桥梁深水基础双壁钢围堰施工工艺

1、桥梁深水基础双壁钢围堰施工工艺    摘 要：结合工程实践，针对双壁钢围堰的施工技术进行了总结，并就就围堰的拼装、起吊、下沉定位等几个方面，论述了桥梁深水基础双壁钢围堰的施工技术。阐述了施工中的注意事项，指出了施工中的技术难点和解决措施。 关键词：深水基础；双壁钢围堰；施工工艺 引 言： 双壁钢围堰一般用以配合深水中的大直径钻孔群桩基础施工，双壁钢围堰法修筑基础即为浮式（着床型与非着床型）沉井加钻孔基础，钢沉井只起施工围堰的作用，不参与主体结构受力、其基底不采取大面积清理基底淤泥方式，而是钻孔嵌入岩石。浮式钢沉井浮运就位时，不是在沉井内加设钢气筒压气排水

2、来增加浮力，而是将中空的井壁向上延伸来增加浮力。同时不设隔墙，由于从下至上均为双壁结构，且中空的双壁较厚，空舱内壁有水平桁架支撑，其刚度较大、强度较高，能够抵抗很大的水头差，一般在30米以上，钢板桩在20米以下。能够承受较大的压力，能够承受洪水冲击。围堰内无支撑体系，工作面开阔，吸泥下沉、清基钻孔、灌注水下混凝土均很方便。 1 工程概述 某大桥跨越，全长1620，主桥为双塔中央索面预应力混凝土斜拉桥。桥址处江水面宽1020m 左右，平均水深9m ，最大水深约19 m 。设计水位12m ，最高通航水位8.10 m ，常水位5.0 m ，河床最深高程-10.90 m 。沿河床面从上向下岩性为淤泥质

3、亚黏土、细砂、粗砂、卵石土、漂石。 2 深水承台双壁钢围堰施工总体方案 某大桥主墩承台为圆形结构，直径22m ，高5.5m ，封底混凝土厚2.5m 。承台顶面标高-2.0m ，底面标高-7.5m ，施工常水位+5.0m 。 主墩承台采用双壁钢围堰施工，双壁钢围堰内径22.2m ，外径24.6m ，双壁间距1.2m 。围堰总高度20.2m ，竖向分为3 节，底节高10m，中节高8m，顶节高2.2m，其中顶节为单壁结构。每一节沿圆周方向平均分成20 块，每2 块组成1个隔仓，共设10个隔仓。底节在平台上拼装成整体，浇筑刃脚混凝土后起吊下放入水，悬浮状态下拼装中节及顶节，注水下沉着床，围堰内吸泥并浇

4、筑隔仓混凝土压重下沉就位，浇筑封底混凝土，抽水后进行承台施工。主墩双壁钢围堰施工如图1所示。 图1 主墩承台施工双壁钢围堰 3 深水承台双壁钢围堰施工关键技术 3.1 双壁钢围堰结构构造 双壁钢围堰内外壁之间采用桁架支撑，围堰壁板根据部位不同分别采用5mm和6mm厚钢板，刃角钢板用10mm厚钢板，以确保围堰的整体刚度。壁板竖肋一般位置分别采用56×5×36 和63×6×40 不等边角钢；在围堰仓壁内混凝土顶面附近位置为100×6×63，壁板横肋采用厚10mm和12mm的钢板圆环；内外壁间水平撑采用63×6×63角钢

5、。 3.2 双壁钢围堰拼装 双壁钢围堰由工厂加工，为方便运输，将双壁钢围堰径向20 等分成3.86m宽圆弧形围堰单元，由平板汽车通过栈桥运输至墩位拼装平台，由跨墩门吊起吊组拼焊接。 3.2.1 拼装平台的搭设 拼装平台利用原钻孔平台及钻孔桩钢护筒，护筒牛腿上摆放型钢分配梁，在分配梁顶铺设脚手板，沿围堰刃脚圆周铺设花纹钢板，调整花纹钢板使其顶面标高一致。某大桥双壁钢围堰拼装示意图如图2 所示。 图2 大桥双壁钢围堰拼装示意 3.2.2 双壁钢围堰的拼装 首先在拼装平台上放出围堰刃脚外围轮廓线，并用油漆将每一节段围堰边线位置标出，将第一块围堰作为基准节，其余节段拼装时沿基准节段对称向两侧推进。拼装

