桥梁水中墩双壁钢围堰施工技术

桥梁水中墩双壁钢围堰施工技术隋丰年（中铁十九局集团华东工程有限公司，浙江宁波315400）1工程概况1工程简介某桥梁工程结构形式：采用1-32m预应力混凝土T梁+1T12m下承式钢桁梁+1-32m预应力混凝土T梁。桥梁位于直线上，与涡河正交，相交处河宽约200m,水深最大约为7.0m,其中2#〜5#墩为水中墩，均采用01.25m钻孔桩基础。3#、4#墩（主墩）各设9根桩基、桩长47〜49m,承台采用一级低位矩形承台，承台尺寸9.25mX9.25mX3m,桥墩为圆端形实体桥墩，墩高分别为15.75m、17.25mo3#、4#主墩承台在河床以下的埋深分别达到7nl和7.9%综合考虑环保和施工期间航道通航要求等因素，采用双壁钢围堰施工。1.2水文地质情况本桥位处涡河为IV级航道，在3#、4#墩之间设置1个跨径为H2m通航孔，净高不小于7m,河岸坡度较大，河床中间比较平缓。沿线的地质条件较好，以黏性土和粉土层为主，3#、4#桥墩承台基本位于粉质黏土层范围内。2水中主墩钢围堰施工总体方案3#、4#主墩采用贝雷梁钢栈桥配合双壁钢围堰的施工方案，按先桩后堰顺序组织施工：钢栈桥搭设一水中钻孔业平台搭设一钻孔桩施工一双壁钢围堰构件岸上加工一双壁钢围堰水上安装与下沉f水下混凝土封底一承台和墩身施工一拆除钢围堰。钢栈桥与桩桩基作业平台采用钢管桩+贝雷梁的方式搭设，按冲击钻成孔工艺组织桩基础施工。成桩后，拆除影响钢围堰下沉的钢管桩，在钻孔作业平台上拼装首节钢围堰。设置吊装系统下放钢围堰，下水后拼装焊接第二节钢围堰，依次接高钢围堰并在壁仓内灌水到达河床。采用高压射水枪和吸泥泵辅助钢围堰下沉，到达设计标高。水下作业清平基底，合格后进行水下混凝土封底。待封底混凝达到强度后排水进行承台和墩身施工。3双壁钢围堰施工技术1钢围堰施工方案以4#墩钢围堰为例，双壁钢围堰结合承台形状按照矩形进行设计，内净空尺寸按承台尺寸每侧放宽1m,总壁厚1m,为了缓解流水对围堰的冲击力，四角设计成圆角，内径1.0m,外径2.0明围堰底部设45°刃角，以利于下沉。(1)围堰标高确定。经施工调查近3年桥址附近最高洪水位于2022年12月，H=29.37m；2022年1月，H=29.36m；2022年8月，H=29.4m。3#、4#墩钢围堰顶按高于近3年最高水位0.5m,标高取29.75m；钢围堰刃角底按低于封底混凝土底面2.0m,标高取13.45(2)围堰分层和分节确定。钢围堰根据承台尺寸、起吊运输能力、现场条件等因素，在平面上分段、在高度方向分层，形成各个单元节段。总高度16.3m分为3层：底层带刃角的高6m,第2层6m,第3层4.3m。每层12个单元节段：直线节8个，圆角节段4个。围堰横撑采用0630mmXIOmm钢管。(3)单元节构造。钢围堰内外面板和隔仓板均采用6mm钢板，刃角部位采用8mm钢板。采用N100mmX100mmX10mm角钢作为横向加强肋，Z75mmX75mmX6mm角钢作为竖向肋形成网格骨架；横向肋间距0.5m,竖向肋间距0.3m,中间间隔N75mmX75nlmX6mm角钢作为副竖肋。内外壁板之间用N100mmX100mmX10mm角钢横撑、竖向斜撑加强，与网格骨架焊接成整体。钢围堰施工准备工作(1)钢围堰加工场地的选择。考虑到加工及运输便利，加工场地选择在河岸边陆地上，场地平面尺寸为100mX30m,场地与施工便道相通。考虑到加工质量需求，加工场地用20cm碎硬化，在加工场地上设焊接加工工作平台，加工工作平台用90mm角钢做骨架，角钢距离为50cm,角钢顶面标高保持一致，上面铺设厚度6mm钢板。加工工作平台要求牢固、表面平整，表面平整度控制在5mm以内[1-2]o(2)钢围堰的加工次序。钢围堰的加工应该按每层分块在加工工作平台上进行，每块钢围堰的加工，先按设计尺寸下料焊接好面板(厚6mm钢板)，然后在面板上焊接纵向次梁、隔舱板、水平横撑，最后在桁架焊接另一侧面板施焊成型[3]。