深水施工雙壁鋼吊箱圍堰關(guān)鍵技術(shù)研究

向 正

(中鐵十九局集團第六工程有限公司，江蘇 無錫 214028)

1 工程概況

漢中漢江特大橋項目中心里程為DgK250+926，起訖里程為DgK248+471.84～DgK253+380.06，橋長4 908.22 m。橋址處地形較為平坦，多為村莊及田地。主要為跨越漢江而設(shè)，橋位處漢江水面寬約100 m，兩側(cè)為土質(zhì)大堤，堤頂寬約3 m，堤高約5 m，可通車?？卓绮捎妙A應(yīng)力混凝土簡支箱梁 (共140孔)，其中24 m簡支梁計11孔，32 m簡支梁計117孔，64 m簡支梁12孔?？卓绮贾脼?-32 m+1-24 m+15-32 m+1-24 m+12-32 m+2-24 m+5-32 m+2-24 m+5-32 m+1-24 m+28-32 m+12-64 m+27-32 m+2-24 m+1-32 m+2-24 m+2-32 m預應(yīng)力混凝土梁。采用矩形空心橋臺、圓端形橋墩，全部采用鉆孔樁基礎(chǔ)。

2 總體施工方案

2.1 總體施工工藝

主墩鉆孔施工完畢后，拆除鉆孔區(qū)全部構(gòu)件，并支起鋼吊箱拼裝平臺，然后用80 t龍門吊并配合人工分節(jié)、分塊將鋼吊箱底板和壁板以及第一節(jié)拉壓桿、支撐等進行拼裝，完成鋼吊箱系統(tǒng)拼裝并驗收合格后，下放鋼吊箱。

按照設(shè)計要求焊接鋼吊箱拉壓桿上部和鋼護筒，封堵鋼護筒周邊洞口，搭建封底平臺之后澆筑混凝土。澆筑混凝土厚度3.5 m，待混凝土強度達到設(shè)計要求后，用水泵抽干鋼吊箱里面的水，按照設(shè)計要求焊接鋼吊箱拉壓桿下部和鋼護筒，同時拆除鋼吊箱拉壓桿上部和鋼護筒的焊接。

2.2 施工流程

本工程具體施工流程如圖1所示。

圖1 雙壁鋼圍堰施工流程框圖

3 深水施工雙壁鋼吊箱圍堰關(guān)鍵技術(shù)

3.1 圍堰的制作和拼裝

按圖紙要求加工好圍堰各個構(gòu)件，并按順序編號，以便于施工組拼，待預拼裝且驗收合格后，將其運至施工場地附近進行整體拼裝。

3.1.1 搭設(shè)圍堰拼裝平臺

拆除鉆孔平臺上端結(jié)構(gòu)后，以位于水面上1 m標高的鋼管樁來作為圍堰拼裝平臺的基礎(chǔ)，鋼管樁上先放置I36工字鋼，然后再放置貝雷架，按下列步驟拼裝材料：(1)拆掉鉆孔平臺，切割鋼管樁；(2)在水面50 cm的地方，設(shè)置鋼管樁；(3)采用鉆孔平臺材料搭設(shè)拼裝平臺[1]。

3.1.2 安裝吊掛系統(tǒng)

以護筒頂部安裝的雙拼I36工字鋼橫梁作為吊掛系統(tǒng)，設(shè)五道橫梁及10個分布錯落的吊點。提升及下放系統(tǒng)為60 t液壓千斤頂，采用32精軋螺紋鋼起吊將鋼鐵圍堰直接下放。

