超大体积钢围堰施工分析

陈子阳

摘要：文章针对钢围堰沉放、拼接、加固、拆除等一系列过程中的施工要点进行了论述。钢围堰进入入泥沉放过程时，采取浇筑夹壁混凝土、注（抽）水和围堰内吸泥三种方式并举辅助围堰下沉，并随时注意调整围堰姿态。文章提及的施工要点提高了钢围堰的沉放效率，降低了钢围堰施工过程中的结构风险，顺利完成了主体结构的施工。

关键词：超大体积钢围堰;沉放施工;结构加固;施工技术;桥梁建设 文献标识码：A

中图分类号：U445 文章编号：1009-2374（2016）04-0116-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.04.058

1 钢围堰简介

以某桥为例，该围堰共分为三节：第一节高度为11.8m;第二节高度为10.5m;第三节高度为6.8m，总高度：29.1m，整体重量：1803t，平面尺寸：58.1m×28.1m。

2 钢围堰沉放前准备工作

桩基施工即将结束时，在不影响后续桩基施工的前提下，分步骤分区域拆除钢护筒区域面层结构。在此过程中，如有需要，可以搭设简易的活动平台，同步进行长臂挖机的清淤工作，为日后围堰沉放的吸泥工作减轻负担。在操作中，做好测量观测工作，以便判断江水的冲刷作用是否对挖泥区域有影响，如有较大影响，就需要考虑在围堰沉放区域外侧3～5m位置进行抛填工作，根据实际情况，选择抛填的范围大小，抛填高度不宜过高，以免造成浪费，以1～2m为宜，多采用砂袋，便于施工;桩基施工完成后，对影响钢围堰沉放的所有面层结构、横梁、平联等进行拆除。在安装导向前，需要及时对设置导向装置的钢护筒平面偏位以及倾斜度测量，为安装导向装置提供依据。导向在下放过程中起关键作用，应根据实际钢围堰平面尺寸设置，宜多不宜少。此外，要在设置导向的钢护筒内加上两三道十字撑，为保证钢围堰在沉放过程中不因局部冲刷作用而使钢护筒受到挤压变形。钢围堰运输至现场后，对其进行测量放样，为下放过程中控制其平面偏差及倾斜度做好准备。另外，钢围堰沉放所用空气吸泥机、抽水泵等应提前安置于指定位置。

3 钢围堰沉放施工

以某桥三节钢围堰沉放为例，在第一节钢围堰着床前，进行清理整平，保证围堰能够均匀着床，沉放姿态准确。在平潮时段，进行第一节钢围堰下水自浮，吃水深度约为3.2m，期间干浇筑2m刃脚混凝土，对称浇筑，以免围堰发生倾斜，围堰吃水约为6m。在平潮时段，流速较小，围堰整体处于悬浮状态，受水流冲击力小，接高第二节钢围堰，吃水深度8.65m，第一节与第二节钢围堰连接采用气保焊焊接，焊缝质量严格把控。在导向装置的约束下，围堰可以保持平面（横向）稳定姿态，竖向受潮水影响上下浮动。接高完成并检验合格后，均匀快速注入约8m高水，为确保围堰夹壁可以均匀注水，在设计时保证首节围堰舱室连通，但洞口不宜过大，为防止日后浇筑水下混凝土受到影响，尽量布置在底口，大小以10～20cm为宜（注意在单独加强舱室中千万不要连通，关系到钢围堰本身的结构安全，在下文中提及），使钢围堰快速平稳着床，达到部分刃脚入泥的状态且高潮位时围堰不能上浮。期间，根据潮水情况调整注水下沉速度，保证围堰在平潮时着床，规避水流对围堰就位的不利影响。着床后测量围堰平面位置及倾斜度，若超标需进行调整，必要时可抽水使围堰上浮后重新着床。围堰平稳着床后，即进入入泥沉放过程，该过程通过浇筑夹壁混凝土、注（抽）水和围堰内吸泥三种方式并举辅助围堰下沉，并随时注意调整围堰姿态（以上吃水深度均为计算所得）。围堰下沉时，随时注意调整姿态，采用偏心吸泥和不均匀注（抽）水配载法纠偏。围堰下沉至顶标高+5.0m暂停，转入第三节围堰安装。此时围堰入泥约5.3m，刃脚处不吸空，保留一定端阻力，以便支撑第三节围堰重量，在这种状态下第一、二节钢围堰受横向和竖向约束相对较为稳固，进行围堰接高相对安全方便。第三节钢围堰接高完成后，继续吸泥下沉，并分2个批次完成剩余10.6m高夹壁混凝土，第一批次浇筑6m高水下混凝土，然后根据下沉情况，选择合理时机和施工顺序，浇筑第二批次4.6m高水下混凝土，使钢围堰能够顺利下沉。当下层连通器距离河床泥面还有约1m距离时，及时进行封堵。在浇筑夹壁混凝土过程中，有两个注意事项：（1）进行水下混凝土的浇筑，导管宜选用275mm或325mm直径，导管悬空不能过高，以10～15cm为宜;（2）保证混凝土有较好的流动性，首封顺利进行，确保夹壁混凝土质量，夹壁混凝土涉及到钢围堰的结构安全问题，一定不能忽视。钢围堰在终沉阶段，尤其在刃脚底距离设计底标高2m的时候，适当放慢下沉速度，吸泥方量和吸泥速度应加强控制，确保围堰平稳下沉，期间严格监测围堰下沉姿态和趋势，并注（抽）水调整下沉系数。钢围堰即将下沉到设计标高时，及时止沉，并连续监测，确保围堰准确下沉到位并保持稳定。终沉稳定后，将外圈钢护筒与钢围堰内壁用型钢临时焊接固定，对钢围堰最终定位。

