某高速公路大橋鋼圍堰封底混凝土澆筑技術(shù)分析

摘要 公路橋梁項(xiàng)目建設(shè)中，鋼圍堰施工作為水下樁基承臺(tái)施工的重要環(huán)節(jié)，其封底混凝土施工質(zhì)量直接決定樁基承臺(tái)建設(shè)的安全性、高效性，對(duì)保證橋梁建設(shè)的順利進(jìn)行具有重要作用。為有效提升鋼圍堰封底施工技術(shù)水平，保證封底混凝土施工質(zhì)量，該文章依托某高速公路橋梁工程實(shí)踐，針對(duì)橋梁主墩鋼圍堰封底施工技術(shù)展開(kāi)綜合探究，根據(jù)工程實(shí)際情況，提出選用雙壁鋼吊箱圍堰，并設(shè)計(jì)出了總體施工方案，系統(tǒng)總結(jié)了鋼圍堰封底施工關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)，主要包括圍堰封底順序、封閉平臺(tái)及導(dǎo)管布設(shè)、濕封工藝、干封工藝要點(diǎn)等，旨在為橋梁主墩鋼圍堰封底施工技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞 公路橋梁施工；雙壁鋼吊箱圍堰；鋼圍堰施工技術(shù)；封底混凝土

中圖分類(lèi)號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）15-0120-03

0 引言

公路橋梁是最重要的交通設(shè)施，對(duì)推動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用。由于公路橋梁建設(shè)環(huán)境復(fù)雜，實(shí)際工程建設(shè)中需借助鋼圍堰完成水下樁基承臺(tái)施工，施工難度較大，對(duì)技術(shù)性、安全性要求較高。因此，為有效提升鋼圍堰封底施工質(zhì)量，該文結(jié)合某高速公路橋梁建設(shè)實(shí)踐，系統(tǒng)分析了主墩鋼圍堰封底施工技術(shù)，研究成果對(duì)此類(lèi)項(xiàng)目的施工技術(shù)探究具有十分重要的意義。

1 工程概況

某高速公路橋梁工程結(jié)構(gòu)形式采用雙塔組合梁斜拉橋，設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度1 756.0 m，共由11聯(lián)組成。主橋橋跨組合為（95 m+220 m+95 m）=410 m，主塔橋墩為32 #、33 #墩，其樁基形式均為鉆孔樁，基礎(chǔ)呈異形結(jié)構(gòu)?；赘叱?0.61 m，頂面高程+5.39 m，尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=65.3 m×19.8 m×6.0 m，基底布設(shè)鉆孔樁（80+8）根，其中主樁80根，長(zhǎng)度62.0 m，直徑2.5 m，輔助樁8根，長(zhǎng)度30.0 m，直徑1.2 m。

該項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)內(nèi)主要環(huán)境條件為：（1）施工區(qū)域內(nèi)地形以沖積平原為主，河道寬度430 m，底部高程介于-4.0～-3.0 m之間，河水平均深度為4.8 m；（2）項(xiàng)目所在地距離港口較遠(yuǎn)，周邊船只數(shù)量較少；（3）該橋梁范圍內(nèi)漲落潮高差約6.5 m，其中漲、落潮流速均值分別為0.57 m/s、0.65 m/s，流速最大值分別為0.94 m/s和0.95 m/s。

2 主墩鋼圍堰結(jié)構(gòu)及總體施工方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確定該斜拉橋主墩基礎(chǔ)承臺(tái)通過(guò)圍堰完成施工，由于基底淤泥厚度較大，經(jīng)研究決定，選用雙壁鋼吊箱圍堰[1]。

2.1 主墩圍堰結(jié)構(gòu)概述

32 #、33 #墩圍堰均為雙壁鋼吊箱圍堰，其尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=67.78 m×22.28 m×9.708 m，共劃分為24段，通過(guò)工廠(chǎng)加工成型，并采用運(yùn)輸船運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組拼。鋼圍堰結(jié)構(gòu)圖，如下圖1（a）所示。

（1）圍堰底龍骨結(jié)構(gòu)：鋼圍堰底部主要包括底板、龍骨兩部分。龍骨為雙排HN600×200型鋼，主要材質(zhì)Q235B；底板為厚度8.0 mm鋼板，表面焊接規(guī)格I10工字型鋼，以有效提升其強(qiáng)度、剛度；局部區(qū)域龍骨通過(guò)厚度為1 cm的鋼板實(shí)施補(bǔ)強(qiáng)加固。為確保施工安全性、方便性，在其表面設(shè)置一層厚度為1 cm的Q235B型鋼板[2-4]。結(jié)構(gòu)形式如下圖1（b）所示；

