庫(kù)區(qū)水位高落差鋼圍堰施工

徐財(cái)進(jìn) 宋卓 屈兆雄 王康康 中交二公局第二工程有限公司

1.工程簡(jiǎn)介

八大河特大橋主墩承臺(tái)長(zhǎng)×寬×高為26.4×20.9×5.0m，基礎(chǔ)采用20根φ2.5m鉆孔灌注樁，呈行列式布置，樁縱、橫向間距均為5.5m。

南盤(pán)江屬山區(qū)性河流，徑流由降雨形成，洪水期水位迅速上漲，洪、枯水流量相差懸殊。項(xiàng)目建設(shè)水域河床覆蓋層以黏土、卵石土為主，下伏中厚層狀泥巖、鈣質(zhì)泥巖，該巖遇水易軟化，由于河道常年未進(jìn)行清理，淤泥沉積嚴(yán)重。位于貴州省和廣西自治區(qū)交界處的天生橋一級(jí)水電站建成后，按照《天生橋水電樞紐庫(kù)區(qū)（云南境內(nèi)）航道定線(xiàn) 技術(shù)報(bào)告》，建設(shè)區(qū)域通航為IV級(jí)航道，因此，施工過(guò)程中必須考慮由于船只通行帶來(lái)的影響，鋼圍堰設(shè)計(jì)按35.19m（35.89m）考慮。

2.鋼圍堰施工概述

2.1 鋼圍堰加工

項(xiàng)目選用雙壁鋼圍堰，其設(shè)計(jì)平面尺寸為：內(nèi)壁比承臺(tái)尺寸一邊各大5cm，壁厚2.0m，12#墩鋼圍堰高35.19m，13#墩鋼圍堰高35.89m。鋼圍堰在豎向分為7節(jié)段進(jìn)行加工，每節(jié)段分為8個(gè)施工塊段。在占地7.22畝的加工場(chǎng)內(nèi)布置一臺(tái)16t門(mén)吊和一臺(tái)90t履帶吊進(jìn)行集中加工，加工完成后運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，按照橫向分塊、豎向分層拼裝。

單個(gè)塊段鋼圍堰加工完成后，按照完工一批檢查一批的原則，對(duì)焊接的焊縫質(zhì)量進(jìn)行外觀檢查、探傷抽檢及滲漏性檢驗(yàn)。首先除去表面焊渣，用目測(cè)法檢查焊接工藝及焊縫外觀質(zhì)量是否滿(mǎn)足要求，然后用超聲波探傷檢測(cè)法對(duì)總焊縫長(zhǎng)度的百分之二十進(jìn)行抽查，最后進(jìn)行煤油滲漏檢驗(yàn)[1]。

2.2 提前清淤

鋼圍堰區(qū)域有一部分處在河堤邊坡位置，覆蓋層為植物土，主要由黏土、碎石及植物根系組成，厚度介于0.5～1.5m之間；覆蓋層之下為碎石土，粒徑在8-20cm之間，深度在0.6～10.8m。另一部分位于南盤(pán)江河底，覆蓋層為黏土，深度在0.8～10.5m之間。為使鋼圍堰下放后能平穩(wěn)著床，需挖出矩形基坑，而傳統(tǒng)清基方式吸泥機(jī)難以對(duì)河堤側(cè)碎石土層進(jìn)行清基工作，如不采取其他有效措施，則會(huì)導(dǎo)致下部整體傾斜，鋼圍堰下放困難。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)及水文情況，鋼圍堰采用先成槽后下放的施工工藝。利用南盤(pán)江進(jìn)入枯水期黃金時(shí)間段，測(cè)量放樣出鋼圍堰安裝的平面位置，采用挖機(jī)提前對(duì)壁板下方土體進(jìn)行清理，形成矩形坑槽，并將承臺(tái)區(qū)域內(nèi)淤泥進(jìn)行清理，以減少后期工程量。淤泥經(jīng)風(fēng)干后，運(yùn)輸至棄土場(chǎng)[2]。

鋼圍堰壁板基坑開(kāi)挖完成后，對(duì)基底平整度進(jìn)行檢測(cè)，并在基底拋填部分碎石進(jìn)行調(diào)平，保證鋼圍堰整體平整度。

2.3 下放系統(tǒng)安裝

主墩樁基施工完成后，拆除樁基鉆孔施工平臺(tái)，并將鋼護(hù)筒用型鋼連接成一個(gè)整體。確定首節(jié)鋼圍堰下放高度，放樣出下放系統(tǒng)位置。鋼圍堰首次拼裝高度為4節(jié)，此時(shí)鋼圍堰總高度為20.9m。先焊接鋼圍堰型鋼牛腿拼裝平臺(tái)，牛腿上設(shè)置調(diào)平鋼板，安裝高程為+770m。然后在鋼護(hù)筒頂部搭設(shè)下放平臺(tái)，成品鋼圍堰前4節(jié)總重量約635t。為確保鋼圍堰施工安全，提高鋼絞線(xiàn)安全系數(shù)，對(duì)稱(chēng)布置8臺(tái)200t連續(xù)千斤頂，每臺(tái)千斤頂配置15根英標(biāo)Φs18mm鋼絞線(xiàn)。下放系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 下放系統(tǒng)示意圖

