对水中墩双壁钢围堰施工方法的研究

赵刚

【摘 要】为促进经济的发展我国基础设施建设规模不断扩大，在桥梁建设中双壁钢围堰作为临时挡水结构被大规模采用。本文对双壁钢围堰的发展现状，使用环境，设计和施工流程做了详细的叙述，并对施工中须要注意的问题做了提及并给出处理方法，以期能对双壁钢围堰的推广起到一定作用。

【关键词】水中墩 钢围堰 设计 施工方法

随着使用范围的不断扩大，设计和施工水平也迅速提高，但对于一些尚未使用过该技术或使用较少的企业还有些陌生，存在一定的安全隐患。这里从双壁钢围堰结构的使用环境，设计要求和施工程序来对该技术进行梳理。

1 水中墩双壁钢围堰施工环境分析

水中墩双壁钢围堰适用于铁路、公路、港口、码头等水深流急覆盖层厚，尤其是在复杂地质条件的深水基础施工或工期要求紧张情况下，更能体现其优越性。使用前要根据现场实地勘察，查看地层岩性和地质构造，水中墩的覆盖层薄厚，且河床底面平整度，是否存在较大高差，在双壁钢围堰下沉前需要对河床进行清理。并查看当地水文及气象条件，选择合适季节时段施工。详细分析相关施工环境后才能对设计和施工方案做决定。

2 水中墩双壁钢围堰的设计

（1）根据经济、技术比较选择平面形状，围堰平面形状的一般根据承台形状而定，常见的有圆形、矩形，也有哑铃型和异型钢围堰。（2）双壁钢围堰结构设计。双壁钢围堰的施工是主墩基础施工的关键工序之一，是为搭建钻孔平台、承台和墩身施工创造一个良好的干施工作业环境，同时具有抗涌潮和防洪水的能力。钢围堰由钢板和角钢焊接而成，围堰壁、分隔仓均为水密结构，结构包括壁板、隔仓、刃脚。双壁钢围堰应进行专门设计，其强度、刚度及结构稳定性等应满足施工要求。从力学角度来说，双璧钢围堰的形状以圆形最优，且制作与下沉着床都易于控制。但受承台形状限制为便于施工，为承台和墩（塔）身施工创造无水作业条件，因此，围堰的平面形状应与承台相协调，结构的强度和水密性应与施工条件相适应。综合考虑围堰的力学性能、施工方便性及工程造价等几方面的因素， 在双壁钢围堰结构选形时，应首先考虑圆形方案，然后再根据承台结构提出其他方案，进行技术和经济综合比较，从而选定最佳结构形式。钢围堰高度的设计主要决定于施工区域的水深和围堰嵌入土层的厚度。当满足施工要求时，可以在确保围堰稳定、具有足够的竖向和横向承载能力、能保证合理的封底厚度等条件下，尽可能提高其底高程。

3 双壁钢围堰的施工过程

3.1 双壁钢围堰加工

要根据钢围堰的结构特点，工期要求、现场制造场地特点及现场吊装条件等合理选择制造加工。确定所选用钢材钢号均，各项力学性能：弹性模量、抗弯容许应力、抗剪容许应力、轴向容许应力。加工流程一般为：胎具制作→下料→钢板对接、骨肋对接、角钢截断→单片桁架内组拼→内外壁组合制造（在胎模上焊骨肋）→调整焊接变形→脱模。加工时钢模板应光面朝外，以减少下沉时的摩擦力，钢料数量应视地质、水纹情况灵活增减，围堰底部加设刃脚。制作工艺必须保证其设计尺寸及焊缝质量，满足挡水结构的要求。

3.2 双壁钢围堰拼装

待钻孔桩施工平台拆除后，要先对对围堰范围内的河床进行清淤和找平。钢围堰拼装平台可以利用现有的钻孔桩与平台栈桥、平台的钢管桩基础作持力构件，在搭设的临时平台上精确定出围堰刃脚圆周线，用来控制围堰拼装时的圆顺度和垂直度。先进行首节套箱拼装，然后进行底节套箱滑道下沉，当首节套箱滑入水中浮起后，检查套箱是否漏水，对漏水部位进行堵漏后，将套箱拉到水深较深处系好缆绳固定，之后再依次进行其它节围堰拼装。焊接时先焊面板间的竖向焊缝，再焊环向焊缝，高焊接完毕后，在内侧焊缝上涂煤油和石灰作渗透性试验，当石灰位置出现变色时进行补焊。

3.3 双壁钢围堰浮运下沉

应先计算其整体稳定性，依次进行壁内外水位差计算、重心位置计算、浮心位置计算、定倾半径计算最后定出整体稳定性。再进行结构计算，围堰内外壁钢模板的计算。 初拟框架单元钢板与角钢采用角焊缝满焊连接，焊缝计算包括焊脚尺寸hf、焊缝长度lw和焊缝强度的计算。壁内填充采用泵送砼，向壁内中供料方式采用导管水下灌注，计算新浇砼对模板的侧压力及倾倒混凝土时对垂直面板的侧压力，双壁钢围堰抽干水进入施工承台阶段时，双壁钢围堰需进行两方面的检算，即抗浮检算和自身强度检算。首节钢围堰在下放前应先进行试吊，检查吊点、钢围堰壁板、吊绳及滑轮组有无故障。确保无故障后再进行下沉。在下沉前对刃角处灌注部分隔舱混凝土，混凝土高度宜为2cm，以保证围堰刃角处有足够的刚度和密水性，防止尖部被破坏，刃角处钢板弯曲，引起围堰局部漏水。下沉过程中用水泵向仓内注水，并不断进行测量，发现套箱偏移，拉动锚机钢丝绳进行纠偏。当套箱刃角着床后，随着舱内不断注水，套箱自重变大，这时要注意，防止部分刃角位置承载力不一样，套箱发生倾斜，需要调节注水速度用套箱自重来调节水平，对平面底侧隔舱停止抽水，平面较高处继续加水，直到套箱保持垂直。

3.4 注砂压载

为保证套箱内抽水后抗浮性要求，需要增加套箱自重，所以要向舱内灌满砂。加砂时要随时观察套箱标高，均匀加砂。

3.5 围堰清基

围堰下沉到设计高程后，潜水工用高压水枪对围堰刃脚内侧、钢护筒周边进行冲洗，清洗这些部位，使内侧与封底混凝土有良好的握裹。

3.6 双壁钢围堰拆除

待墩身施工完成后进行双壁钢围堰的拆除，先用吸砂泵将舱内砂吸出，吸出所有的砂后，先割除水面上部分套箱，在浮吊配合下，系好吊点，沿水线上部分割除。水面上套箱割除后，再割除水下部分围堰，需要潜水员水下分段分块切割，将割除的部分吊出水面。

4 结语

双壁钢围堰适用于深水基础施工采用模块化制作，吊装、运输方便，操作简单，施工速度快，从拼装、下沉到封底结束，平均施工时间不到两个月，极大地提高了施工效率，为提高施工质量减少施工费用起到了很大的作用。这里从设计、制作到安装、下沉详细介绍了双壁钢围堰设计施工流程，会对双壁钢围堰技术的推广起到一定作用。

参考文献：

[1] 母泽友.柳河双线特大桥钢板桩围堰施工工艺探究[J].山西建筑，2008（17）.

[2] 徐杰明，李俊英.大型双壁钢围堰浅水区整体拼装下水及定位技术[J].科技情报开发与经济，2011（6）.