水中双壁钢围堰施工技术

许如专（合肥城市轨道交通有限公司，安徽 合肥 230001）



水中双壁钢围堰施工技术

许如专（合肥城市轨道交通有限公司，安徽 合肥 230001）

双壁钢围堰是大中型桥梁深水主墩施工的大型临时设施。本文以珠三角城际轨道交通佛山至肇庆段项目GZZH-4标北江特大桥施工实例，介绍双壁钢围堰组拼、下沉着床的技术要点为论述，本文将与大家讨论，以供交流。

水中；双壁钢围堰；施工技术

1　工程概况

1.1工程简介

北江特大桥全长3076.43m，为跨越北江而设。50#～55#和64#～73#为水中承台，共16个，其中50#～55#水中承台位于北江副航道，64#～73#水中承台位于北江主航道。52#～55#及65#～72#承台采用无底双壁钢围堰施工，承台高度均为5m，承台底标高为-9.941～-0.964m，除69#、70#主墩外，其余承台结构形式均为加台型（3m底台+2m加台）。围堰埋入河床深度为4.97～9.5m。

1.2水文资料

根据佛山水文站提供的 《珠三角城际交通佛肇段北江大桥施工工程水文测量及分析计算成果报告》可知，北江5年一遇洪水施工水位为+9.18m，水流最大流速为2.3m/s。2011年2～3月份施工期间常水位为+1.2m，副航道水深3～4m，主航道水深7～9m。汛期一般在5～8月。

1.3工程地质资料

水中承台围堰深度范围河床地层为：淤泥，粉质粘土，中砂，砾砂及泥质粉砂岩。主航道河床平均标高为-6.6m，一般冲刷线标高为-8.107m；副航道河床平均标高为-2.6m，一般冲刷线标高为-5.706m。

2　钢围堰施工

2.1钢围堰加工制作

钢围堰统一在加工场分块分节加工制作成型，半成品加工完成后经现场技术人员验收合格后，由汽车吊配合平板车将分块加工完成的钢围堰运送到临时指定场地堆放。

下面以69#、70#围堰设计加工图例说明。69#、70#墩承台尺寸为21m×15.2m，考虑到围堰下沉的施工误差，围堰加工时每边扩大20cm，即69#、70#围堰外围设计尺寸为24m× 18.2m（内壁尺寸为21.2m×15.4m），围堰上下共分为3节（8m+ 7m+3.5m），每节围堰共14块组成。

2.2施工方法及施工工艺2.2.1围堰拼装前准备工作

根据地质资料显示，北江特大桥承台埋深大，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。在桩基施工完拆除平台后，利用特殊机械对围堰平面范围进行处理，采取水下抓斗配合装砂船清理围堰范围内的表层软弱层河床；对于地质较硬砂岩河床，利用水上浮船配合长臂挖机进行水下挖掘清理对应围堰区域内的河床至设计标高，解决围堰下沉时，仅采用常规高压水枪配合大功率污水泵即可完成吸泥下沉到位，大大缩短吸泥下沉时间。

2.2.2首节钢围堰拼装

（1）临时钻孔平台改造及准备工作

将钻孔平台周边影响首节钢围堰就位及下沉的φ630mm钢管桩及钻孔平台进行拆除。

为提高钢围堰下沉时导向系统的刚度及下沉时钢护筒的稳定，利用双拼45a工钢在已成桩的钢护筒顶端相互连接形成横纵梁，工钢横纵梁两端到围堰的内壁留有5cm间隙，做到既可以满足在端头下挂钢围堰倒链的吊点，又解决钢围堰拼装时的顶层定位限位装置。

