新白沙沱長江特大橋3號(hào)墩雙壁鋼圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)分析

王帥帥

【摘 要】新白沙沱長江特大橋主橋3號(hào)墩基礎(chǔ)采用雙壁鋼圍堰施工。為滿足施工工期及渡洪安全，保證圍堰在一個(gè)枯水期內(nèi)完成施工，項(xiàng)目采用了先平臺(tái)后圍堰、鉆孔樁與圍堰同步施工的創(chuàng)新技術(shù)，圓滿完成了既定目標(biāo)。施工中通過優(yōu)化導(dǎo)向裝置、在刃腳設(shè)置高低擋板和圍堰內(nèi)外拋填堵漏等措施，保證了在陡坎裸巖區(qū)圍堰著床的定位精度。通過設(shè)置分倉、優(yōu)化導(dǎo)管布置等措施，保證了超厚超大面積圍堰封底質(zhì)量。一系列的關(guān)鍵施工技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到了快速施工、節(jié)約工期的目的，同時(shí)保證了洪峰期間主體結(jié)構(gòu)的施工安全，為后續(xù)結(jié)構(gòu)施工贏得了時(shí)間，為全橋按期完工打下了基礎(chǔ)，對后續(xù)類似工程有很好的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】平臺(tái)；圍堰；高低擋板；封底；施工

【中圖分類號(hào)】U445.556 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）02-0074-03

渝黔鐵路新白沙沱長江特大橋主橋?yàn)殡p塔雙索面鋼桁梁斜拉，孔跨布置為81 m+162 m+432 m+162 m+81 m，上層為4線鐵路客運(yùn)線，下層為雙線鐵路貨運(yùn)線。3號(hào)主塔墩承臺(tái)為圓端形，外形尺寸為67.4 m×31.3 m，高6.0 m。施工采用雙壁鋼圍堰，圍堰外輪廓尺寸如下：長70.6 m，寬34.5 m，高22 m，雙壁側(cè)板厚1.5 m，雙壁圍堰共設(shè)置24個(gè)密閉注水艙。頂層單壁結(jié)構(gòu)，高5 m。在圍堰內(nèi)設(shè)置2道底隔艙，將圍堰分割成3個(gè)艙。主橋布置圖如圖1所示。

為保證施工質(zhì)量與進(jìn)度，確保在一個(gè)枯水期實(shí)現(xiàn)主塔墩出水，在3號(hào)墩雙壁鋼圍堰施工過程中，采用了先平臺(tái)后圍堰、圍堰與鉆孔樁同步施工，陡坎裸巖區(qū)圍堰著床精度控制，超厚超大面積圍堰封底混凝土施工控制等關(guān)鍵技術(shù)，取得了良好的效果。

1 圍堰施工難點(diǎn)

（1）刃腳四周河床斷面高差較大，近6.5 m，且存在陡坎裸巖區(qū)，著床困難。

（2）5年一遇枯水期高水位為+178.00 m，深約17 m，最大流速為2.93 m/s，對圍堰下放、著床及定位將產(chǎn)生一定影響。

（3）圍堰拼裝、下放、封底與鉆孔樁同步施工，鉆孔施工與封底混凝土?xí)嗷ブ萍s。

（4）圍堰單個(gè)艙封底混凝土方量近3 000 m3，占用時(shí)間長，如何保證封底混凝土質(zhì)量，是整個(gè)圍堰施工的關(guān)鍵。3號(hào)墩圍堰施工立面圖如圖2所示。

2 總體施工方案

在平臺(tái)上進(jìn)行鉆孔樁施工，同時(shí)在平臺(tái)下方進(jìn)行圍堰拼裝與下放，如圖3所示。雙壁圍堰分2節(jié)在工廠加工，底節(jié)高10 m，頂節(jié)高12 m；圓弧段分為10塊，直線段22塊，共64塊，運(yùn)至現(xiàn)場拼裝。圓弧端通過浮吊安裝，直線段通過電動(dòng)葫蘆安裝。底節(jié)圍堰拼裝完成后，整體提升，拆除拼裝平臺(tái)，同步安裝高低擋板。下放底節(jié)圍堰至自浮狀態(tài)，拆除提升設(shè)備，圍堰內(nèi)注水下沉，至頂露出水面1.0 m左右。拼裝頂節(jié)圍堰，注水下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。在圍堰內(nèi)拋石整平，圍堰外拋填堵漏，分艙澆筑水下封底混凝土，澆筑井壁混凝土，安裝單壁圍堰。下放平臺(tái)桁架作為圍堰底層內(nèi)支撐，安裝頂層內(nèi)支撐，抽水清基，施工承臺(tái)。

3 底節(jié)圍堰拼裝與鉆孔樁同步施工技術(shù)

