關(guān)于橋梁雙壁鋼圍堰施工技術(shù)的研究

陳翔

【摘 要】在近幾年來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)文化水平得到了飛速的發(fā)展，在交通道路建設(shè)方面取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展和突破，為了打造水陸相交的通道，進(jìn)行架橋建設(shè)已經(jīng)成為了大部分建設(shè)者考慮的主要方案之一。橋梁進(jìn)行雙壁鋼圍堰施工是目前該領(lǐng)域研究比較熱門的話題，本文通過(guò)對(duì)八步至昭平二級(jí)公路昭平縣繞城公路工程馬灘大橋深水低樁承臺(tái)雙壁鋼圍堰制作、下沉、封底施工工藝的介紹，總結(jié)了在深水條件下采取先樁后圍堰法進(jìn)行雙壁鋼圍堰施工的技術(shù)要點(diǎn)，對(duì)于采用雙壁鋼圍堰施工深水低樁承臺(tái)基礎(chǔ)的類似工程具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】橋梁；水下承臺(tái)；雙璧鋼圍堰；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)： U445.556 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：2095-2457（2018）06-0268-003

【Abstract】In recent years， Chinas economic and cultural level has been developing rapidly. Substantial progress and breakthroughs have been made in the construction of traffic roads. To build a land-water intersection， bridging has become a major part of construction. One of the main programs considered by the people. The construction of double-walled steel cofferdams for bridges is currently a hot topic in this field. This article has produced and developed a double-walled steel cofferdam for deep-water low-stake piles of the Matan Bridge of Zhaoping County Ring Road Highway from 8 to Zhaoping. The introduction of the construction techniques of the sink and back cover summarizes the technical points for the construction of the double-wall steel cofferdams by adopting the first pile and the rear cofferdam method under deep water conditions， and it is similar for the similar projects that use the double-wall steel cofferdams to construct the deep water low pile foundations. Certain reference significance.

【Key words】Bridge； Submerged bearing platform； Double concrete steel cofferdam； Construction technology

0 前言

由于我國(guó)東南部及沿海地區(qū)的水資源豐富、江湖河流較多河，在進(jìn)行交通道路建設(shè)時(shí)首要考慮進(jìn)行水上橋梁的建設(shè)，鑒于目前在水上橋梁工程建設(shè)所吸取的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際工作考量，橋梁工程樁基、承臺(tái)在深水區(qū)作業(yè)，我們更多的采用雙壁鋼圍堰施工技術(shù)，可以更好的避免工程發(fā)生事故和增強(qiáng)它的穩(wěn)定性。本文結(jié)合了八步至昭平二級(jí)公路昭平縣繞城公路工程馬灘大橋主橋承臺(tái)的施工建設(shè)從橋梁雙壁鋼圍堰施工技術(shù)談一些粗淺的認(rèn)識(shí)。

1 橋梁工程概況及雙壁鋼圍堰施工方案概述

1.1 工程概況

該項(xiàng)目“馬灘大橋位于八步至昭平二級(jí)公路昭平縣繞城公路工程路線的起點(diǎn)路段，橋梁起終點(diǎn)樁號(hào)尾K0+044.8～K0+503.35，中心樁號(hào)為K0+274，角度90°，橋長(zhǎng)458.55m，全橋平面大部分位于直線段，只有東岸有一部分位于緩和曲線內(nèi)，橋面行車道寬9m，兩側(cè)設(shè)1.75m人行道，全橋全寬12.5m。。橋梁跨徑布置為2×16m（西岸引橋）+60m+2×100m+60m（主通航孔橋）+4×25m（東岸引橋），其中主橋?yàn)轭A(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，西岸為現(xiàn)澆鋼筋混凝土板梁，東岸為預(yù)應(yīng)力砼T梁。橋樁基礎(chǔ)為沖孔灌注樁，共計(jì)47根，累計(jì)長(zhǎng)度1493米。橋位位于昭平縣城桂江的馬峽峽口、馬灘攤尾，橋梁跨越桂江?！睒蛭挥谕ê降暮拥郎?，在施工中既要滿足通航寬度，又要保證通行交通安全，根據(jù)廣西壯族自治區(qū)水利工程管理局發(fā)《關(guān)于馬灘大橋防洪評(píng)價(jià)報(bào)告預(yù)審意見的函》（水管函[2012]46號(hào)）文要求馬灘大橋主橋“承臺(tái)宜埋設(shè)入河床面以下”，見橋型布置圖（圖1）我們結(jié)合具體的設(shè)計(jì)方案和詳細(xì)的細(xì)則進(jìn)行深入的分析和探討。