2.4 鋼圍堰拼裝

拼裝平臺(tái)搭設(shè)完成后，對(duì)鋼圍堰壁板的平面位置進(jìn)行放樣。壁板平面位置確定后，在壁板外2cm處焊接限位裝置。進(jìn)行單節(jié)段拼裝時(shí)，可利用該限制裝置進(jìn)行小幅度調(diào)整。

利用支棧橋上90t履帶吊逐塊對(duì)稱(chēng)安裝鋼圍堰塊段，壁板拼裝應(yīng)遵循對(duì)稱(chēng)、對(duì)角原則，避免產(chǎn)生較大不平衡荷載和拼裝誤差。拼裝時(shí)要準(zhǔn)確與放樣出的位置重合，確定無(wú)誤后先用I50a 斜撐對(duì)壁板進(jìn)行臨時(shí)固定，待一層拼裝完成后，焊接成整體，然后逐層接高鋼圍堰[3]。鋼圍堰拼裝如圖2所示。

圖2 鋼圍堰拼裝

2.5 鋼圍堰下放

鋼圍堰拼裝完畢，在下放前對(duì)鋼圍堰隔倉(cāng)進(jìn)行水密性檢驗(yàn)。先將石灰漿均勻涂刷在焊縫一側(cè)，用細(xì)毛刷將煤油涂刷到焊縫另一側(cè)；12h后觀察石灰漿表面是否出現(xiàn)小斑點(diǎn)以此驗(yàn)證水密性。

下放系統(tǒng)安裝經(jīng)過(guò)驗(yàn)收合格后，8臺(tái)200t連續(xù)千斤頂同時(shí)提升鋼圍堰至刃腳離開(kāi)拼裝平臺(tái)5cm，停止起吊，對(duì)鋼絞線(xiàn)及吊點(diǎn)受力情況進(jìn)行檢查，檢查無(wú)誤后臨時(shí)固定鋼圍堰并拆除鋼護(hù)筒上拼裝鋼圍堰所使用的牛腿及其他設(shè)施。

下沉?xí)r，鋼圍堰自重與水浮力達(dá)到平衡后，對(duì)平面位置進(jìn)行復(fù)核，復(fù)核無(wú)誤后采用4臺(tái)大功率抽水泵對(duì)鋼圍堰壁板內(nèi)進(jìn)行注水。注水應(yīng)同時(shí)、對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，保證鋼圍堰整體高程。

2.6 鋼圍堰接高

注水下沉至前三節(jié)鋼圍堰剛好處于水面之下時(shí)，停止注水。將鋼圍堰與鋼護(hù)筒臨時(shí)固定，用履帶吊接高鋼圍堰。鋼圍堰接高應(yīng)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，接高完成后，需要對(duì)焊縫進(jìn)行水密性試驗(yàn)，試驗(yàn)方式同上所述，待確認(rèn)無(wú)誤之后，拆除臨時(shí)固定，繼續(xù)注水下放[4]。

下放時(shí)，通過(guò)下放高程計(jì)算刃腳高度，當(dāng)其距河床面0.5m時(shí)，停止對(duì)鋼圍堰內(nèi)注水。同時(shí)對(duì)鋼圍堰進(jìn)行位置校正，校正完成后，繼續(xù)注水直至著床。鋼圍堰著床后，派潛水員對(duì)鋼圍堰刃腳處進(jìn)行排查，對(duì)鋼圍堰與河床之間的空隙采用砂袋回填，回填時(shí)，內(nèi)側(cè)基坑回填高約2.7m，以回填沙袋頂部高出鋼圍堰刃角50～100cm進(jìn)行控制。鋼圍堰下放如圖3所示。

圖3 鋼圍堰整體下放

2.7 鋼圍堰內(nèi)部清基

鋼圍堰內(nèi)部清基采用水下清基的方式，利用空氣吸泥機(jī)射水吸泥，鋼圍堰內(nèi)清出的土方裝入吊斗，然后用吊車(chē)調(diào)運(yùn)至棧橋上裝車(chē)運(yùn)送至棄土場(chǎng)。由于現(xiàn)場(chǎng)不透水黏土層較厚，空氣吸泥機(jī)清基效果較差、功效較慢。為提高工作效率、縮短工期，經(jīng)分析后采用絞吸機(jī)進(jìn)行淤泥清理，通過(guò)下部絞頭破壞原狀土質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到快速清基的目的。

清基過(guò)程中，應(yīng)對(duì)底部標(biāo)高進(jìn)行嚴(yán)格控制，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高+744.510m（12#墩）、+743.810m（13#墩）后，采取人工清基方式，防止過(guò)度清理。清理完成后，對(duì)基底標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，復(fù)核要求后開(kāi)始下部工作[5]。