（2）圍堰壁板結(jié)構(gòu)：鋼圍堰側(cè)壁高度為9.10 m，單塊板重932.3 t。其壁板主要包括內(nèi)板、外板、底板、隔板、甲板、桁架體系、肋板等，材質(zhì)為Q235B型鋼板，總厚度為1.2 m。內(nèi)板厚度12 mm，其余板厚度10 mm，桁架體系與肋板主要為規(guī)格20a型鋼。

（3）圍堰吊掛體系：鋼圍堰安裝通過(guò)千斤頂與鋼絲繩同步吊放，各鉆孔樁護(hù)筒頂部安裝一組吊裝設(shè)施，各吊裝設(shè)施包含4個(gè)吊裝點(diǎn)，各吊裝點(diǎn)部位通過(guò)4根規(guī)格為φ32 mm×L12 m螺紋鋼、1束鋼絲繩和1套120 t千斤頂進(jìn)行吊裝作業(yè)。

（4）圍堰連通孔布設(shè)：在距離圍堰底部1.0 m高位置，設(shè)置一排連通孔，以有效改善堰內(nèi)外水位差，確保受力平衡。其孔徑300 mm，數(shù)量為24個(gè)。

（5）封底平臺(tái)布設(shè)：封底平臺(tái)搭設(shè)主要是在吊掛體系上方設(shè)置縱、橫向鋼梁，并鋪設(shè)防滑鋼板，在四周設(shè)置護(hù)欄，保證施工安全[5]。

2.2 總體施工方案

32 #、33 #橋墩全部為鋼吊箱圍堰。預(yù)先布設(shè)4組牛腿，并在牛腿頂部設(shè)置龍骨與底模。然后在護(hù)筒頂部設(shè)置吊裝體系縱、橫向鋼梁，吊裝鋼絲繩和護(hù)筒底模支架連接。最后依次完成側(cè)板、內(nèi)板、支撐體系及鋼筋施工[6]。鋼圍堰安裝工藝流程，如圖2所示。

3 鋼圍堰封底施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 圍堰封底順序

該項(xiàng)目鋼圍堰封底混凝土厚度為2.0 m，標(biāo)號(hào)C30，各墩承臺(tái)混凝土用量為2 000 m3；封底混凝土為典型的大體積混凝土施工，采取跳倉(cāng)法進(jìn)行施工，具體澆筑順序，如下圖3所示。封底混凝土澆筑前，應(yīng)對(duì)護(hù)筒底部進(jìn)行封閉處理，避免出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象[7]。

3.2 圍堰封閉平臺(tái)及導(dǎo)管布設(shè)

鋼圍堰安裝完成后，在護(hù)筒頂部設(shè)置貝雷片，從而完成封底混凝土施工平臺(tái)搭設(shè)。貝雷梁嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求現(xiàn)場(chǎng)拼裝成型，各連接部位通過(guò)銷(xiāo)釘錨固牢固。然后，利用120 t大型汽車(chē)吊進(jìn)行吊裝，并逐段完成貝雷梁組裝，吊裝時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制吊裝速率，保持勻速吊裝，以有效提升吊裝穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)安全事故。待吊裝至指定位置后，應(yīng)立即在吊裝體系相應(yīng)部位安裝限位裝置，避免貝雷梁出現(xiàn)側(cè)翻。

封底混凝土平臺(tái)施工采取濕封+干封相結(jié)合的方式施工，其中濕封主要借助導(dǎo)管完成澆筑，施工部位為分倉(cāng)中間部位，圍堰周邊區(qū)域采取干封方式進(jìn)行澆筑，當(dāng)堰內(nèi)水位降至隔艙頂部時(shí)，在圍堰內(nèi)安裝抽水泵排除艙內(nèi)水體，然后通過(guò)溜管完成混凝土澆筑[8]。

為確保封底平臺(tái)頂部施工安全性、便捷性，在貝雷梁長(zhǎng)方設(shè)置規(guī)格I16工字鋼梁，布設(shè)間距為25 cm，并在其上方設(shè)置厚度為10 mm的防滑鋼板，平臺(tái)四周安裝高度為1.2 m的護(hù)欄，形成封閉作業(yè)平臺(tái)。

