外圍穩(wěn)固的堰模一體結(jié)構(gòu)在淺水承臺(tái)施工中的應(yīng)用

摘要：為確保圍堰止水效果，提高施工效率，加快承臺(tái)施工速度，文章以廣西賀州至巴馬高速公路（象州至來(lái)賓段）項(xiàng)目培森柳江特大橋項(xiàng)目為例，介紹創(chuàng)新研發(fā)的一種新型逐塊拼裝、外圍穩(wěn)固的高精度零干擾堰模一體圍堰結(jié)構(gòu)，以此解決強(qiáng)透水地層圍堰施工難題，縮短承臺(tái)圍堰施工時(shí)間，保證培森柳江特大橋施工的順利推進(jìn)。

關(guān)鍵詞：堰模一體；強(qiáng)透水層；淺水；外圍穩(wěn)固

U443.25A401253

0 引言

在交通建設(shè)大力發(fā)展的當(dāng)今時(shí)代，高速公路、高速鐵路建設(shè)如火如荼，大型跨江橋梁層出不窮。橋梁施工環(huán)境、地質(zhì)情況各不相同，為了減少水中施工，有一種設(shè)計(jì)方案是把橋墩做在岸邊淺水區(qū)，而淺水區(qū)一般是卵石、黃泥堆積區(qū)。這種地質(zhì)環(huán)境施工橋墩用筑島的方案通常是行不通的，止水效果差，無(wú)法正常進(jìn)行橋墩的承臺(tái)施工。通常是采用圍堰方法進(jìn)行施工，常規(guī)有鋼板樁、單壁鋼圍堰、雙壁鋼圍堰等方法，這些方法一般會(huì)做型鋼圍檁、鋼管支撐，對(duì)內(nèi)部的鋼筋施工空間會(huì)產(chǎn)生干擾，無(wú)法實(shí)現(xiàn)堰模一體。所以開(kāi)發(fā)一種新的圍堰模式，解決以上缺點(diǎn)是非常有必要的。

廣西賀州至巴馬高速公路（象州至來(lái)賓段）項(xiàng)目培森柳江特大橋總長(zhǎng)2 578.97 m，主墩承臺(tái)原計(jì)劃為在旱季采用在筑島平臺(tái)上開(kāi)挖基坑的方案進(jìn)行主墩承臺(tái)的施工。由于受到疫情影響，主墩承臺(tái)在旱季無(wú)法進(jìn)行施工，導(dǎo)致水位上漲無(wú)法采用原方案進(jìn)行施工。主墩承臺(tái)皆位于強(qiáng)透水地層中，為確保圍堰止水效果，提高施工效率，加快承臺(tái)施工速度，項(xiàng)目結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工條件，擬

創(chuàng)新研發(fā)一種新型逐塊拼裝、外圍穩(wěn)固的高精度零干擾堰模一體圍堰結(jié)構(gòu)，以此解決強(qiáng)透水地層圍堰施工難題，縮短承臺(tái)圍堰施工時(shí)間。［1］通過(guò)研究強(qiáng)透水地層中承臺(tái)圍堰設(shè)計(jì)施工關(guān)鍵技術(shù)，保證培森柳江特大橋施工的順利推進(jìn)。本施工的結(jié)構(gòu)與方法分別申請(qǐng)了“外圍穩(wěn)固的高精度零干擾堰模一體結(jié)構(gòu)及其施工方法”（ZL 2020 1 0367573.3）、“外圍穩(wěn)固的高精度零干擾堰模一體結(jié)構(gòu)”（ZL 2020 2 0707731.0）專(zhuān)利2項(xiàng)。［2］

1 外圍穩(wěn)固的堰模一體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和特點(diǎn)

1.1 外圍穩(wěn)固的堰模一體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

外圍穩(wěn)固的堰模一體圍堰結(jié)構(gòu)由單壁鋼圍堰模板、模板支撐鋼管樁組成，鋼管樁上設(shè)有多層牛腿用于安裝圍檁，圍檁兼做模板的大背楞，鋼管樁及牛腿作為模板支撐結(jié)構(gòu)；水下圍檁頂撐和拉桿結(jié)構(gòu)，在不同施工階段發(fā)揮各自的抗壓抗拉的作用，水下部分采用非固結(jié)的連接形式方便安拆。圍堰壁板采用大塊鋼模板拼成，兼做承臺(tái)模板使用。鋼圍堰總高度為7 m，分兩節(jié)設(shè)計(jì)，首節(jié)4 m，第二節(jié)3 m。見(jiàn)圖1和圖2。

1.2 外圍穩(wěn)固的堰模一體結(jié)構(gòu)的受力分析

通過(guò)Midas Civil建模分析，未澆筑混凝土?xí)r，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力為-75.5～184.59 MPa（見(jiàn)圖3）；澆筑混凝土?xí)r，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)力為-156.91～102.28 MPa（見(jiàn)下頁(yè)圖4）。