1.2 雙璧鋼圍堰施工方案概述

根據(jù)圖紙及施工現(xiàn)場(chǎng)情況，主橋的4個(gè)主墩承臺(tái)均為置于水下3.3m～8.4m處，1#、4#墩樁基采用填土圍堰方案施工，承臺(tái)采用沉井方案施工，2#、3#墩位于主河道，水深較深，采用先樁基后雙壁鋼圍堰方案進(jìn)行施工。先樁基后圍堰施工方案是一種平行施工組織模式，樁基施工和圍堰制作可平行作業(yè)，施工周期相對(duì)較短。

馬灘大橋的2#、3#墩樁基通過(guò)搭設(shè)水上鉆孔工作平臺(tái)進(jìn)行鉆孔樁施工。水中樁基施工結(jié)束后，拆除水上鉆孔平臺(tái)，利用6根樁基鋼護(hù)筒及原鉆孔平臺(tái)4根鋼管樁作為基礎(chǔ)，搭設(shè)鋼圍堰的拼裝及懸吊下放平臺(tái)，對(duì)鋼圍堰進(jìn)行的拼裝和下放。

2 雙壁鋼圍堰的設(shè)計(jì)與制作

2.1 雙壁鋼圍堰的設(shè)計(jì)

馬灘大橋2#、3#墩承臺(tái)設(shè)計(jì)為六邊形，設(shè)計(jì)尺寸為14.6m長(zhǎng)×7.0m寬×3.5m厚。雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)為2個(gè)半圓加1個(gè)矩形，兩端對(duì)稱的半圓內(nèi)壁半徑3.6m，內(nèi)腔長(zhǎng)15.9m，內(nèi)腔寬7.2m（內(nèi)部尺寸比設(shè)計(jì)承臺(tái)平面大20cm，以防止鋼圍堰下沉偏位所造成的影響），壁厚1.0m，鋼板為Q235B厚10mm。橋區(qū)施工期常水位為53.9m，承臺(tái)底標(biāo)高45.5m，圍堰封底厚度為2.0m，封底砼底標(biāo)高為43.5m，即鋼圍堰底標(biāo)高確定為43.5m，則鋼圍堰頂標(biāo)高為55.5m，比施工常水位高出1.6m。雙壁鋼圍堰平面圖見（圖2）。

鋼圍堰的結(jié)構(gòu)型式為雙壁空腹式，由內(nèi)外壁板、水平環(huán)板、水平橫撐、壁板豎肋、隔艙板等組成，鋼圍堰的底部設(shè)置成刃腳形狀。刃腳高2.0m，刃腳內(nèi)灌注C25水泥混凝土。所有壁板及刃腳壁板和焊接段采用10mm厚鋼板，豎肋采用L100×100×10mm的角鋼；水平環(huán)板采用厚16mm，寬200mm的鋼板；水平環(huán)橫撐采用L75×75×8mm的角鋼。鋼圍堰內(nèi)共設(shè)置2層內(nèi)支撐，采用φ630×8mm的鋼管作支撐，內(nèi)支撐主要考慮不影響后續(xù)承臺(tái)施工。

雙壁鋼圍堰是深水基礎(chǔ)施工一種重要的臨時(shí)擋水結(jié)構(gòu)，承受主要荷載包括靜水壓力、動(dòng)水壓力、波浪力等。根據(jù)基施工過(guò)程中荷載變化特點(diǎn)，按照最不利工況計(jì)算，該鋼圍堰的抗浮穩(wěn)定性、面板受力、豎肋受力、斜桿受力、隔艙板受力、抗滑移、抗傾覆、面板變形等計(jì)算均滿足要求。

2.2 鋼圍堰的制作加工

為減少現(xiàn)場(chǎng)塊件拼裝工程量，加快塊件拼裝進(jìn)度，在滿足現(xiàn)場(chǎng)起重設(shè)備起吊要求情況下，將鋼圍堰豎向分成2節(jié)（首節(jié)高度7.0m和尾節(jié)高度5.0m），水平方向分成4塊（直線塊和半圓塊），分塊單元最重為28t。鋼圍堰的制作步驟：放樣——下料加工——水平框架制作——內(nèi)壁板焊接——外壁板焊接——安裝吊耳。

分塊鋼圍堰制作時(shí)要求：水平橫撐角鋼和水平環(huán)板與內(nèi)外壁板間應(yīng)密貼焊牢。應(yīng)避開隔艙板一定距離的位置切分，隔艙板與壁板、角鋼間焊接要密實(shí)，防止艙間漏水。加工制作完成后要做煤油浸透試驗(yàn)：先用水將白石灰調(diào)成石灰漿，均勻涂刷在焊縫一側(cè)，等石灰漿變干后再用煤油涂刷焊縫另一側(cè)，觀察石灰漿是否被浸透變色來(lái)檢查焊縫是否有穿透性小孔，以保證鋼圍堰的水密性。