加工好的钢围堰作好标记归类依次转运、堆放，待拼装时再利用平板车或运输船转运到拼装现场,依次逐块拼装［4］。（3）钢围堰堆放和保护。构件堆放场地应平整坚实、干燥，并有排水措施。构件吊放和堆放，应选择好吊点和支点，桁架类构件的吊点和支点应选择在节点上，并采取防止扭曲变形损坏措施。构件堆放要放平放稳，支座处要垫平。多层水平堆放构件，构件之间应用垫木隔开，各层垫木应使其在同一垂线上，以保证堆放时不发生变形。构件在吊运、堆放过程中，不能随意在构件上开孔或切断任何杆件，避免遭受冲击。重心高的构件立放应设置临时支撑，或紧靠立柱绑扎牢固，避免倾倒损坏。同一工程的构件应分类堆放在同一地区，方便构件的管理和发运［5］。钢围堰下沉及封底（1）钢围堰下沉。钢围堰的起吊下沉利用已浇注并达到强度后的钻孔桩作支撑，埋设中1000mm、8=8mm钢管立柱6根，每相邻2个立柱上部安装4根150a工字钢横梁，横梁悬臂端对称安装1台200t千斤顶，设吊带4根（⑦36mm精扎螺纹钢），横梁中部设吊带2根（①36mm精扎螺纹钢），固定在钻孔桩钢护筒上，以平衡横梁悬臂端受力所产生的扰度。钢围堰起吊和下沉利用千斤顶工作和调节吊带螺栓来实现。钢围堰下沉至水中时，采用壁仓内灌水下沉，应确保围堰内四边水头高度一致，以避免套箱失去平衡。当双壁钢围堰底部刃脚距河床面0.5m时，停止注水下沉，测量堰顶标高、平面位置进行纠偏。当位置准确时，可继续注水着床，采用吸泥机吸泥下沉。吸泥机作业应确保围堰四边匀速下沉，接近设计标高时，停止下沉，对钢围堰位置进行全面测量、调整，直至钢围堰处于设计位置。(2)水下混凝土封底。4#墩钢围堰刃脚下沉到设计标高-10.7m即停止钢围堰的下沉，此时调整钢围堰的平面位置及垂直度，保证平面误差为±20cm,保证承台平面位置在钢围堰平面范围内。钢围堰下沉到位后，派潜水员进行水下检查，并用钢丝刷、高压水枪等对封底范围内的钢护筒周边、钢围堰内壁板和刃脚进行清洗，除掉粘附在上面的泥土等杂物，以保证封底混凝土与钢护筒及钢围堰壁板的良好接触，满足握裹力的要求，同时避免抽水后，封底与钢护筒、钢围堰之间形成孔洞漏水。封底前潜水员逐一对钢围堰四周进行检查，确保刃脚露出河床面以及刃脚外侧四周封堵密实。若刃脚外侧不密实拟采取长臂挖机挖土填实或抛填砂带压实。另外，一般封底混凝土数量较大,为保证封底成功，封底混凝土必须保证一次性浇注完成。因此需要对施工人员、机械、设备以及混凝土等材料供应做详细的组织安排，做好轮班准备措施，保证足够的混凝土材料供应，同时保证混凝土有良好的和易性、稳定性和初终凝时间。钢围堰观测及防护钢围堰沉放过程中，采用测绳或专用测深仪对围堰四周河床标高进行测量，布置不少于10个测点，每天早晚各测一次，并做好观测记录，如果冲刷较明显，对冲刷的部位采取抛砂袋或碎石的办法对围堰进行防护。钢围堰着床后，若出现局部(如围堰上游段)严重冲刷，即围堰大部分区域已着床，局部区域可能处于严重悬空状态，这时将预先准备好的砂袋对冲刷区域及时进行抛填。抛填过程中，对抛填厚度及抛填面积进行测量，使防护区域面积大于冲刷区域面积，抛填后标高略大于周围未冲刷泥面标高，并对局部抛填厚度不足的位置进行补抛。在钢围堰后续沉放施工过程中，由于绕流的影响，可能会出现钢围堰上游侧以及江侧、岸侧出现严重冲刷，此时将先准备好的砂袋或碎石对钢围堰四周进行抛填，确保围堰在沉放过程以及后续使用期间的安全。在围堰封底於完成以前，在围堰顶面设立标高观测点，对围堰的沉降进行观测。钢围堰拆除基础、墩身完工后，向围堰内注水，使围堰内外水位相同，然后采用水下切割方法对双壁钢围堰进行切割分解，切割后利用履带吊将割除部分吊起，运送至指定场地堆放保存。4实施效果施工过程中通过导向架及全站仪辅助定位，桩位偏差100%满足W1/3D要求，桩顶标高100%满足W±50mm要求，电焊接桩焊缝相关端部错口、咬边深度、加强层