钢围堰桥梁承台的施工工艺与质量控制

王锦铭

摘要：本文主要结合了某高速标段其中一大桥施工承台的施工案例，主要介绍了钢围堰的主要技术特点和结构形式，然后重点探讨了钢围堰的主要施工和质量控制等内容。

关键词：钢围堰 桥梁承台 施工 质量控制

1.工程概况

某大桥是该高速公路工程建设项目中的一座特大型桥梁。大桥全长m，其中主桥为双幅分离式五孔预应力混凝土刚构--连续梁组合体系，钻孔深度>100m；桥址处涌潮强度大，涌浪高。而汛期又受上游径流影响，水流速度大。桥址位置工程地质条件差异不大，共划分为9个地质层组，30个地质层，从上而下依次为素填土、亚砂土、粉砂、淤泥质亚粘土、亚粘土、圆砾、含粘土圆砾、角砾、砂岩、晶屑凝灰岩等。软土覆盖层60m左右，基岩面标高在-65m以下。

在此桥梁施工中，钢围堰的施工成了桥梁施工的关键工序之一。围堰采用主墩承台相适应的双壁钢围堰，壁厚为1.5m，围堰顶标高10.0m ，底标高-16.0m，即总有26m，每个围堰主要材料钢板δ=8mm，约240t。钢围堰在钢结构加工场制作，将总高26m分为6层，首节高度为4.5m，在l00t左右，根据桅杆吊的起重量20t，现场拼装可用2台桅杆吊抬吊，将每一层分成8-12块件，每一块件约l0t的分块原则，接缝距围堰倒角50cm以上。钢围堰并在加工场内试拼后，用汽车通过栈桥运至主墩平台。

2.钢围堰

2.1 结构形式和特点

钢套箱围堰按形状可分为矩形(圆端形)和圆形，其中每种围堰又有单壁、双壁以及单双壁组合式钢围堰。

圆形围堰，由于在水压力作用下，只产生环向轴力，可不设内支撑，因此能够提供足够的施工空间，另外，由于其截面可以导流，因此抗水流能力强，它适用于流速较大的深水河流的低桩承台的施工中。但是，由于承台尺寸一般为矩形，因此，其封底的截面积较大，封底混凝土的量较大。

矩形或圆端形围堰，可按承台的尺寸形状设计，减少了围堰钢壁的用钢量以及封底混凝土的用量。但是由于该围堰需加设内支撑，给后续工程的施工带来诸多不便。

另外，其抗水流冲击能力和整体性较差，不宜在流速较大的河流中使用。单、双壁的构造主要是考虑钢围堰下沉的需要而设计，由于钢围堰重量轻，在需要人土较深的情况下仅靠自重难以下沉，需灌注配重混凝土，因此必须译置双壁结构;如果下沉较浅，借自重可以下沉，可设计为单壁结构；如在满足下沉需要的前提下，又要节省材料，可设计成单、双壁组合式结构。

钢围堰结构形式的确定受多种因素的制约，如水文、地质、起重设备等。平面形状的确定主要受承台平面尺寸的影响以及水深的影响。我们曾做过比较，当承台的平面尺寸长宽比小于1.5时，采用圆形围堰更为合理，但水深大于15m的情况下，若采用矩形围堰，需加设多层内支撑，施工空间难以保证，同时也大大增加了钢材的用量，此时采用圆形围堰更为合理。

2.2 围堰施工方式

基础施工方案主要取决于当地地质水文条件。从施工方面来看，钻孔灌注桩基础的施工有分为先下钢围堰后成桩和先成桩后下钢围堰两种施工方案。

（1）先下钢围堰后施工钻孔桩方案

优点是钢护筒厚度及长度减少易于准确定位；节省钻孔平台钢管桩钢材也可节省加工焊接及施工桩的费用；节省钻孔平台的稳定措施费等。

（2）先成桩后施工钢围堰方案

优点是施工快，从施工钻孔平台钢管桩、架设平台至开钻时间短；可降低钢围堰高度，节省工期，降低造价；减少双壁钢围堰夹壁混凝土量；避免岩面高低不平时，钢围堰不规律的高低刃脚着岩难度；清除钻渣难度减小；封底混凝土量可减少等。

3.钢围堰主要施工工艺

3.1 围堰加工

为运输方便，一般选择船运比较方便的工厂进行加工。为减少墩位处拼装工作量，一般根据现场起重能力分节在工厂加工每节又需对称分块作成数个基本单元体，并应编号，以便拼装时对号入座。其加工顺序为，先分单元在胎具上加工成型，然后在浮体上组拼。钢围堰底节拼装工作，是在岸边拼装船上或在现场搭设平台拼装进行的，将各基本单元体拼装、焊成一个钢结构浮体。矩形围堰由于较轻，一般是分块加工次拼装成型。

