超大型双壁钢围堰在陡峭河床上的下放
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摘要：主要介绍在深水复杂河床地形条件下，超大型双壁钢围堰下放，结合某地区某大桥主墩承台围堰施工实践进行详细说明。
关键词：深水；陡峭河床；双壁钢围堰；下放
Abstract: introduced in the Deepwater complex topographical conditions, large double wall steel cofferdam for main pier decentralization, combined with a certain area of a bridge pile cofferdam construction practice in detail.
Keywords: deep water; steep riverbed; double-wall steel cofferdam; decentralization
中图分类号： U445.556 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
国内大型桥梁的建设正处于高潮阶段，并且正在不断地向大跨度、多跨发展，桥梁所处地理、环境位置比较复杂，正在由内河、内陆向沿海、海峡、大河流的入海口等处转移，深水基础钢围堰广泛应用，整体下放无需特别加工，采用桩基础平台，减少其他临时构件，实用性强，使施工受环境、机械设备限制小，该文通过技术创新和成功尝试，填补国内在深水陡峭河床上超大型围堰施工工艺的技术空白。以下通过某大桥围堰下放实例来介绍深水陡峭河床围堰的下放。
一、概述
该大桥主墩施工采用下沉带刃脚的浮式双壁钢围堰，钢围堰内径φ23.6m，外径φ25.6m，左右幅两圆形围堰分开下放。单个围堰在高度方向分上下两节，围堰底节高7.5m，重115.2t；顶节高7.4m，重93.6t。围堰顶面设计标高+7.5m，底面设计标高-7.4m。围堰底节（或顶节）沿圆周方向均分为12个单元件，每个单元件之间设置隔舱板，各舱之间不连通，通过向隔舱内注水来调整钢围堰下沉时的状态。
该桥跨河道区域水深在3.0～13.0m范围。主墩位处河床由北向南下降，围堰范围内河床标高约为-0.5～-6.5m。路线所跨河流河水受潮水影响明显，具半日潮、潮时潮差不等的特点。河水流量大，高潮施工水位标高：+6.4m，低潮水位标高：+4.32m，常水位+5.54m，设计水流速度为0.6m/s。潮差1.5～2.31m。
主墩承台在河道中的断面图
二、拼装下放基本流程
双壁钢围堰在平台上拼装成整体后，安装限位装置，由下放系统吊起围堰脱离组拼平台，拆除围堰下沉相碰的平台杆件，然后下放底节围堰至自浮标高。
接泵管对称灌注1m高刃脚混凝土，继续下沉围堰，往围堰隔舱内注水180方以保证围堰吊杆在高潮水位始终受力，吊装围堰顶节单元件以围堰中心对称组拼焊接，同时抽出等单元件重量的水，拼装完成后调整倾斜度，使围堰自浮，向围堰加载注水并配合吸泥抽砂使围堰下沉至设计标高-7.5m，拆除下放系统。
三、钢围堰下放
1、围堰采用8个150t千斤顶下放，吊点锚固在悬挑梁双HM588上，悬挑梁的立柱及后锚支撑在桩基钢护筒上，吊杆采用直径为32mm的精轧螺纹筋。
2、钢围堰下放原则：高潮水位钢围堰不上浮，低潮水位每根吊杆受力不超过30t，围堰下放施工步骤如下：
（1）拼装平台拆除后下放底节至自浮标高，钢围堰入水深度2.23m；