3.1.3 鋼圍堰拼裝

(1)拼裝前準備工作。采用全站儀給圍堰平臺上部及四周放線，以控制精度。圍堰外圍用焊接角鋼來定位和限位，用平板運輸車將加工好的圍堰板運送到橋墩位置。

(2)在底板上進行圍堰拼裝。利用履帶吊將固定的圍堰塊吊起，放至安裝位置，在固定好的圍堰塊邊壁處對接好臨時接口固定塊并焊接，依次焊接和固定圍堰塊，直到全部完成。

(3)第二、三及頂節(jié)拼裝順序。為保持對稱，第二、第三節(jié)及頂節(jié)的圍堰依圍堰的長邊順序進行。

3.2 圍堰下放就位、固定

3.2.1 底節(jié)鋼圍堰的下放

在底節(jié)鋼圍堰拼裝完成后，上升起吊10 cm，等待半小時，檢查下放結(jié)構(gòu)，如下放結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可拆除圍堰平臺和其余鉆孔平臺，下放底節(jié)的圍堰處于浮動狀態(tài)。收緊鋼絞線進行下放。第一節(jié)整體起吊，拆除底托梁，下放的首節(jié)吊箱處于自然浮動的狀態(tài)，入水3.1 m左右。安裝第二節(jié)壁板和第一節(jié)內(nèi)支撐：鋼吊箱入水約5.2 m；在艙內(nèi)澆筑混凝土，高度為2 m，吊箱整體入水約10 m。安裝第三節(jié)壁板和第二節(jié)內(nèi)支撐：鋼吊箱入水12.1 m；艙內(nèi)澆筑約2 m高的混凝土，吊箱入水16.9 m。安裝第四節(jié)壁板和剩余內(nèi)支撐：根據(jù)現(xiàn)場情況澆筑混凝土，鋼吊箱下沉到設(shè)計標高位置時，圍堰處于自然浮動的狀態(tài)，焊接拉壓桿頂部和護筒。下放之前，在精軋螺紋鋼上做好刻度標記。圍堰每下放1 m，進行一次監(jiān)控和測量，一旦下放至與平面高度差距超出5 cm，需及時調(diào)平。鋼圍堰在下放入水后，吊點受力會越來越小，直到鋼圍堰不再下沉并自然浮動處于平衡狀態(tài)才停止下放。最后，分層對稱灌注刃腳砼。

3.2.2 接高與下沉

拼裝中節(jié)鋼圍堰后，需做好標記，并分不同的模塊吊運到拼裝的平臺上，在底節(jié)對應(yīng)位置對中節(jié)段進行焊接和拼裝。接高須要對稱，以保證雙壁鋼圍堰處于平衡狀態(tài)。對接高內(nèi)支撐及所有焊縫等用煤油檢驗合格再下沉。在此之前，要測量和設(shè)置橋墩的中心線，復測沿圍堰周圍河床面標高，并核對刃腳高度。復核無誤后，拼裝頂節(jié)段，并對圍堰注水使其下沉，當圍堰底部與河床面距離達到0.5 m時，停止注水，產(chǎn)生偏離則需及時糾正。待位置準確后，快速注水使其著床，著床后圍堰因自身重量無法與深水浮力平衡，需向內(nèi)隔艙繼續(xù)澆筑砼，利用自身重量把圍堰下放至標高位置。

3.3 鋼吊箱圍堰封底

為保證封底混凝土質(zhì)量，防止?jié)B水，可在底板用隔艙板將封底分區(qū)。工程隔艙板用3 mm的鋼板和I10工字鋼，鋼板加工需在工廠進行。在第一節(jié)壁板安裝后，將隔艙板運至安裝現(xiàn)場，用龍門吊吊裝，和底板焊接。隔艙板、拉壓桿及護筒一旦出現(xiàn)碰撞時，需調(diào)整隔艙板位置。為保證隔艙板穩(wěn)定性，需在隔艙板上焊接斜撐，斜撐選擇I10工字鋼，和隔艙板呈30°夾角[2]。

為確保內(nèi)支撐穩(wěn)定性，可設(shè)立豎向支撐鋼管，鋼管規(guī)格為630 mm×10 mm，按不同層次安裝；底部的豎向支撐設(shè)置焊接在圍堰底板的大龍骨上，為避免滲水，需用鋼板封底。封底混凝土使用集料斗，工藝采用多導管及多點推進的方式。封底最為關(guān)鍵的是如何封堵護筒，鋼吊箱在調(diào)整并固定后，讓潛水員在水下將環(huán)向鋼板帶直接收緊封堵鋼護筒和鋼吊箱底板之間的縫隙，在有環(huán)向鋼板帶的同時用沙袋收緊并壓實。封底作業(yè)平臺一半在基樁鋼護筒上，鋪設(shè)雙拼的I40a工字鋼來作為承重梁，并鋪設(shè)321型貝雷梁。