3.1 底節(jié)圍堰拼裝

上下游圓弧段利用浮吊直接拼裝。浮吊起吊圍堰塊段至平臺(tái)下弦處，轉(zhuǎn)換吊點(diǎn)至下弦桿上，浮吊再次起吊圍堰塊段下放至設(shè)計(jì)位置，利用倒鏈精確定位，底部與平臺(tái)連接，頂部通過撐桿與鋼護(hù)筒連接。繼續(xù)拼裝下一塊圍堰，兩塊圍堰采用臨時(shí)接口板焊接固定，然后焊接豎焊縫及水平環(huán)板焊縫。

中邊跨直線段利用浮吊起吊圍堰塊段轉(zhuǎn)換至電動(dòng)葫蘆上，利用電動(dòng)葫蘆將圍堰塊段沿軌道梁吊至設(shè)計(jì)位置，固定后進(jìn)行下一塊段拼裝。

3.2 底節(jié)圍堰提升和下放

在鉆孔平臺(tái)頂部安裝10套提升、下放裝置，在圍堰隔艙板頂部焊接下吊點(diǎn)，在鉆孔平臺(tái)上弦桿上對應(yīng)位置焊接上吊點(diǎn)。安裝提升下放系統(tǒng)。對各吊點(diǎn)進(jìn)行單點(diǎn)試提，確認(rèn)系統(tǒng)無異常，進(jìn)行圍堰正式提升。提升底節(jié)圍堰與拼裝平臺(tái)脫離，拆除拼裝平臺(tái)。安裝下層導(dǎo)向裝置及刃腳外高低擋板。

采用10套提升、下放裝置同步進(jìn)行圍堰下放施工，圍堰下放至自浮狀態(tài)，拆除提升下放系統(tǒng)。對稱向24個(gè)密閉注水艙內(nèi)灌水，使圍堰緩慢、均勻下沉至露出水面1 m左右。

3.3 頂節(jié)圍堰接高下沉著床

頂節(jié)圍堰拼裝時(shí)按分塊重抽出底節(jié)圍堰相應(yīng)壁艙內(nèi)的水，依靠底節(jié)圍堰的浮力支撐頂節(jié)圍堰重量。拼裝完成后安裝上層導(dǎo)向裝置，注水下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

3.4 灌注壓重水頭、鎖定圍堰

在頂節(jié)圍堰隔艙板頂部焊接下吊點(diǎn)，利用精軋螺紋鋼將圍堰吊掛在鉆孔平臺(tái)上，然后向圍堰壁艙內(nèi)加注1.5 m高的壓重水頭，根據(jù)長江水位變化調(diào)整壁艙內(nèi)的壓重水頭，使壓重水頭高度保持在1～2 m。

頂節(jié)圍堰導(dǎo)向裝置與鋼護(hù)筒間間隙用鋼板抄實(shí)并與鋼護(hù)筒焊死，鎖定圍堰。

4 陡坎裸巖區(qū)圍堰著床精度控制技術(shù)

4.1 導(dǎo)向裝置

導(dǎo)向裝置焊接在圍堰內(nèi)側(cè)，共兩層，分別安裝在頂、底節(jié)圍堰中部，布置在角樁、中間邊樁鋼護(hù)筒位置，2層共20個(gè)。導(dǎo)向裝置支撐桿與鋼護(hù)筒之間留5 cm間隙，端頭下部做成圓弧形，以適應(yīng)鋼護(hù)筒垂直度并保證圍堰下放時(shí)能順利通過鋼護(hù)筒連接扒板。在圍堰頂層導(dǎo)向裝置支撐桿上安裝千斤頂，調(diào)整圍堰位置及垂直度。經(jīng)測量，圍堰四角平面位置偏差均小于100 mm，垂直度偏差均小于0.2%。

4.2 河床精確測量及擋板安裝

擋板加工前，利用測深精度0.1%的海鷹/HY1600聲吶測深儀測量圍堰刃腳處河床斷面，根據(jù)測得的數(shù)據(jù)確定擋板分塊寬度、高度及底部傾斜角度和方向。擋板安裝前，再次測量河床斷面，調(diào)整擋板安裝高度。頂節(jié)圍堰拼裝完成注水下沉著床前，第三次測量河床斷面，確定刃腳及擋板著床順序。圍堰下放過程中，對影響圍堰下放的河床覆蓋層采用氣舉式反循環(huán)進(jìn)行清理，清理困難的在水下切除部分圍堰擋板。通過潛水員水下探摸，圍堰在陡坎裸巖區(qū)刃腳及擋板與河床吻合度較好。

4.3 圍堰拋填、堵漏

4.3.1 圍堰內(nèi)拋填

鉆孔樁施工采用清水鉆進(jìn)，地層巖性較好，鉆渣經(jīng)篩分后回填至中間樁河床低洼處，減少碎石拋填量近1 000 m3，節(jié)約了后續(xù)碎石拋填時(shí)間和成本。

