雙壁鋼圍堰在水下基礎(chǔ)施工中的應用分析

顧　壘（中鐵建四川簡浦高速公路有限公司，四川眉山620000）

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雙壁鋼圍堰在水下基礎(chǔ)施工中的應用分析

顧壘（中鐵建四川簡浦高速公路有限公司，四川眉山620000）

雙壁鋼圍堰具有結(jié)構(gòu)簡單、可重復利用、成本低下的特點，因為被廣泛的運用在橋梁結(jié)構(gòu)的水下基礎(chǔ)施工中。在橋梁水下基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工中，必須要精心組織施工，對施工過程進行嚴格的控制，從而保證施工質(zhì)量。本文主要根據(jù)實例闡述了雙壁鋼圍堰在橋梁水下基礎(chǔ)施工中的運用。

雙壁鋼；圍堰；橋梁；水下；基礎(chǔ)

引言

隨著我國公路事業(yè)的快速發(fā)展，橋梁建設(shè)事業(yè)也在蓬勃發(fā)展中，水下基礎(chǔ)施工也變得越來越重要。雙壁鋼圍堰是水下基礎(chǔ)施工中常用的一種圍水結(jié)構(gòu)，可以起到有效的防水和防土作用。近年來，雙壁鋼圍堰技術(shù)被越來越廣泛的運用在水下基礎(chǔ)施工中，給施工帶來了諸多的方便。

1　工程概況

本工程為某大橋15#～20#墩鋼圍堰制作安裝及拆除工程，根據(jù)地質(zhì)勘察資料可得出橋墩基礎(chǔ)澆筑設(shè)計采用下埋式承臺式結(jié)構(gòu)，主橋共有承臺共6個，樁84根 （樁徑均為2500mm）。承臺及圍堰的平面布置如圖1，承臺高6.5m，承臺底標高5.0m，封底混凝土底標高3.0m。承臺封底混凝土強度為C20，單個承臺封底混凝土方量約1600m3。

圖1　鋼圍堰平面布置圖

2　雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計

雙壁鋼圍堰由面板、圍堰內(nèi)角鋼桁架、內(nèi)支撐等組成。雙壁鋼圍堰平面內(nèi)空尺寸橫向與承臺設(shè)計尺寸相同，在澆筑承臺混凝土時作為外模板；縱橋向兩側(cè)采用支模方法。套箱頂高程控制在+19.00m。鋼圍堰采用雙壁結(jié)構(gòu)。壁板高度為16.5m，內(nèi)外壁板間采用角鋼絎架連接，接縫間用δ＝1cm厚止水膠皮止水，保證套箱壁板有足夠的防滲水能力。鋼圍堰內(nèi)外壁間距按1.5m設(shè)計，面板均采用6mm鋼板，分上下兩節(jié)設(shè)計，第一節(jié)（下節(jié)）采用雙壁結(jié)構(gòu)，高度為12.5m（含刃腳高度），第二節(jié)（上節(jié)）采用單壁結(jié)構(gòu)，高度為4m。

2.1面板

鋼圍堰側(cè)壁采用12.5m雙壁結(jié)構(gòu)+4m單壁結(jié)構(gòu)，面板為δ=6mm，橫肋為∠75×8槽鋼，沿面板縱向從下至上每隔30cm布置一層；豎肋為∠75×8，沿面板橫向每間距30cm布置一根，內(nèi)支撐桁架采用2∠125×10槽鋼，桁架連接。鋼圍堰壁體由10片可拆裝的側(cè)壁組成，側(cè)壁之間連接采用全焊縫連接。為了調(diào)節(jié)水位變動時浮托力的影響，在套箱側(cè)壁上設(shè)2個連通器。如圖2為鋼圍堰側(cè)模示意圖。

圖2　鋼圍堰側(cè)模示意圖

2.2支撐桿

在鋼圍堰內(nèi)設(shè)置了三層內(nèi)撐，內(nèi)撐設(shè)置在模板+16.00m、+ 12.50m、+8.50m標高處，材料為φ820×8mm和φ609×12mm鋼管。撐桿主要起加強鋼圍堰的強度和整體剛度的作用。

