大型双壁钢围堰施工技术

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摘要：随着科学技术的飞速发展和施工经验的不断积累，水下施工技术也在不断的发展，而桥梁基础双壁钢围堰技术作为水下施工的一种新技术,在近些年得到了迅速的发展。本文结合某大桥主建设实际情况，介绍了双壁钢围堰的施工技术，方案选择，施工要点及施工工艺。

关键词：双壁钢围堰；方案；施工技术；施工工艺

Abstract: with the rapid development of science and technology and construction experience to accumulate, underwater construction technology is also in constant development, and bridge foundation double-wall steel cofferdam technology as a new kind of underwater construction technology, in recent years has been rapid development. In this paper, in combination with the practical situation of bridge main construction, introduces the double-wall steel cofferdam construction technology, the scheme selection, key points of construction and construction technology.

Keywords: double-wall steel cofferdam; Plan; The construction technology; The construction process

中图分类号：U445.556文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

工程概况

广州市南沙区XX跨下横沥水道，主跨为308米的中承式提篮拱，主桥桥跨组合为（40＋61＋308+61+40），该桥跨河道区域内水深在2.5~7.9m范围，河床标高约为-0.3~-5.5m。河床存在10~15m的淤泥覆盖层，河水流量大，高潮施工水位标高：+6.4m，低潮水位标高：+4.32m，设计水流速度为0.6m/s。其中位于主河道内的123＃墩~124墩为主桥桥墩，123＃墩和124＃墩的承台结构形式均为哑铃型承台，两边为直径为21.6m，高为6m的圆形承台，两圆形承台中心间距48.36m，中间为宽度9m、高6m的实心系梁连接，每个圆形承台下为12根2.5m的钻孔堪岩桩，呈梅花形布置，为改善系梁受力在系梁跨中加设2根直径1.5m的钻孔堪岩桩，承台顶标高：+4.00m，承台底标高-2.00m。

施工方案的选择

XX主桥1#墩处河面窄，土石围堰影响航道运输，且围堰填筑量及土石开挖量大，土石围堰在此处不适用；钢板桩围堰需用打桩船和使用较大型的打桩机设备，既不经济又影响航道运输，在此也不适用；双壁钢围堰作为桥基施工防水的临时设施，易拼易拆，多次倒用，适应性强。在钻孔桩施工中，钢围堰顶可搭设钻机平台，同时围堰可作为承台模板等。采用钢围堰防水，工程量少，受外界干扰小，便于合理安排，统筹管理，提高劳动生产率，缩短工期。在同等条件下，采用此方法施工，较钢板桩围堰可较多地节约临时工程费。因此确定采用双壁钢围堰施工。

双壁钢围堰设计

主墩钢围堰结构形式

双壁钢围堰的主要作用和用途是为承台、墩身施工创造一个良好的干施工作业环境，同时应具有抗涌潮和防洪水的能力。因此，钢围堰的施工是主墩基础施工的关键工序之一。 广州XX主墩施工采用圆形双壁钢围堰，承台系梁区采用拉森四型钢板桩施工，两个圆形围堰通过与钢板桩连接成哑铃型。其中圆形钢围堰内径φ23.6m，外径φ25.6m；直线段钢板桩长22.76m。围堰内外壁通过水平桁架连接，水平桁架由大环板（δ=16mm、δ=12mm）及斜撑（∠50×50×5）焊接而成；内、外壁竖向加劲为角钢∠75×50×6,水平加劲为扁钢50×4；内外壁面板为δ=6mm钢板。P123#主墩钢围堰总高14.9m，分底节和顶节，底节高度为7.5m，顶节高度为7.4m；P124#主墩钢围堰总高11.6m，底节高度为7.5m，顶节高度为4.1m,。围堰顶节和底节均等分为12个单元片。底节设置1.5m的刃角，刃角面板厚δ=8mm，下沉到位后刃角内部灌注砼。