3.3 圍堰濕封工藝

濕封施工時(shí)，在導(dǎo)管頂部安裝料斗，通過(guò)泵車(chē)并借助料斗完成混凝土灌注。

通過(guò)計(jì)算確定混凝土首次灌注量，導(dǎo)管管徑0.3 m，懸空高度0.2 m，水體深度為7.0 m，導(dǎo)管埋置深度0.8 m。結(jié)合水下混凝土基本特性，其分散角度為15～30 °，分散范圍為8.0 m，水體重度為1×104 N/m3，混凝土重度為2.4×104 N/m3，從而求得導(dǎo)管內(nèi)外受力平衡狀態(tài)下混凝土灌注高度h1=7×1/2.4=2.92 m。管內(nèi)混凝土量V1=0.206 m3。管外混凝土呈圓錐形，其高度1.0 m，底部直徑8.0 m，得到體積V2=16.75 m3。最終求得首次混凝土澆筑量V=V1+V2=0.206+16.75=16.96 m3。

為有效提升水下封底混凝土施工質(zhì)量，保證一次性封底成型，首次澆筑通過(guò)雙料斗進(jìn)行施工，并在料斗下方安裝開(kāi)關(guān)，上、下料斗容量分別為10 m3和2 m3，混凝土澆筑時(shí)，待兩漏斗內(nèi)裝滿(mǎn)混凝土后，同步開(kāi)啟開(kāi)關(guān)，保證混凝土灌注質(zhì)量[9]。

混凝土灌注時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土堆料高度及擴(kuò)散范圍，并合理控制導(dǎo)管埋置深度，確保埋置深度始終保持在1.0 m以上；同時(shí)，應(yīng)對(duì)灌注過(guò)程實(shí)施嚴(yán)格把控，間隔時(shí)間不得超過(guò)30 min，避免間斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，出現(xiàn)堵管問(wèn)題；此外，封底混凝土應(yīng)根據(jù)預(yù)先確定的順序?qū)嵤仓?，禁止在同一位置超量灌注[10]。

3.4 圍堰干封工藝

鋼圍堰周邊封底混凝土通過(guò)干封工藝進(jìn)行施工，當(dāng)水位下降到艙頂露出時(shí)，在圍堰內(nèi)安裝抽水設(shè)備及時(shí)排除艙內(nèi)水體。為防止抽水過(guò)程中水泥漿被抽走，通過(guò)溜管對(duì)端部實(shí)施灌注，對(duì)于部分澆筑不到位的區(qū)域，采用汽車(chē)泵進(jìn)行補(bǔ)灌。同時(shí)，混凝土灌注時(shí)應(yīng)對(duì)高程及平整度實(shí)施嚴(yán)格把控，保證滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該文章依托某高速公路橋梁工程實(shí)踐，系統(tǒng)分析了橋梁主墩鋼圍堰封底施工技術(shù)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況設(shè)計(jì)了具體的施工方案，并系統(tǒng)總結(jié)了鋼圍堰封底施工技術(shù)要點(diǎn)，具體結(jié)論如下：

（1）由于該橋梁主墩基底淤泥厚度較大，確定選用雙壁鋼吊箱圍堰進(jìn)行施工。結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際情況，鋼圍堰封底混凝土厚度為2.0 m，標(biāo)號(hào)C30，單墩承臺(tái)混凝土用量為2 000 m3，為典型的大體積混凝土施工，故采取跳倉(cāng)法進(jìn)行施工。

（2）鋼圍堰封底混凝土澆筑前，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求搭設(shè)施工平臺(tái)，并設(shè)置安全有效的防護(hù)設(shè)施，最大限度保證施工安全。

（3）鋼圍堰混凝土灌注采取濕封+干封相結(jié)合的施工方案，濕封混凝土澆筑過(guò)程中嚴(yán)格控制首次混凝土灌注量及導(dǎo)管埋置深度；干封混凝土澆筑時(shí)，對(duì)高程及平整度進(jìn)行嚴(yán)格把控，從而全面提升封底混凝土澆筑質(zhì)量。

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收稿日期：2024-03-29

作者簡(jiǎn)介：毛萬(wàn)億（1988—），男，本科，助理工程師，主要從事公路工程施工技術(shù)工作。