6、时利用30t门吊起吊基准节至规定轮廓线位置，调整其垂直度<1% ，顶部两端高差3.2.3 拼接缝的焊接 两片底节钢围堰立起后按拼装位置放好，根据对接情况划线割除对接多余钢板，调整变形内外壁板，操作时要边拼装、边调整，待全部点焊成型后，方可全面焊接。 3.2.4 接缝的检查 所有拼接焊缝抽样50 % 进行超声检测，100 % 进行煤油渗透试验检验，在焊缝正面用石灰水刷成白色，背面涂刷煤油，观察其渗透情况。若有煤油渗至正面，则将该处焊缝铲除，重新按规定复焊。 3.2.5 刃脚混凝土的浇筑 底节围堰在平台上拼装完成后，经检验合格，在隔仓内浇筑刃脚混凝土。 3.2.6 水密试验 刃脚混凝土浇筑完

7、成后，须在围堰隔舱内注水，进行水密试验，以检验围堰拼缝及隔仓是否漏水，同时检查围堰内壁承压能力。 3.3 双壁钢围堰起吊下放技术 第一节双壁钢围堰自重157t，采用千斤顶+吊杆下放。 3.3.1 起吊系统的设置 起吊系统由承重钢护筒、起吊大梁、穿心式千斤顶、吊杆组成。起吊大梁为3 根HN600×200型钢梁拼为一组，型钢中间设240mm缝隙，以利于吊杆穿过。2 组型钢梁摆放在钢护筒顶面并与钢护筒焊接固定牢固，起吊分配梁悬臂伸出钢护筒，在分配梁顶正对双壁钢围堰双壁中心处设穿心式千斤顶，双壁钢围堰内外壁设吊点，吊点内穿32 精轧螺纹钢吊杆，吊杆顶部与起吊分配梁顶扁担梁相连，利用千斤顶起顶

8、扁担梁逐步松吊杆下放，如图3 所示。 图3 双壁钢围堰起吊下放系统 3.3.2 起吊过程控制 千斤顶+吊杆起吊下放系统结构简单，受力明确，下放时操作人员位于起吊大梁上开动油泵，千斤顶顶升吊杆下放，下放时须在吊杆上做好刻度标记，控制4点同步下放，使各吊点受力均匀。 3.3.3 拼装平台的拆除及围堰下放入水 底节围堰吊离拼装平台后，利用门吊拆除围堰拼装拼台大梁，利用围堰下放系统将围堰下放入水。 3.3.4 底节悬浮状态下拼装顶节围堰 底节围堰入水后，处于悬浮状态，在此状态下接高围堰存在以下困难：（1）荷载分布不均时容易倾斜，不利于控制围堰垂直度；（2）受外界因素干扰较大，如水流影响，来往船只掀起的

9、波浪影响，风力作用等。施工过程中主要采取以下措施来应对：对称拼装顶节围堰节段；通过对底节围堰隔舱内注水或者抽水来保持底节围堰顶口水平；在围堰四周钢护筒上设置定位导向，以减少水流、波浪、风力对围堰造成的晃动。 3.4 双壁钢围堰下沉及精确定位技术 3.4.1 钢围堰下沉前的准备工作 （1）河床复测。 下放前仔细测量围堰井壁内外的河床标高，做好记录并绘制出河床等高线图及上、下游剖面图。目的是掌握围堰刃脚范围内河床的高差情况，以便采取措施，防止围堰着床后倾斜过大，造成偏位过大。 （2）河床初步整平。 根据河床实测标高情况结合河床等高线图及上、下游剖面图，对河床高程较高部位进行吸泥清淤，对围堰四周高差