鋼圍堰分塊制作加工完成后，對(duì)其進(jìn)行試拼，檢查其塊與塊之間吻合情況，合格之后用平板駁船運(yùn)至馬灘大橋2#、3#墩位現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)入下一步工序的施工。

2.3 鋼圍堰的拼裝及下放

2.3.1 河床找平

為便于雙壁鋼圍堰平穩(wěn)著床，水上鉆孔工作平臺(tái)拆除后，在圍堰范圍內(nèi)進(jìn)行找平。用測(cè)繩在2#、3#墩的圍堰位置進(jìn)行水深測(cè)量。根據(jù)河床標(biāo)高情況，對(duì)3#墩采用水上拋填砂礫的方法，拋填范圍可比鋼圍堰外緣大2m左右，用安置在平板駁船上的長(zhǎng)臂挖掘機(jī)對(duì)砂礫面進(jìn)行整平；2#墩圍堰位置部分河床標(biāo)高超過(guò)圍堰底標(biāo)高，采用安置在平板駁船上長(zhǎng)臂挖掘機(jī)對(duì)超高部分河床進(jìn)行挖掘，對(duì)低于圍堰底標(biāo)高的河床進(jìn)行水上拋填砂礫。

2.3.2 鋼圍堰拼裝及懸吊下放平臺(tái)搭設(shè)

拼裝平臺(tái)：在外圍的鋼護(hù)筒及鋼管樁外側(cè)焊接鋼圍堰拼接支架，支架采用25b型號(hào)的工字鋼，采用上斜撐型式。支架頂面標(biāo)高設(shè)為54.5m。在拼裝支架上放樣出鋼圍堰的平面外側(cè)輪廓線，并在線上焊制定位碼子，以此控制首節(jié)鋼圍堰底端的平面位置。同時(shí)在61.5m標(biāo)高位置的鋼管外側(cè)焊接限位架，用以控制拼裝首節(jié)鋼圍堰的垂直度、圓順度。

懸吊下放平臺(tái)：在加高搭設(shè)的鋼管頂上焊接雙拼36b型號(hào)的工字鋼作為下放支架，其兩端設(shè)置鋼圍堰下放系統(tǒng)，系統(tǒng)由千斤頂、扁擔(dān)梁、吊桿（φ32mm精軋螺紋鋼）、螺帽組成。同時(shí)在平臺(tái)上鋪設(shè)木板以便作業(yè)人員操作。

2.3.3 首節(jié)鋼圍堰拼裝及下沉

用履帶吊把每塊鋼圍堰吊裝至指定位置，采用手拉葫蘆牽引校正，最后逐塊對(duì)稱合攏，及時(shí)焊接內(nèi)外壁板縫、水平環(huán)板、水平橫撐、豎肋。首節(jié)鋼圍堰共設(shè)4處下放吊點(diǎn)，吊點(diǎn)設(shè)置在直線節(jié)塊鋼圍堰的內(nèi)壁上端。

正式下放鋼圍堰前，現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一指揮，用懸吊系統(tǒng)首先將首節(jié)鋼圍堰提起3～5cm，然后對(duì)鋼圍堰上的吊點(diǎn)，吊桿上的螺帽，鋼圍堰的結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查，查看是否正常。檢查無(wú)誤后把阻擋鋼圍堰下沉的部分拼裝支架割去（剩余部分的支架作為限位架起豎向?qū)蜃饔茫?，通過(guò)千斤頂與吊桿上的2個(gè)螺帽相互交替把首節(jié)鋼圍堰下放入水。首節(jié)鋼圍堰入水自浮后，對(duì)稱灌注刃腳混凝土，鋼圍堰下放水下約5m處將其臨時(shí)固定，以便進(jìn)行第2節(jié)鋼圍堰的接高焊接作業(yè)。

2.3.4 鋼圍堰的接高和下放

將首節(jié)鋼圍堰鎖定后，開始吊裝尾節(jié)鋼圍堰，拼裝完成后通過(guò)懸吊下放系統(tǒng)繼續(xù)沉放鋼圍堰，沉放過(guò)程中，應(yīng)注意向鋼圍堰的隔水倉(cāng)內(nèi)對(duì)稱地灌入河水，直至鋼圍堰著床。為了解著床后的鋼圍堰底與砂礫墊層間的接觸情況，用測(cè)繩沿著鋼圍堰外緣進(jìn)行水深測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)鋼圍堰外緣進(jìn)行拋填砂礫以封堵圍堰底部的空隙，防止封底時(shí)混凝土泄漏，拋填砂礫的高度約1m左右。

2.3.5 雙壁鋼圍堰封底

封底混凝土采用一次性澆注，其澆注步驟：搭設(shè)澆注平臺(tái)——安裝儲(chǔ)料斗及導(dǎo)管——混凝土生產(chǎn)及運(yùn)輸——封底砼澆注。