3.2 围堰浮运

围堰的浮运根据下沉的设备情况而定，如果采用大型浮吊下沉，可用平驳进行浮运；如果采用组拼的龙门浮吊下沉，可直接用浮吊进行浮运。

3.3 围堰下沉

双壁或单、双壁组合式围堰由于体积大，需在水中边下沉边接高。其施工顺序为：将第一节放入水中在导向定位装置作用下，利用双壁所产生的浮力自浮于水中，底节双壁钢围堰象船体一样稳定垂直地自浮于墩位处；然后接高第二节，灌水或混凝土下沉，再继续接高下一节，直至围堰全高。在围堰上搭设吸泥平台，布置吸泥机进行下沉。围堰设计时，双壁间应设隔仓，灌注时应分仓对称进行，以防钢围堰的偏移。

3.4 围堰内填料施工

围堰就位结束后，要在其内填入一定高度的土料和滤层，填入的土料一般以粉质黏土为宜，它相对于黏土较易破碎，倒入水中后不会产生多少空隙，有条件的还可以对土略加夯实，这样对防渗是极为有利的，在土料填完平整后，在其上加30 cm厚的黄砂，最后填入30cm厚的碎石。土料填筑顶面的高释根据承台底立模的高度确定。在填料过程中，若围内水位上升太高，应及时排除，以减少水位差，避免引起反穿孔，在整个滤层填完后，才可减低堰内水位，否则也有可能引起穿孔。在承台的施工过程中，仍要配置水泵进行渗水排除，水泵的选择根据渗流量来决定。

3.5 封底混凝土的施工

钢围堰沉至设计标高，灌注封底混凝土之前，要求潜水员用高压水枪进行清理，整平河床面，同时，为了保证封底混凝土与桩身、箱壁的良好结合，达到止水效果，潜水员应用高压水枪将桩身和箱壁上附着的泥浆冲洗干净。

封底混凝土施工采用垂直导管法。水下混凝土靠自身流动性向四周摊开。导管一般采用Φ300mm无缝管，顶部设漏斗，导管数量根据钢围堰内净空面积确定。混凝土一般由岸上拌合站或大型拌合船供应，泵送至浇注位置。

3.6 钢围堰拆除

承台混凝土浇筑后，根据气温等条件使承台承载力达到承载自重，即可进行拆卸，拆卸时为减少摩擦力，可以先用高压泵将围堰内外侧土冲动，并在潜水员水下切割帮助下用吊装工具，将围堰吊起，移出现场即可完成。

4.质量控制探讨

（1）制造钢围堰的钢料、焊条、焊丝、焊剂等主要材料均应符合设计文件和现行标准的要求并附有出厂合格证，必要时应作力学、化学及可焊性试验；

（2）改变材料型号、尺寸时，必须经过技术负责人批准并有设计单位出具变更设计文件后方可变更；

（3）对焊接的要求、焊缝的检查等技术要求应满足规范TBJ212-81有关的要求，焊缝尺寸除满足设计要求外，还应在焊缝处涂煤油作水密检查，若煤油渗到反面，则应将该处焊缝铲除，重新按规定复焊后，仍需作水密试验，合格后方可使用。

（4）拼装好的钢围堰外形尺寸应与设计相符，每节直径允许误差：顶面±20mm，底面为-20mm，井箱宽度允许误差：±lmm；

（5）围堰下沉至设计高程后其位置的允许偏差应满足以下要求：倾斜率不大于1%。底面和顶面中心在桥墩纵、横向的偏差不得大于H/100+0.25m（式中H为围堰高度）。

结语

双壁钢围堰是深水基础施工的常用方案，具体有先下钢围堰后施工钻孔桩和先成桩后施工钢围堰两种方案可供选择。钢围堰施工中难点是围堰下沉，一般要求江河洪水期到来前围堰要下沉至设计高程，并完成浇注封底混凝土，以保证围堰安全渡洪。◆

参考文献：

1.孙英学，陈志坚，冉昌国．大型钢吊箱封底混凝土与钢护筒共同作用研究.河海大学学报.2005.33(5)

2.周水兴，何兆益，邹毅松.路桥施工计算手册.北京：人民交通出版社.2002

3.刘自明.桥梁深水基础.人民交通出版社.第1版.

作者单位：湖南省招商建筑工程有限公司