10、较大处进行初步整平。 3.4.2 围堰在水中下沉 围堰在水中的下沉只需通过对围堰隔舱内注水即可实现，围堰注水时须对称加水，防止围堰倾斜。注水下沉的同时，要勤测量河床面标高，计算围堰刃脚距河床距离，根据河床标高最新资料，确定着床对策，若上、下游高差过大，可在围堰上游一定范围内抛一定数量大小均匀的碎石，以减小局部冲刷，使河床面较为平整，以利于围堰顺利着床，必要时局部吸泥或射水。 当围堰刃脚距河床0.5m 时，暂停注水下放，对围堰进行精确测量定位后，快速注水入床。 3.4.3 围堰在覆盖层中的下沉 围堰在覆盖层中下沉是通过对围堰内除土以及在围堰双壁间浇筑舱内混凝土压重来实现。在覆盖层中下沉的阻力来自

11、两个方面，一是刃尖下土的阻力，二是围堰外壁与土层间的摩擦力。施工时通过2 台300mm空气吸泥机对围堰内吸泥取土来消除或减少刃尖下的正面阻力，通过在围堰双壁间浇筑舱内混凝土压重来克服外壁与土层间摩擦力。 围堰在覆盖层中下沉应注意以下几点。（1）勤对围内河床进行测量，掌握围堰内河床标高情况，以便确定吸泥位置。若盲目对一个位置一直吸泥，容易造成围堰倾斜、偏位，给后期调整带来困难。（2）勤对围堰外河床进行测量，掌握围堰外河床冲刷情况，以确定围堰刃脚入土情况，若上游围堰外冲刷过大，下游淤积过厚，会使围堰下游侧刃脚阻力变大，容造成围堰倾斜，此时须通过对下游隔舱内注水或对围堰上游抛填砂袋的方法来保持围堰均

12、匀下沉。（3）勤对围堰顶标高及偏位进行观测，掌握围堰下沉及偏位情况，以确定吸泥部位，调整吸泥方向。（4）勤测量围堰内、外水位，掌握围堰内外水头差情况，及时对围堰内补水，保证围堰内水位不低于围堰外水位，避免翻砂现象发生。 3.4.4 双壁钢围堰精确定位技术 （1）围堰着床前精确定位。 围堰着床之前，需要对围堰进行精确定位，其定位采用设置导向装置来进行，由于该围堰阻水面积较大，水流对围堰作用力很大，若导向装置设置不合理，极易造成围堰下沉时的偏位。原设计方案导向装置设在双壁围堰中间，上下设2 层，与4根钢护筒成点接触，存在以下缺点：该导向焊在围堰上，围堰内壁厚6mm，导向受力后容易将内壁顶坏，造成隔

13、仓进水；导向作用在护筒上只是一个点，容易将护筒顶变形，造成定位精度无法保证。 施工中根据现场情况，在上游方向沿外侧两护筒两侧插打2 根529 钢管桩作为导向，钢管桩紧贴双壁钢围堰内壁，另一侧与钢护筒焊接支承牢固，该方案中钢管桩与围堰为线接触，不会破坏围堰内壁，导向作用大大加强，容易保证围堰下沉过程中的平面位置。精确定位导向桩如图4所示。 （2）围堰下沉过程中的纠偏。 为确保钢围堰均匀正位下沉，围堰在下沉过程中需加强偏位观测，一般每下沉0.5m观测一次平面位置及垂直度，如发现倾斜或偏位时，及时采取措施进行纠偏。 偏除土法，围堰下沉过程中吸泥取土先中间后向四周扩散以形成锅底，使围堰均匀下沉，当下沉

14、过程中出现偏位或倾斜时应采取偏除土的方法，即在刃脚较高的一侧吸泥，逐步达到纠偏纠斜。 偏载压重法，采用偏除土法仍不能达到纠偏的目的时，需要摸清刃脚处河床情况，若遇刃脚下有孤石或地层不均匀等异常时，需要水下清除孤石，然后在围堰较高处隔舱内注水偏载压重，偏载压重配合偏除土法多次运用，达到围堰纠偏的目的。 图4 双壁钢围堰精确定位导向桩布置 4 结语 （1）先施工钻孔桩，后利用钻孔平台作双壁钢围堰拼装平台，钻孔桩施工和围堰加工同时进行，节省了工期，围堰加工尺寸及运输条件、起重设备须提前考虑。 （2）利用钻孔桩护筒、起吊大梁、千斤顶+吊杆起吊下放钢围堰，结构简单，受力明确，可操作性强，安全性高。 （3）某大桥深水承台双壁钢围堰施工中采用