未澆筑混凝土?xí)r，模板面板的應(yīng)力為16.02 MPa（見(jiàn)下頁(yè)圖5）；澆筑混凝土?xí)r，模板面板的應(yīng)力為19.14 MPa（見(jiàn)下頁(yè)圖6）。

1.3 外圍穩(wěn)固的堰模一體結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1.3.1 外部支撐，質(zhì)量好

本工法從結(jié)構(gòu)布置考慮，在實(shí)現(xiàn)圍堰結(jié)構(gòu)精確安裝、有效止水的同時(shí)，保證整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度，實(shí)現(xiàn)承臺(tái)構(gòu)造與圍堰構(gòu)造的零沖突、零干擾。

1.3.2 堰模一體，成本低

本工法通過(guò)在外圍打設(shè)管樁，可在鋼管樁水面以上部分焊接各道定位橫撐和加固斜撐，在定位橫撐上精準(zhǔn)焊接堰模附著，可以達(dá)到堰模按承臺(tái)設(shè)計(jì)邊線精確安裝就位的目的，在節(jié)省圍堰成本的同時(shí)保證承臺(tái)質(zhì)量。

1.3.3 簡(jiǎn)化承臺(tái)施工工序，工期短

由于堰模一體圍堰的支撐及橫梁設(shè)置在外部，承臺(tái)構(gòu)造與圍堰構(gòu)造的零沖突、零干擾，因此承臺(tái)鋼筋可以一步安裝到位，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)鋼套箱圍堰需要在施工完第一節(jié)承臺(tái)后拆除圍堰內(nèi)支撐的工序，大大縮短工期。

2 工藝流程和操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程（圖7）

2.2 主要施工工序的操作要點(diǎn)

2.2.1 基坑開(kāi)挖

基坑采用放坡開(kāi)挖，由于鋼棧橋距離承臺(tái)邊較近，為確保鋼棧橋樁穩(wěn)定，在臨近鋼棧橋一側(cè)，鋼棧橋樁位1.5 m范圍內(nèi)插打型鋼進(jìn)行護(hù)樁，開(kāi)挖之后馬上設(shè)置石籠砌墻，石籠錯(cuò)縫壘砌。其余三向按1∶0.75坡比開(kāi)挖至封底混凝土底面標(biāo)高。

2.2.2 打設(shè)鋼管樁

在寬出承臺(tái)1.53 m和5.63 m距離處，沿承臺(tái)周?chē)宕騼?nèi)、外兩排鋼管樁，間距按3 m控制。內(nèi)側(cè)鋼管樁用來(lái)焊接牛腿圍檁以定位支撐模板；外側(cè)鋼管樁高出地面平臺(tái)（地面標(biāo)高為55 m）80 cm，在頂部加設(shè)3道斜撐支撐在內(nèi)側(cè)鋼管樁上，支撐位置為頂部往下的三道圍檁對(duì)應(yīng)處。部分鋼管樁在承臺(tái)施工完成后兼做鋼平臺(tái)橋墩樁，不用拆除。內(nèi)側(cè)鋼管樁打入深度按3 m控制，打入深度嚴(yán)重不足的則加密布置，保證鋼管樁的支撐效果。先插打內(nèi)側(cè)鋼管樁，并同步安裝牛腿和圍檁，外側(cè)型鋼可在鋼圍堰模板安裝時(shí)施工。

2.2.3 牛腿及圍檁安裝

按照施工圖設(shè)計(jì)的圍檁標(biāo)高逐層設(shè)置牛腿，牛腿采用Ⅰ20a工字鋼加工而成，須與鋼管樁焊接牢固。由于牛腿懸臂較大，用20#槽鋼斜撐加固。

牛腿設(shè)置完畢后，安裝圍檁，圍檁采用Ⅰ20a工字鋼設(shè)置。圍檁可在加工場(chǎng)地先分段拼好，再分段吊裝。圍檁拼裝時(shí)，要保證線形平直，上中下三道圍檁位于同一斷面，嚴(yán)禁使用變形彎曲的材料，確保模板安裝時(shí)能與圍檁平整貼合，圍檁須形成閉環(huán)。圍檁兼做模板的大背楞，鋼管樁及牛腿作為支撐。

2.2.4 模板加工及安裝

模板采用定制大塊鋼模，工廠加工好試拼合格后，加工時(shí)主要是控制好平整度，運(yùn)輸時(shí)保護(hù)好不得變形。安裝時(shí)按試拼的順序進(jìn)行，及時(shí)安裝止水條。