在钢护筒距离水面以上1.0m处进行焊接拼装悬臂牛腿，采用2*［36a槽钢作为拼装悬臂牛腿，共需焊接16根，单根长2.5m左右。作为首节围堰拼装时的临时支撑平台。

（2）首节钢围堰拼装与就位

临时平台改造完成后，利用浮吊进行钢围堰的分块拼装。首节钢围堰搁置在拼装悬臂牛腿上进行组拼。

为确保围堰的精准定位，在围堰内壁间隔2.5m焊竖向焊接一道限位支撑，平面位置对应抵住承台外侧钢护筒位置处，定位支撑采用2*22a工钢焊接而成，限位装置与钢护筒之间预留5cm的空隙，避免产生摩擦影响围堰下沉。由于定位装置与围堰同步下沉，保证了围堰的平面准确定位。

首块钢围堰由浮吊吊装摆放对应的悬臂牛腿拼装梁上，经测量校核平面位置及垂直度满足要求后，悬挂导链并拉紧稳固，利用钢护筒顶部的横纵梁与钢围堰内壁临时焊接固定，使分块临时固定后，方可松开浮吊吊钩，这样第一片围堰作为定位基准块，浮吊依次吊装其余围堰，依次就位完毕，经测量校核其平面位置及垂直度均满足要求后，利用临时悬挂平台依次满焊围堰横向、竖向合拢缝，且对于焊缝密封性采用在焊缝上涂刷煤油，观察是否侵过焊缝另一侧的方式进行检验。

2.2.3首节钢围堰下沉

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φ32.5mm的钢丝绳和30t的卡环将围堰吊在钢护筒上，在现场统一指挥下，16名操作工人同步拉动手拉葫芦倒链，吊起10cm，使首节钢围堰脱离装悬臂牛腿支撑，确认检查倒链葫芦及吊点受力状态满足要求后，割除钢护筒上的牛腿支撑，牛腿要割除干净，以免影响围堰下沉。

悬臂牛腿支撑全部切割完成后，由现场指挥统一指挥调度下，同时均匀拉动手拉葫芦倒链，以每一次口哨令下放为原则，使围堰在导向系统作用下徐徐入水。

然后用潜水泵分别向围堰舱内注水，钢围堰在水配重作用下徐徐下沉，同时测量观测围堰的顶面高差，通过隔舱内的注水量调平，待围堰下沉至2m时（首节围堰顶面标高高于拼装平台约1.5m左右，以电焊工便于首节围堰与第二节围堰焊接为准），停止注水。

钢围堰停止下沉后，调平钢围堰，用手拉葫芦将围堰悬挂在钢护筒顶部纵横向定位梁上，且围堰与钢护筒之间的临时焊接，确保稳定。同时为确保定位准确，防治围堰在下沉过程中及围堰封底前，由于受水流冲击、风力等影响导致围堰偏位，围堰四周设置锚绳，临时锚固围堰。

2.2.4第二节钢围堰拼装、下沉

上述工作完毕后，使用浮吊配合，分块吊装加工完成的钢围堰至首节钢围堰上安装，在吊装过程中，现场施工人员随时观察围堰外侧对接标记是否一致合拢，若发现偏差，须重新吊起调整直至满足要求。

相邻两块钢围堰对拢后，检查上下拼缝是否紧贴密实，测量人员通过全站仪检查上下两块节段是否在同一条平面上，检查合格后，开始焊接。电焊结束后，应用煤油对焊缝进行渗透试验，检查焊缝的水密性，如有渗漏应及时补焊。

采取对称加水的方法，让处于悬浮状态的钢围堰缓慢下沉，每下沉一定深度，要全面检查是否漏水。

2.2.5精确定位与钢围堰落河床

第二节钢围堰下沉一定高度后，当接触河床面时，先暂停下沉，核对钢围堰的平面位置，利用测量仪器对钢围堰进行正式定位，通过调整手拉葫芦，使钢围堰处于设计位置，调整围堰四周上下的锚绳，使钢围堰置于垂直位置，且围堰中心与承台中心基本重合。