主墩双壁钢围堰的分块

围堰共分两节。北岸P123墩围堰底节高7.5m，重114.9t；顶节高7.4m，重93.6t。南岸P124墩围堰底节高7.5m，重114.9t；顶节高4.1m，重62.7t。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。

双壁钢围堰修筑基础的施工要点

1、围堰应根据工地起重运输条件，分层分块制造。块件应在胎具上焊接组拼，壁板应用夹具夹紧，防止焊接变形。焊接时由于焊接变形的不可避免性，因此应采取有效措施，避免过大的焊接变形，以及制定相应的对变形的矫正措施和方法。

2、围堰的浮运应根据潮水涨落规律来决定，围堰在浮运过程中处于悬浮运动状态，对水的冲击和浪涌比较敏感，应采取有效措施保持稳定和位置的准确。

3、围堰各层拼装时，以竣工底节的实际中心线为准，要求围堰上口半径的误差不大于30㎜.内外壁板允许互相搭接，亦可加盖板焊接，但上下层舱板应对准，所有搭接缝应满焊，并经煤油渗透水密试验，确保不漏水。

4、围堰在着床前，受水流影响，河床必然在一定程度和一定范围上受到冲刷，为了减少冲刷，可以采取抛一定数量大小均匀的碎石或卵石，以保护河床，减少局部冲刷。

5、采用围堰内壁舱注水压重下沉的方法进行围堰着床时，应同时启动几台水泵均匀对称向各个对应隔舱注水，以尽快着床。着床过程中，发现刃脚有部分着床而大部分任然悬空时，可采取局部吸泥，使得刃脚全部嵌入河床，待围堰着床达到稳定后，再接高下一节围堰。

6、当围堰下层困难时，为加大沉降系数及加强围堰抽水时的结构强度，可在围堰井壁内从刃脚起一定高度内灌注水下混凝土。水下混凝土灌注高度应满足下列要求：围堰自重能够满足沉降要求；围堰内抽水时的水位要求；围堰水下切割后最低水位要求。

7、围堰在覆盖层中下沉，初期应以纠偏为主；下沉中期及后期以纠正倾斜为主；当围堰接近设计标高时以清基为主。

8、围堰封底前，应将护筒与护筒之间、护筒与围堰设置支撑予以固定，以防变形和变位。护筒与基岩间缝隙也应堵住。

9、钢围堰的烧割亦在围堰内进行。由于钢壳内填充的混凝土表面不平整，一般烧割线距离混凝土面不宜低于1米，同时应沿烧割线先焊接一圈钢筋，以便潜水工能够准确摸到烧割位置。

五、双壁钢围堰施工技术及施工工艺

1、双壁钢围堰准备工作

根据地质资料显示，广州市南沙区XX大桥承台埋深大，本工程水中承台多数埋入河床以下，承台底部距离下伏200-300kpa泥质砂岩较近，钢围堰基本嵌入基岩中，围堰下沉到位困难。因为在在钻孔桩施工过程中，利用施工平台，进行围堰施工区域超前地质钻，详细掌握地质情况，在桩基施工完拆除平台后，利用特殊机械对围堰区域进行处理，对于河床表层中粗砂、粉质粘土层等软弱层采取采用水下抓斗配合装砂船清理围堰范围内的河床的方法。对于强风化、中风化等砂岩地质较硬地段，采取挖掘能力较强的长臂挖机进行水下清理围堰范围内的河床至设计标高，并将清理出的河床弃放到指定地方，确保围堰下沉时，不仅有效的减少了吸泥下沉时间。而且在清理后期因水流运动堆积过来的围堰范围的河床高度仅采用常规高压水枪、大功率污水泵即可完成吸泥下沉到位。