圍堰內(nèi)灌注壓重水頭鎖定后，組織潛水員對圍堰四周著床情況進(jìn)行探摸，刃腳或擋板與河床間隙小于30 cm的直接用砂袋在圍堰內(nèi)堵漏，間隙大于30 cm的，在圍堰外側(cè)拋填石籠堵漏。河床標(biāo)高低于封底混凝土底面的，向圍堰內(nèi)拋填碎石，找平河床，便于封底混凝土施工，同時(shí)也減少封底混凝土用量。

4.3.2 圍堰外堵漏

石籠分為1 m3、2 m3、3 m3 3種規(guī)格，當(dāng)刃腳或擋板與河床間隙較大時(shí)采用3 m3大石籠進(jìn)行拋填，間隙較小的采用1 m3或2 m3小石籠進(jìn)行拋填。為防止小石籠被水沖走，用鐵絲將小石籠兩兩栓連，再進(jìn)行拋填，增加相互之間的嵌固力。為抵抗圍堰內(nèi)碎石拋填整平及封底混凝土對擋板的側(cè)壓力，圍堰外堵漏高度至少應(yīng)高于刃腳50 cm，坡度不大于45°，圍堰外河床有向外的傾角時(shí)，堵漏石籠拋填寬度適當(dāng)增加。圍堰外堵漏與圍堰內(nèi)拋填整平同時(shí)進(jìn)行。

4.3.3 刃腳內(nèi)側(cè)沙袋堆碼

為減少水流對封底混凝土的影響，在圍堰刃腳內(nèi)側(cè)堆碼沙袋，沙袋采用水泥和砂子按1∶1的比例拌勻后裝袋，吊至圍堰內(nèi)，通過潛水員下水進(jìn)行堆碼。堆碼高度至少應(yīng)超過圍堰刃腳2層沙袋，寬度不小于50 cm。

5 超厚超大面積圍堰封底混凝土施工控制技術(shù)

圍堰封底混凝土面積約2 300 m2，厚4 m，封底混凝土約9 200 m3，面積大、方量多，若采用一次性封底，占用時(shí)間長，質(zhì)量不易控制，且部分鉆孔樁仍未完工，影響因素多，因此分3個(gè)艙進(jìn)行封底混凝土灌注，單個(gè)艙封底混凝土方量約3 000 m3。

封底混凝土的灌注順序如下：上游側(cè)隔艙→下游側(cè)隔艙→中間隔艙。根據(jù)圍堰封底順序，合理安排鉆孔樁施工，保證封底時(shí)各艙內(nèi)鉆孔樁施工完畢，避免鋼護(hù)筒晃動(dòng)影響封底混凝土質(zhì)量。

封底混凝土采用垂直導(dǎo)管全斷面整體推進(jìn)法施工。水下混凝土流動(dòng)半徑按照4 m考慮，單個(gè)艙全斷面布置22根導(dǎo)管。每個(gè)艙布置4臺(tái)臂長24 m的布料機(jī)，保證每根導(dǎo)管至少在2臺(tái)布料機(jī)覆蓋范圍。導(dǎo)管砍球順序按照先邊角后中間、從一側(cè)向另一側(cè)整體推進(jìn)，推進(jìn)過程中控制砍球?qū)Ч軘?shù)量不超過3排，第4排導(dǎo)管砍球時(shí)，第1排導(dǎo)管處封底混凝土灌注至設(shè)計(jì)標(biāo)高。測點(diǎn)布置原則：每根導(dǎo)管處及混凝土不宜流到的位置布置測點(diǎn)。根據(jù)混凝土供應(yīng)能力和灌注速度，灌注過程中，混凝土上升高度測量時(shí)間間隔為30 min。

圍堰封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后抽水，效果非常好，無任何漏水現(xiàn)象，混凝土頂面標(biāo)高控制在±20 cm，無明顯鼓包和凹坑，證明采取的措施取得了良好的效果。圍堰從拼裝到封底共用123 d，比常規(guī)施工方法縮短近100 d。

6 結(jié)語

在新白沙沱長江特大橋主橋3號(hào)墩基礎(chǔ)施工中，通過采用先平臺(tái)后圍堰、鉆孔樁與圍堰同步施工技術(shù)，大大縮短了施工工期，確保了主塔墩在一個(gè)枯水期內(nèi)出水。通過優(yōu)化導(dǎo)向裝置、在刃腳設(shè)置高低擋板和圍堰內(nèi)外拋填堵漏等措施，保證了在陡坎裸巖區(qū)圍堰著床的定位精度。通過設(shè)置分倉、優(yōu)化導(dǎo)管布置等措施，保證了超厚超大面積圍堰封底質(zhì)量。一系列的關(guān)鍵施工技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到了快速施工、節(jié)約工期的目的，同時(shí)保證了洪峰期間主體結(jié)構(gòu)施工安全，為后續(xù)結(jié)構(gòu)施工贏得了時(shí)間，為全橋按期完工打下了基礎(chǔ)，對后續(xù)類似工程有很好的借鑒意義。

參 考 文 獻(xiàn)

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