（2）浇筑刃脚混凝土后再次下放至自浮标高，自浮后浇筑刃脚混凝土1m高，浇筑后自浮状态钢围堰入水深度3.06m；
（3）钢围堰底节下放至预定位置（顶标高+8.8m，底标高+1.3m）低潮水位时凭刃脚混凝土增重已经可以到达预定位置，考虑高潮水位时不上浮：高低潮浮力差值：（3.14×12.8²-3.14×11.8²）×（6.4-4.32）=160.7t，所以，向钢围堰内加水160.7m³，钢围堰内水面升高2.1m。
（4）顶节钢围堰接高：在每片钢围堰顶节吊装就位之前，在对应钢围堰底节内抽出等重量的水，以保证前吊杆最大受力不变。每次进行一片顶节的吊装工作，先抽水后吊装。顶节标准段自重：7.48t，抽水：7.48m³，对应底节内水面下降：1.16m；顶节非标A段自重：7.7t，抽水：7.7m³，对应底节内水面下降：1.2m；顶节非标B段自重：9.2t，抽水：9.2m³，对应底节内水面下降：1.42m。
（5）钢围堰着床：靠岸河床标高-0.5m，靠河道侧河床标高-6.5m，继续向钢围堰内加水下沉，直至小里程一侧着床。
3、围堰下放至刃脚标高-0.5m后，靠岸侧先着床，由于河床陡峭，且地质为淤泥和砂层，施工条件复杂，现同时采取两种办法下放：
（1）围堰加水和刃角吸泥
由于河床陡峭，靠岸侧刃角着床后，靠河道侧刃角与河床面悬空6m，这就要求在围堰加水中注意平衡围堰各隔舱的水头差，要求隔舱一定不能漏水；又由于潮涨潮落的原因，围堰隔舱要及时排水和抽水，以保证精轧螺纹钢筋受力合理。河床表面覆盖了3m厚的砂层，且该河道每日潮差变化有2m左右，河岸侧的砂层不断冲刷至围堰周边，所以只能在刃角处边抽砂边下放围堰。
（2）反力梁加载和抛填砂袋
围堰刃角处浇注混凝土、围堰隔舱加水等加载后，由于只能小范围（围堰刃角周边范围）吸泥抽砂，砂层较硬，吸泥后河床还是坑洼不齐，下放至一定标高后围堰无法下放，采取在靠岸侧围堰顶和钢护筒间架设反力梁，通过千斤顶下压围堰，辅助下沉。同时在靠河道侧围堰周边抛填砂袋至设计封底标高，方便围堰着床。
4、施工过程中，潮涨潮落冲刷河床，河道侧围堰刃角与河床落差很大，致使围堰整体往靠河道侧偏移，限位器也被压坏，采取的第一预案是通过岸上两台10t卷扬机拉拽围堰使其往河岸侧偏移，60t的力也拉不动，直至焊缝撕裂，这说明围堰底部与河床的横向摩阻力非常大；采取第二个方案，在靠岸侧围堰隔舱内抛填砂袋，靠河道侧围堰排水，使围堰往靠岸侧倾斜，然后在靠岸侧围堰上的反力梁对称各加载40t，此时围堰下沉10cm，开始吸泥抽砂，围堰下沉约5cm，保持最大持续荷载吸泥抽砂，直至围堰下沉至设计标高。
由于受河床、地质、潮差自然条件影响造成加载力与围堰下沉量不成比例变化，根据施工过程中记录数据，围堰反力梁加载力达到80t时，围堰下沉5～10cm后会往河道方向偏移，此时又需要调整围堰靠岸侧和河道侧的隔舱配重以达到整个围堰面下沉过程的动态平衡。
四、结束语
在深水、河床陡峭地区进行双壁钢围堰施工时，首先要了解施工位置地质资料和水文资料；然后根据设计要求，编制总体施工组织设计，制定围堰加工拼装、运输吊装、对位组拼、下放调整各工序的详细工艺。在实际施工过程中根据围堰的形状规格、加工重量、分节标准，相应的采用吸泥、高压射水、抽砂、加水、隔舱灌注混凝土、架设反力梁等措施下放钢围堰。施工过程中控制好整个围堰的动态受力平衡，避免因局部受力过大导致变形、失稳、破坏等。
作者简介：朱志钢（1984-），男，助理工程师，2008年毕业于长安大学公路与城市道路专业，工学学士。