钢围堰着床前，对所有锚锭设备及导向设施进行一次全面检查和调整，用调整倒链和限位支撑的办法使钢围堰定位准确。

钢围堰定位后，由于首节钢围堰刃角处为楔形结构，该部位易产生应力集中，造成刃角处变形破坏，造成围堰局部破坏后漏水。为保证围堰刃角处有足够的刚度和强度，采用10mm厚钢板对围堰刃脚进行加强，并对刃脚满灌C30混凝土，既加强刃脚强度，又增加围堰自重。

围堰下沉采取吸泥结合隔仓内注水下沉方式。围堰下沉过程中伴随测量定位动态调整围堰平面位置，使得围堰准确定位。

2.2.6第三节钢围堰拼装、下沉

第三节钢围堰拼装下沉工艺与第二节相同，此处不再进行赘述。

2.2.7围堰终沉

当围堰下沉至最后1m进入到终沉终沉时，适当放慢吸泥速度和数量，当围堰四个控制点高差大于20mm时，应及时纠偏，以调整相应侧围堰底角部位吸泥速度为主。

围堰刃脚部位满足设计标高时，停止吸泥，现场加强观测，8h内围堰下沉满足在1里面以内，意味围堰终沉结束。围堰终沉到位后，将围堰内壁与钢护筒顶部横纵梁之间临时焊接牢固，确保围堰稳定。

2.2.8钢围堰基坑内清基

钢围堰终沉就位后，采用大功率吸污泵把钢围堰基坑范围内的流砂、淤泥清除，直至满足设计标高，达到封底混凝土厚度要求。

2.2.9水下混凝土封底

利用临时钢平台作为封底混凝土灌注平台，一台汽车泵停置在钢栈桥上，利用吊斗结合导管分吊点进行封底混凝土灌注。

采用导管法进行封底混凝土灌注，导管在布设时按如下原则进行：导管作用半径按3m考虑，布设导管布置点，导管作用范围覆盖整个混凝土浇筑区。导管与围堰内壁保持一定距离，以利混凝土的均匀扩散。

封底浇筑应连续一次完成，从周边开始，依次推进，最终在基底中心结束，封底过程中加强量测，避免封底超高或未到标高。

3　围堰应急保护措施

北江属于季节性河流，水位高差较大，正常年份汛期水位与常水位高差约5m左右，5年一遇汛期水位与常水位高差达到8m，防洪风险大。为了预防汛期来临时，江水涨幅较高，一旦围堰抽水完成后进行承台墩身施工，水压差过大造成围堰损坏，避免重新施做围堰，将施工风险降低到最小。施工时在围堰上设置连通器水闸，确保水位快速上涨时，能够快速向围堰内灌水，保证围堰稳定安全。

4　围堰施工监测

（1）在围堰下沉、封底、支撑施工过程中，必须动态监控围堰的平面位移、倾斜度、支撑受力变形情况。

（2）承台墩身施工过程中，动态监测围堰变形情况。

5　结束语

水中双壁钢围堰在深水基础中施工较常见，施工中要综合考虑地质、水文、工期、围堰设计加工质量等综合风险因素。从北江特大桥水中双壁钢围堰的施工情况来看，我们在超前策划下，开工伊始，我们积极沟通设计、海事、航道、业主、监理等部门，把中心岛、河滩上的承台顶标高适当下沉（承台顶没入地面），把主桥四个承台标高提高2m，这样在保证总体工程量不减少及不增加本桥整体阻水比的前提下，降低了围堰深度，减小施工难度，降低了施工风险，对实现节点工期、安全、质量管理目标都更进一步提供了保障。

［1］珠三角城际轨道佛肇至肇庆段施工项目GZZH-4标实施性施工组织.

［2］北江特大桥水中承台施工专项方案.

［3］《高速铁路桥涵工程施工技术指南》（铁建设［2010］241号）.

［4］《路桥施工计算手册》.人民交通出版社.

2016-6-1

U445.55+6

A

2095-2066（2016）17-0212-02