封底澆注施工平臺(tái)在鋼圍堰上臨時(shí)搭設(shè)，平臺(tái)材料采用之前拆除的水上鉆孔施工平臺(tái)材料。導(dǎo)管按照縱橋向4排，每排3個(gè)點(diǎn)布設(shè)，共配置12根導(dǎo)管。故在鋼圍堰上縱向安裝4道平臺(tái)梁，每道平臺(tái)梁由2根25b工字鋼組成，工字鋼之間用鋼筋分3道焊牢，在平臺(tái)梁上面鋪設(shè)膠竹板以作人行通道。

平臺(tái)梁安裝完畢后，按照導(dǎo)管位置安裝夾具梁、導(dǎo)管、儲(chǔ)料斗，導(dǎo)管采用外徑Φ273×9mm的無(wú)縫鋼管制作。導(dǎo)管底口距離封底混凝土底面25cm左右。

圍堰混凝土封底系大體積、大方量水下混凝土澆注，單個(gè)鋼圍堰的封底混凝土方量大約180m3，施工現(xiàn)場(chǎng)的混凝土拌和機(jī)生產(chǎn)能力為60m3/h，能滿足混凝土連續(xù)澆注要求?？紤]到封底混凝土，連續(xù)澆注時(shí)間長(zhǎng)，需在混凝土中摻加適量的緩凝外加劑和粉煤灰以延長(zhǎng)混凝土的初凝時(shí)間（混凝土初凝時(shí)間>12小時(shí)），增加混凝土的和易性、流動(dòng)性及穩(wěn)定性。封底混凝土運(yùn)輸用平板駁船裝運(yùn)罐料車至施工現(xiàn)場(chǎng)，再用吊車吊運(yùn)混凝土進(jìn)行澆注。

封底混凝土的設(shè)計(jì)厚度為2.0m，在澆注混凝土?xí)r按1.8m控制厚度，剩余0.2m作為抽水后承臺(tái)底面的調(diào)平層。封底順序?yàn)樯舷掠瓮綄?duì)稱進(jìn)行，導(dǎo)管封口完成后，按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)料，同一導(dǎo)管兩次灌入混凝土的時(shí)間間隔控制在60分鐘以內(nèi)。

混凝土澆注過(guò)程中，安排技術(shù)人員隨時(shí)對(duì)封底砼澆筑的厚度進(jìn)行測(cè)量，以指揮工人下料。混凝土澆注臨結(jié)束時(shí)，用測(cè)繩對(duì)圍堰內(nèi)側(cè)周邊、護(hù)筒周邊及導(dǎo)管作用半徑相交處等部位進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)標(biāo)高偏低的部位可在其附近的導(dǎo)管上增加混凝土澆注量，力求封底混凝土頂面平整。

封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，邊抽水邊完成剩余支撐。清理封底頂面時(shí)先在6根樁基鋼護(hù)筒底部割一小口，讓鋼護(hù)筒內(nèi)的泥漿排出后連同封底面的泥漿一同沖洗干凈。然后對(duì)樁基鋼護(hù)筒進(jìn)行切割，割除到設(shè)計(jì)標(biāo)高處。接著對(duì)封底頂面進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)測(cè)量，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)補(bǔ)砼或鑿除，隨后可進(jìn)入下一道工序承臺(tái)的施工。

3 橋梁雙璧鋼圍堰施工中的注意事項(xiàng)

制造鋼圍堰的鋼料、焊條、焊絲、焊劑等主要材料均應(yīng)符合設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求并附有出廠合格證，必要時(shí)應(yīng)作力學(xué)、化學(xué)及可焊性試驗(yàn)。

對(duì)焊接的要求、焊縫的檢查等技術(shù)要求應(yīng)滿足規(guī)范有關(guān)的要求，焊縫尺寸除滿足設(shè)計(jì)要求外，還應(yīng)在焊縫處涂煤油作水密檢查，若煤油滲到反面，則應(yīng)將該處焊縫鏟除，重新按規(guī)定復(fù)焊后，仍需作水密試驗(yàn)，合格后方可使用。

鋼殼在水中靠灌水壓重下沉，而在覆蓋層中靠填充混凝土壓重和堰內(nèi)抽水取土下沉。

下沉到位的鋼圍堰，其鋼殼的刃腳應(yīng)全部穩(wěn)妥地支立于基巖上，以保證清基和順利鉆孔。

4 結(jié)論

橋梁雙壁鋼圍堰作為深水低樁承臺(tái)施工的一種圍水結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、施工簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，有利于加強(qiáng)橋梁系統(tǒng)的穩(wěn)固性和實(shí)現(xiàn)高效率的建設(shè)。

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