2.8 混凝土封底

鋼圍堰封底厚度為3.5 m，混凝土采用C30水下混凝土，水膠比為0.43，塌落度在160-200mm 之間。整個(gè)承臺(tái)布置30個(gè)布料點(diǎn)進(jìn)行封底作業(yè)，采用12根固定、6根流動(dòng)φ325mm導(dǎo)管利用履帶吊和泵車(chē)配合進(jìn)行澆筑[9]。封底混凝土澆筑順序?yàn)橄人倪吅笾虚g，臨近澆筑結(jié)束時(shí)，全面測(cè)出混凝土面標(biāo)高，對(duì)偏低測(cè)點(diǎn)附近增加澆筑量。鋼圍堰封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到30MPa后，抽除鋼圍堰內(nèi)的水并安裝鋼圍堰內(nèi)支撐。鋼圍堰內(nèi)抽水采用逐步抽水，逐步安裝內(nèi)支撐的方式。施工時(shí)，嚴(yán)格按照抽一層水、安裝一層內(nèi)支撐的原則。

3.施工控制

3.1 鋼圍堰加工

（1）項(xiàng)目物資部門(mén)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，準(zhǔn)備材料。材料進(jìn)場(chǎng)后通知試驗(yàn)室檢驗(yàn)，合格后投入使用。

（2）采用鋼板或型鋼制作下料平臺(tái)，所有半成品均應(yīng)在下料平臺(tái)下料。

（3）根據(jù)鋼圍堰結(jié)構(gòu)尺寸制作加工胎架，各分塊鋼圍堰必須在專(zhuān)用的制作平臺(tái)上加工。加工平臺(tái)必須具有足夠的剛度和強(qiáng)度，其上設(shè)置定位、限位裝置，以確保半成品組拼成分塊鋼圍堰時(shí)各細(xì)部和整體結(jié)構(gòu)尺寸符合設(shè)計(jì)要求（含允許誤差）。

（4）加工完成的半成品應(yīng)注明重心位置、重量和分塊編好號(hào)、層數(shù)等信息后再進(jìn)行存放，半成品必須分類(lèi)堆放，堆放時(shí)應(yīng)采取防止半成品變形的有利措施。

3.2 平面位置控制措施

圖4 導(dǎo)向裝置平面布置示意圖

鋼圍堰平面位置通過(guò)兩種方式進(jìn)行控制：一是下放過(guò)程中，通過(guò)固定在鋼護(hù)筒上的上導(dǎo)向裝置和附著在鋼圍堰內(nèi)壁上的下導(dǎo)向裝置進(jìn)行粗略控制；二是當(dāng)刃腳離河床大約0.5m時(shí)，通過(guò)固定在鋼圍堰內(nèi)的8臺(tái)定位千斤頂進(jìn)行精確控制。導(dǎo)向裝置平面布置示意圖如4所示。

3.3 垂直度調(diào)整

垂直度控制主要是在下沉過(guò)程中通過(guò)在夾壁內(nèi)注水量進(jìn)行粗略控制。當(dāng)鋼圍堰標(biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，利用手拉葫蘆進(jìn)行精確定位。

3.4 封底混凝土

（1）封底混凝土澆筑之前，應(yīng)對(duì)鋼圍堰內(nèi)壁和護(hù)筒外壁的泥漿等附著物進(jìn)行清除。

（2）混凝土澆筑時(shí)幾個(gè)下料口應(yīng)均勻布置，每間隔一定時(shí)間下料口移動(dòng)位置。每一層均勻下料，保證混凝土面均勻上升，整個(gè)澆筑過(guò)程中，拌合站要始終處于工作狀態(tài)，不斷供料，保證混凝土澆筑速度。

（3）封底混凝土澆筑過(guò)程中，嚴(yán)格控制混凝土布料厚度，確保封底混凝土質(zhì)量。

3.5 安全管理

（1）進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的人員，必須佩戴安全帽等防護(hù)用品。進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)必須佩戴一定的安全防護(hù)用品，如安全繩，穿防滑安全鞋等

（2）指定專(zhuān)人查詢(xún)近期天氣情況，遇到五級(jí)以上大風(fēng)，暴雨等惡劣天氣，一律禁止室外作業(yè)，特別是在大風(fēng)季節(jié)，更應(yīng)嚴(yán)密關(guān)注氣象信息，做好各項(xiàng)安全防護(hù)措施。

（3）在鋼圍堰監(jiān)測(cè)時(shí)要注意施工交叉作業(yè)的安全，既要自身防護(hù)避免施工作業(yè)機(jī)械傷人，也要防止監(jiān)測(cè)施工中對(duì)施工人員的傷害。

4.結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)八大河特大橋主墩承臺(tái)鋼圍堰施工進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，從加工、清基、拼裝、下放、接高、封底及施工控制等方面為庫(kù)區(qū)水位高落差鋼圍堰施工提供了一些可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。針對(duì)本項(xiàng)目施工特點(diǎn)，充分利用南盤(pán)江枯水期有利時(shí)間，在主橋樁基施工過(guò)程中開(kāi)展水上挖機(jī)提前開(kāi)挖鋼圍堰壁板基坑工作，有效縮短工期約15天。