2.3拼裝用鋼吊桿

鋼圍堰在臨時棧橋拼裝好下放時，自身重量由φ32mm精軋螺紋鋼吊桿承受，一個墩總計12根，每根長12m。鋼吊桿在鋼圍堰組裝完成下水、注少許水調(diào)節(jié)平衡后拆除。

3　雙壁鋼圍堰施工要點

3.1鋼圍堰制作

鋼圍堰模板先在場地精確放樣，確保側(cè)模外形尺寸的精確，再進行單塊模板加工。焊接時先鋪設(shè)鋼板，再在其上鋪設(shè)骨架并焊接，最后將面板與骨架焊接成整體。加工焊接方法采用從中間向兩頭對稱焊，面板板縫采用逐步退焊法，間斷焊接以防變形。加工時應保證加工精度和外形尺寸。焊接要滿足設(shè)計、焊接規(guī)范和水下結(jié)構(gòu)物擋水要求，焊縫高度不小于最小板厚。邊肋δ=12mm鋼板與面板接觸要滿焊，以滿足防滲水要求；縱橫肋骨架網(wǎng)格內(nèi)，面板與型鋼接觸的每一條縫至少施焊兩處，每條焊縫長不少于2cm。

3.2運輸

鋼圍堰單塊模板尺寸最大2.1m×6.5m，模板用平板運輸車運到臨時拼裝碼頭上組裝。運輸中要注意沿路障礙物的影響。模板上設(shè)置吊耳，為防止模板變形，采用四點吊。不允許在模板背帶型鋼上直接氣割吊孔。

3.3鋼圍堰拼裝

鋼圍堰之間用全焊縫連接。安裝時應注意先安裝短邊（被包模板），然后安裝長邊側(cè)模。側(cè)模分塊安裝時應設(shè)臨時鋼支撐，保證拼裝穩(wěn)固及安全。拼裝中必須嚴格按鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)程操作，滿足止水要求。鋼圍堰拼裝時，鋼圍堰下方設(shè)置了12根φ32精軋螺紋鋼吊桿承重的拼裝臺座桁架，精軋螺紋鋼兩頭用YGM32螺母錨固，螺母下設(shè)置δ20mm厚墊板，在安裝中注意使每根螺紋鋼筋凈長一致。在施工中要注意對精扎螺紋鋼的保護，嚴禁點焊氣割損傷精扎螺紋鋼。拼裝過程中，要求隔艙板對齊，各相鄰水平環(huán)形板對齊，上下不能對接焊時，可采用搭接焊或貼板焊接，但必須滿焊，并保證水密。所有壁板和隔艙的工作焊縫，必須滿足滲透要求，并對不合格的焊縫，要求修補直至合格為止。

鋼圍堰組拼采用臨時拼裝碼頭實現(xiàn)，臨時拼裝碼頭起到了組拼及下水的作用。臨時拼裝碼頭采用主通道84m×8m，輔助平臺39m×8m+39m×12m+39m×8m，平臺間距離為27m，拼裝臺座懸吊系統(tǒng)的立柱鋼管間距為24m。鋼圍堰拼裝完成后，下放吊桿，調(diào)節(jié)鋼圍堰至自平衡狀態(tài)，使其自重平衡浮在水上，然后利用事先焊好的吊環(huán)，利用駁船托運套箱至承臺位置。

3.4鋼圍堰就位下放施工

為了保證鋼圍堰下放的平面位置和垂直度，在鋼圍堰四角搭設(shè)輔助樁作為導向裝置以保證鋼圍堰下沉的平面位置，如下放過程中有偏位，可通過手拉葫蘆調(diào)整平面位置。套箱下放到位后，利用低水位將鋼圍堰側(cè)壁與輔助樁牢固焊接以固定平面位置，防止鋼圍堰因汛期水位漲落或水流力影響而移位。為保證鋼圍堰能順利下放就位，在套箱下放前對鋼護筒、鋼管樁的外圍周邊情況進行探測，以檢查是否還存在妨礙鋼圍堰下沉就位的障礙物。探測內(nèi)容包括鋼護筒、鋼管樁的外壁及沉放范圍內(nèi)的水下河床情況。鋼圍堰沉放范圍內(nèi)的水下情況由潛水員探摸檢查。鋼圍堰采用2個卷揚機和兩艘駁船下放。鋼圍堰下放采用輔助鋼管樁上架設(shè)橫梁，橫梁上千斤頂頂升回縮的方法進行下沉，每次下放行程嚴格按15cm控制。