3.4 圍堰抽水、基底清理

混凝土達到一定強度后，關(guān)閉圍堰側(cè)壁連通孔，對圍堰進行抽水。艙內(nèi)混凝土澆筑至8.5 m，將最下面一道拉壓桿和封底層頂部鋼護筒的根部焊接連接，實現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換，切除封底層頂部鋼護筒和拉壓桿[3]。在抽水時，需記錄抽水機的數(shù)量、時間和圍堰內(nèi)水位刻度等。抽水完成后，把鋼護筒割至承臺底部標高，除去樁頭雜物，以保證表面清潔光滑，然后焊接抗浮牛腿及鋼筋剪力環(huán)，確保圍堰抗沉及抗浮等參數(shù)均達到要求，將剛性拉壓桿焊接至抗浮牛腿，切除承臺剛性拉壓桿，最后澆筑封底混凝土，確保圍堰底部處于同一水平線。

3.5 承臺、墩身施工

承臺施工前，需拆除頂部和底部的支撐系統(tǒng)。承臺整體設(shè)計的高度是5 m，分兩次施工，混凝土澆筑高度兩次均為2.5 m。墩身高度需高于橋址處浪濺區(qū)高度。為防止墩身銹蝕，需進行表面處理，用混凝土涂裝后方可拆除圍堰結(jié)構(gòu)。

3.6 圍堰拆除

用400 t浮吊拆除圍堰側(cè)板，頂口采用框架梁和已經(jīng)完成的墩身結(jié)構(gòu)連成一個整體后再逐塊拆除。

3.7 施工注意事項

當水位比較深時，適宜采用雙壁鋼圍堰技術(shù)。該技術(shù)能有效承受內(nèi)外部水差引起的壓力值，同時結(jié)構(gòu)簡單，資金投入少。在施工時需注意以幾方面：

(1)在設(shè)計初步階段，需依照現(xiàn)場情況選擇結(jié)構(gòu)，應(yīng)和承臺整體構(gòu)造協(xié)調(diào)。在整體設(shè)計時，要依照運送能力及吊裝各種因素等確定圍堰大小，確保承載能力、剛性、穩(wěn)定性均符合要求，安裝成功后，統(tǒng)一質(zhì)檢。

(2)在鋼圍堰浮云定位前，檢查纜繩及錨鏈和導向設(shè)備等，如有問題及時調(diào)整，避免圍堰在下落時出現(xiàn)意外。此外，密切關(guān)注水位漲落情況，避免對錨碇產(chǎn)生不利影響。在定位后，采用對稱均衡方式向圍堰內(nèi)壁腔灌水，確保圍堰成功落床。

(3)鋼圍堰下落完成后，檢查沖刷情況和偏斜度，如有偏差及時調(diào)整。圍堰封底澆筑前，將雜物清理干凈，檢查無誤后再澆筑。澆筑時需注意混凝土澆筑的高度，防止出現(xiàn)欠澆或超澆。

4 關(guān)鍵技術(shù)的施工效果

在漢中漢江特大橋項目基礎(chǔ)施工中采用的雙壁鋼圍堰施工技術(shù)，成功解決了深水橋梁樁基礎(chǔ)建設(shè)時易出現(xiàn)的一些問題, 取得了以下較為明顯的效果：

(1)漢中漢江特大橋項目在深水區(qū)域?qū)呶恢镁_放線，并在圍堰外邊線處焊接角鋼進行定位與限位，確保吊箱順利下放，以確保鉆孔樁和承臺偏差以及數(shù)值，在允許范圍內(nèi)。

(2)現(xiàn)場施工環(huán)境較為復雜，具有一定風險，所以圍堰工程的各個構(gòu)件需在工廠內(nèi)整體制作，然后在項目場地附近組裝，再利用浮吊運輸至施工現(xiàn)場安裝，實現(xiàn)了鋼吊箱整體制造、橫向下水、整體浮運的控制。

5 結(jié)語

漢中漢江特大橋水中墩深水基礎(chǔ)施工，綜合了雙壁鋼圍堰和吊箱圍堰的優(yōu)點，施工方案制定合理，現(xiàn)場施工組織有序，此次施工效果良好，希望可為后續(xù)的類似工程提供一定參考。