底节钢围堰拼装

1）、临时钻孔平台改造及准备工作

为增加钢围堰下沉时导向系统的刚度及下沉时钢护筒的稳定，在已成桩的钢护筒顶部相互间用2*45a工钢进行连接，工钢横梁长度等于围堰的内部尺寸，以便纵横梁兼做钢围堰拼装时的顶层定位装置及钢围堰下发时导链上部挂点。 在钢护筒距离水面以上1.3m处，估计实际水位为+1.2，拼装悬臂梁顶标高取+2.5，进行焊接拼装悬臂梁，采用双拼36a槽钢作为拼装悬臂梁。共需焊接16根、单根长3.5m。悬臂梁作为围堰拼装时的临时支撑系统。

2）底节钢围堰就位与拼装

为确保围堰的定位准确，在围堰内壁每对应承台四周钢护筒位置处，竖向间隔3m焊接一道定位支撑，定位支撑采用双拼的22a槽钢焊接而成，定位支撑与钢护筒之间预留5cm的空隙，便于围堰下沉。由于定位支撑与围堰一起下沉，确保了围堰的定位准确。 首片钢围堰由浮吊吊起缓缓落置对应的悬臂拼装梁上，经测量校核围堰的定位点及垂直度无误后，挂好导链并拉紧，钢围堰与钢护筒顶部的纵横向梁临时焊接，在围堰底部悬臂拼装梁上侧再用22槽钢将围堰内侧与钢护筒之间焊接。

3）底节钢围堰下沉

围堰下沉选择在北江水流较平稳时进行，利用16个性能完好的30t手拉葫芦、16根直径Ф32.5mm的钢丝绳和30t的卡环将围堰吊在钢护筒上，在现场总指挥的统一指挥下，16名操作工人同时拉动葫芦，收10cm，使钢围堰脱离装悬臂梁支撑，此时检查葫芦及吊耳受力状态，确定悬挂系统无变形后割除钢护筒上的牛腿，注意牛腿要割除干净不留突出铁件，避免造成围堰下沉困难。 拼装悬臂梁全部切割完毕，检查护筒及围堰内外壁上无残留的施工物件后，现场总指挥统一指挥下，同时均匀拉动手拉葫芦，以每一声令下放10cm为原则，使围堰在导向系统作用下徐徐入水。

4）精确定位与钢围堰落河床

钢围堰精确定位后，由于底节钢围堰刃角处为楔形结构，受力面积小，该部位易产生应力集中，造成刃角处钢板弯曲，引起围堰局部漏水。为避免该现象，保证围堰刃角处有足够的刚度和密水性，防止尖部被破坏，围堰刃脚加工时采用10㎜厚钢板加强，且在围堰着床后，刃脚满灌C30混凝土。 围堰下沉采取吸泥和隔仓内注水方式下沉。下沉过程中，遇河床阻力太大时，围堰壁仓内可以灌注混凝土，增大重量，加快围堰下沉能力。围堰进入河床一定深度后进一步调整围堰平面位置，确保围堰定位准确。

5）围堰终沉

当围堰进尺到最后1m时就进入到终沉阶段，在终沉时，挖土锅底形状由“凹"面逐步过度到“凸"形反锅底，并且适当放慢吸泥速度和数量，严格按照均匀对称的原则布置吸泥范围，当围堰四个控制点高差大于20mm时，及时纠偏，纠偏方法以调整各隔仓吸泥速度为主。

6）钢围堰范围内清基

钢围堰下沉到位后，采用空气吸泥机吸泥法的施工工艺，把钢围堰范围内的覆盖层全部清除。当吸泥至设计高程后，满足封底厚度要求后，潜水工下水，用高压水枪对钢围堰刃脚内侧、钢护筒周边进行冲洗，确保钢围堰内侧、钢护筒周边与封底混凝土接触面有良好的握裹性。

结束语

通过实例我们看到双壁钢围堰制作方便、快捷、施工技术也不是很复杂。而且其自身刚度大，整体性强，可抗拒力较大，安全可靠，而且还保证了工程的质量降低了成本，降低了施工风险，对实现节点工期、安全、质量管理目标提供了更有利的保障。

参考文献

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