2.2.5 堰模一體驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理人員逐一進(jìn)行檢查并做好記錄，自檢合格后，報(bào)技術(shù)部和安全部進(jìn)行復(fù)檢；復(fù)檢合格后，報(bào)監(jiān)理及公司技術(shù)部及安全部門(mén)進(jìn)行檢查驗(yàn)收。相關(guān)部門(mén)驗(yàn)收合格后，方可投入使用。

模板、鋼筋及混凝土工程各項(xiàng)指標(biāo)以《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》為準(zhǔn)。

3 質(zhì)量、安全與環(huán)保

對(duì)進(jìn)場(chǎng)的材料均按要求進(jìn)行取樣，由專(zhuān)員驗(yàn)收登記，試驗(yàn)合格后方可使用，不合格的材料一律不許采用。

在鋼圍堰施工前采用全站儀放出鋼管樁打入位置，確保鋼圍堰整體的穩(wěn)定性。內(nèi)側(cè)鋼管樁打入深度按3 m控制，打入深度嚴(yán)重不足的則加密布置，保證鋼管樁的支撐效果。

在焊接牛腿及圍檁時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)控各個(gè)連接點(diǎn)的穩(wěn)固及焊接點(diǎn)牢固情況。

模板安裝完畢后采用吊錘線檢查模板豎直度，拉設(shè)水平線嚴(yán)格控制模板頂面標(biāo)高。

水下封底混凝土施工要求一次完成，避免冷縫形成斷板。

基坑開(kāi)挖產(chǎn)生的土渣，碎石及時(shí)清運(yùn)處理，禁止場(chǎng)內(nèi)隨意堆放或拋放河道。

混凝土運(yùn)輸攪拌車(chē)洗車(chē)廢水排入沉淀池，禁止隨意排放。

4 應(yīng)用效果對(duì)比分析

賀州至巴馬高速公路（都安至巴馬段）位于象州縣境內(nèi)，培森柳江特大橋是全線橋長(zhǎng)最長(zhǎng)的橋梁，主橋采用矮塔斜拉橋設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)跨徑為（145+280+145） m，橋面整幅布置，橋?qū)?9 m，為全線關(guān)鍵控制性工程。主橋P3主墩承臺(tái)工程中使用堰模一體圍堰進(jìn)行施工，該橋墩的承臺(tái)尺寸為32.34 m×19 m×6 m，總方量為3 686.76 m3，總產(chǎn)值為5 777 152元。采用強(qiáng)“強(qiáng)透水地層橋梁承臺(tái)堰模一體圍堰施工方法”，在承臺(tái)施工節(jié)段節(jié)約成本約9 000元，承臺(tái)鋼筋間距，保護(hù)層厚度合格率超過(guò)95%，質(zhì)量效益顯著。滿足現(xiàn)場(chǎng)施工要求和綠色施工“環(huán)境保護(hù)”的要求，達(dá)到綠色施工示范工程的實(shí)施效益。

與傳統(tǒng)施工方法相比，本工法能夠節(jié)約人工、提高工效，費(fèi)用節(jié)約明細(xì)如表1所示。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)廣科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所查新（《查新報(bào)告》編號(hào)：202145B1300430000），該橋采用外圍穩(wěn)固的堰模一體圍堰結(jié)構(gòu)施工強(qiáng)透水地層橋梁承臺(tái)，在自治區(qū)內(nèi)甚至國(guó)內(nèi)均未見(jiàn)同類(lèi)公開(kāi)文獻(xiàn)報(bào)道，具有一定的新穎性和創(chuàng)造性。

通過(guò)對(duì)外圍穩(wěn)固的堰模一體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算、實(shí)施，證明該施工方法具有一定的科學(xué)性，既解決了強(qiáng)透水地層橋梁承臺(tái)施工的難題，也彌補(bǔ)了堰模一體結(jié)構(gòu)在外圍進(jìn)行支撐加固的空白。

通過(guò)項(xiàng)目實(shí)際應(yīng)用外圍穩(wěn)固的堰模一體結(jié)構(gòu)，證明該施工方法具有較好的實(shí)操性，在成本、進(jìn)度、質(zhì)量上均有一定的進(jìn)步。全部鋼模板均能回收二次使用，回收完好率超過(guò)80%，并且有一定的成本節(jié)省。

綜上，淺灘強(qiáng)透水地層橋梁承臺(tái)采用外圍穩(wěn)固的堰模結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，是值得廣大同行進(jìn)一步進(jìn)行研究的，在適合的工程條件下也是值得推廣應(yīng)用的。

參考文獻(xiàn)：

［1］江羽習(xí)，張坤球，黃 成，等.基于強(qiáng)透水地層的新型堰模一體化結(jié)構(gòu)和施工方法［J］.桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，42（3）636-641.

［2］張坤球，黃 云，黃文武，等.外圍穩(wěn)固的高精度零干擾堰模一體結(jié)構(gòu)［P］.中國(guó)：ZL202020707731.0，2020-12-15.