3.5圍堰接高、下沉

圍堰下水后，用牽引船將圍堰拖到樁位處，開始注水下沉。圍堰的橫橋向由導向船的主錨和尾錨調(diào)節(jié)，圍堰的順橋向定位由導向船上的邊錨及岸上的地錨來實現(xiàn)。圍堰底節(jié)在水中保持穩(wěn)定后，準備接高第二節(jié)圍堰，在首節(jié)圍堰頂向下150cm左右位置制作焊接平臺。圍堰接高利用浮吊逐塊對稱安裝來實現(xiàn)。在鋼圍堰拼裝第二節(jié)的同時進行各錨的拋置，并為鋼圍堰進行粗定位，第二節(jié)圍堰拼裝完成后，繼續(xù)向圍堰井壁內(nèi)均勻灌水，使之下沉。隨時調(diào)節(jié)圍堰柔性支撐，始終使圍堰和導向船處干相對穩(wěn)定狀態(tài)。將圍堰接高著落河床。接高時必須保證上下節(jié)鋼圍堰的豎直。

3.6封底混凝土施工

鋼圍堰封底混凝土厚度2.0m，鋼圍堰封底混凝土方量約1600m3。封底混凝土采用C20水下混凝土。采用左中右處中心集料斗澆注封底混凝土，封底混凝土澆筑順序為：從一端向另一端采用階梯推進法進行施工。采用剛性導管法澆注水下封底混凝土。混凝土采用攪拌站集中攪拌供料，混凝土攪拌運輸罐車運料至現(xiàn)場，在利用兩臺汽車泵分別在兩側(cè)支棧橋上泵送混凝土至料斗進行封底施工。首批混凝土采用拔塞法施工，封口前，應先檢查導管底口與基底面是否有30～40cm的空隙。導管上設(shè)置一個擋板，內(nèi)放置一個皮球，以保證混凝土下落時不離散。為保證第一次澆筑時能夠?qū)Ч艿卓诼褡?，漏斗?nèi)提前下至少2.0m3混凝土。首批混凝土灌入后連續(xù)不間斷灌入直至到達設(shè)計標高。封底混凝土施工時，作好測深工作并做好記錄，同時每根導管封口結(jié)束后應及時測量其埋深與流動范圍，并作好詳細記錄。混凝土導管封底從下游側(cè)向上游側(cè)推進，當某一處封底混凝土達設(shè)計標高后，在進行其相鄰導管封底時，先測量待封導管底口處的混凝土頂標高，根據(jù)測量結(jié)果重新調(diào)整導管的懸空高度。導管封底完成后，及時補料，同一導管兩次灌入混凝土的時間間隔控制在30min以內(nèi)。封底混凝土厚度2.0m，為保證導管有一定埋深，混凝土灌注順利時，一般不隨便提升導管，即使需要提管，每次提升的高度都嚴格控制導管的埋深不小于50cm。灌注過程中根據(jù)灌注量，每隔一定時間測一次標高，以指導布料，使混凝土均勻上升。混凝土澆筑臨近結(jié)束時，全面測出混凝土面標高，根據(jù)測量結(jié)果，對混凝土面標高偏低的測點附近的導管增加灌注量，直至所測結(jié)果滿足要求。當所有測點的標高滿足控制要求后，結(jié)束封底混凝土灌注。封底過程中鋼套箱側(cè)模上的連通器應打開，保證鋼套箱內(nèi)外水位差基本一致，保證封底混凝土不受水頭壓力作用而破壞。

4　結(jié)語

隨著我國橋梁建設(shè)行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的大跨度橋梁開始建設(shè)，因為這些橋梁都是建設(shè)在深水中，故而要求大尺寸的承臺，雙壁鋼圍堰因其具有較多的優(yōu)勢被運用在橋梁水下基礎(chǔ)施工中。上文主要根據(jù)實例闡述了雙壁鋼圍堰的結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工要點，希望能夠為其他類似工程的鋼圍堰施工提供一些依據(jù)，同時也希望對我國鋼圍堰技術(shù)的發(fā)展也能有一定的借鑒意義。

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2016-3-8

U445.55+6

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2095-2066（2016）10-0204-02