(yīng)力。加工流程一般為：胎具制作→下料→鋼板對接、骨肋對接、角鋼截斷→單片桁架內(nèi)組拼→內(nèi)外壁組合制造（在胎模上焊骨肋）→調(diào)整焊接變形→脫模。加工時鋼模板應(yīng)光面朝外，以減少下沉?xí)r的摩擦力，鋼料數(shù)量應(yīng)視地質(zhì)、水紋情況靈活增減，圍堰底部加設(shè)刃腳。制作工藝必須保證其設(shè)計尺寸及焊縫質(zhì)量，滿足擋水結(jié)構(gòu)的要求。

3.2 雙壁鋼圍堰拼裝

待鉆孔樁施工平臺拆除后，要先對對圍堰范圍內(nèi)的河床進行清淤和找平。鋼圍堰拼裝平臺可以利用現(xiàn)有的鉆孔樁與平臺棧橋、平臺的鋼管樁基礎(chǔ)作持力構(gòu)件，在搭設(shè)的臨時平臺上精確定出圍堰刃腳圓周線，用來控制圍堰拼裝時的圓順度和垂直度。先進行首節(jié)套箱拼裝，然后進行底節(jié)套箱滑道下沉，當(dāng)首節(jié)套箱滑入水中浮起后，檢查套箱是否漏水，對漏水部位進行堵漏后，將套箱拉到水深較深處系好纜繩固定，之后再依次進行其它節(jié)圍堰拼裝。焊接時先焊面板間的豎向焊縫，再焊環(huán)向焊縫，高焊接完畢后，在內(nèi)側(cè)焊縫上涂煤油和石灰作滲透性試驗，當(dāng)石灰位置出現(xiàn)變色時進行補焊。

3.3 雙壁鋼圍堰浮運下沉

應(yīng)先計算其整體穩(wěn)定性，依次進行壁內(nèi)外水位差計算、重心位置計算、浮心位置計算、定傾半徑計算最后定出整體穩(wěn)定性。再進行結(jié)構(gòu)計算，圍堰內(nèi)外壁鋼模板的計算。 初擬框架單元鋼板與角鋼采用角焊縫滿焊連接，焊縫計算包括焊腳尺寸hf、焊縫長度lw和焊縫強度的計算。壁內(nèi)填充采用泵送砼，向壁內(nèi)中供料方式采用導(dǎo)管水下灌注，計算新澆砼對模板的側(cè)壓力及傾倒混凝土?xí)r對垂直面板的側(cè)壓力，雙壁鋼圍堰抽干水進入施工承臺階段時，雙壁鋼圍堰需進行兩方面的檢算，即抗浮檢算和自身強度檢算。首節(jié)鋼圍堰在下放前應(yīng)先進行試吊，檢查吊點、鋼圍堰壁板、吊繩及滑輪組有無故障。確保無故障后再進行下沉。在下沉前對刃角處灌注部分隔艙混凝土，混凝土高度宜為2cm，以保證圍堰刃角處有足夠的剛度和密水性，防止尖部被破壞，刃角處鋼板彎曲，引起圍堰局部漏水。下沉過程中用水泵向倉內(nèi)注水，并不斷進行測量，發(fā)現(xiàn)套箱偏移，拉動錨機鋼絲繩進行糾偏。當(dāng)套箱刃角著床后，隨著艙內(nèi)不斷注水，套箱自重變大，這時要注意，防止部分刃角位置承載力不一樣，套箱發(fā)生傾斜，需要調(diào)節(jié)注水速度用套箱自重來調(diào)節(jié)水平，對平面底側(cè)隔艙停止抽水，平面較高處繼續(xù)加水，直到套箱保持垂直。

3.4 注砂壓載

為保證套箱內(nèi)抽水后抗浮性要求，需要增加套箱自重，所以要向艙內(nèi)灌滿砂。加砂時要隨時觀察套箱標(biāo)高，均勻加砂。

3.5 圍堰清基

圍堰下沉到設(shè)計高程后，潛水工用高壓水槍對圍堰刃腳內(nèi)側(cè)、鋼護筒周邊進行沖洗，清洗這些部位，使內(nèi)側(cè)與封底混凝土有良好的握裹。

3.6 雙壁鋼圍堰拆除

待墩身施工完成后進行雙壁鋼圍堰的拆除，先用吸砂泵將艙內(nèi)砂吸出，吸出所有的砂后，先割除水面上部分套箱，在浮吊配合下，系好吊點，沿水線上部分割除。水面上套箱割除后，再割除水下部分圍堰，需要潛水員水下分段分塊切割，將割除的部分吊出水面。

4 結(jié)語

雙壁鋼圍堰適用于深水基礎(chǔ)施工采用模塊化制作，吊裝、運輸方便，操作簡單，施工速度快，從拼裝、下沉到封底結(jié)束，平均施工時間不到兩個月，極大地提高了施工效率，為提高施工質(zhì)量減少施工費用起到了很大的作用。這里從設(shè)計、制作到安裝、下沉詳細介紹了雙壁鋼圍堰設(shè)計施工流程，會對雙壁鋼圍堰技術(shù)的推廣起到一定作用。

參考文獻：

[1] 母澤友.柳河雙線特大橋鋼板樁圍堰施工工藝探究[J].山西建筑，2008（17）.

[2] 徐杰明，李俊英.大型雙壁鋼圍堰淺水區(qū)整體拼裝下水及定位技術(shù)[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2011（6）.