4 夹壁注水和浇筑混凝土施工

4.1 注水施工

钢围堰四周均匀布置水泵，即每个独立隔舱布置一台水泵，总注水能力不小于500m3/h，均匀对称地对夹壁注水。

4.2 夹壁混凝土施工

一般夹壁混凝土采用标号为C25的混凝土，除围堰刃脚采用干浇筑工艺外，其余采用水下浇筑混凝土工艺，而且水下混凝土浇筑均在钢围堰着床之后，并可以与吸泥施工同时进行。夹壁混凝土浇筑需采用2台汽车泵形成2个工作面均匀对称进行。

5 钢围堰墩位拼接施工

钢围堰接高选择在平潮时段进行，围堰接高时，利用浮吊将上节围堰缓慢落放在下节围堰上，使下节围堰均匀缓慢受力，确保在此期间围堰不发生突沉。在平潮时段，围堰上下浮动很小，涨潮或落潮时，可以根据水位升落情况，抽（注）夹壁内水，减小围堰上下浮动范围，以满足围堰接高施工要求;在第二次接高时，第一、二节围堰已经入泥稳定，第三节围堰完全落放在第二节围堰上时，围堰整体下沉很小。钢围堰在拼接处设置临时定位卡槽，第二节或第三节围堰吊运至墩位后，精确调整其平面位置及姿态，缓慢下放浮吊吊钩，使其安全、稳定地落放在第一节或第二节围堰顶面临时定位卡槽中。然后，对钢围堰姿态进行调整，满足要求后将上、下节钢围堰用码板临时固定，进行匹配连接，保证两节钢围堰平顺连接。接着，浮吊解钩，转入接缝焊接。焊接包括内外壁板及竖向加劲肋、横隔板等焊缝。施焊完成后，应进行焊缝检测及水密性试验，检验合格后，方可进入下道工序。重点对钢围堰关键受力部位以及吊耳索具进行观测和检查，确保钢围堰吊运、沉放安全。

6 钢围堰加固

6.1 隔舱

根据围堰壁体局部受力以及沉放期间姿态调整的需要，沿四周在相应位置设置腹板和翼缘板厚度均为16mm的工字形截面梁，并与内、外壁板焊接形成隔舱板，形成10个密闭注水独立隔舱，通长布置。

6.2 钢支撑

钢支撑共分为四层设置，其中第一、二节围堰各有一层钢支撑，第三节围堰有两层支撑，满足每节钢围堰吊装和使用期间结构受力需要，支撑点与隔舱板位置相对应。主支撑采用Φ1000mm×10mm钢管，角部斜撑采用Φ800mm×10mm钢管，所有平联均采用Φ630mm×8mm钢管。

6.3 结构加固

钢支撑设置在独立隔舱位置，对称布置，以此工程为例，最大水头差为23m，对钢围堰的结构安全要求相当高。因此，建议在独立隔舱浇筑高强度混凝土，以满足结构需要。以围堰横桥方向为例（长边方向），围堰外侧水压力及土应力在平面上呈均匀分布，在空间上呈三角形分布（为方便说明，暂忽略局部冲刷作用），横桥方向上弯矩是中间大两端小的受力状态，类似于简支梁弯矩图（如图1），如在独立隔舱内浇筑混凝土，相当于在横桥方向上增加约束，受力图近似于多跨连续梁弯矩图（如图2），将有效改变其受力形态，大大减小了围堰的结构风险。

为了日后拆除施工的方便，应先在隔舱内围堰拆除位置（承台顶标高处）放入砂袋，后浇筑混凝土（承台以下位置同样浇筑混凝土），起到分离作用。

7 钢围堰拆除施工

主体工程基本完工后，需要对承台顶面标高以上的钢围堰进行拆除。按照“分块切割、分块拆除、确保安全”的总体思路进行钢围堰拆除施工。钢围堰以承台顶面标高为基准，基准以下部分保留，基准标高以上部分分块切割拆除。根据工程实际情况，选择合适吊机进行拆除作业。

7.1 拆除准备工作

钢围堰在拆除之前，须将承台顶面预埋件严格按照设计要求进行处理。钢围堰夹壁内进行杂物清理，为施工人员预留通道。同时对钢围堰夹壁内混凝土标高进行复测，对钢围堰外侧河床泥面进行连续观测，对观测数据及时采集、分析，确保钢围堰拆除的顺利进行。另外，撤除围堰内所有机具设备以及临时支架等，打开连通器，保证围堰内外的水位平衡，然后水下割除围堰内钢支撑。

7.2 钢围堰切割及起吊施工

钢围堰按照“自上而下，先竖缝再水平缝”的总体顺序进行。切割安排在风力小于6级的平潮时段进行，切割时，首先切割上、下游侧的壁体，以减小切割后，水流的正面冲击，确保切割过程中钢围堰的结构安全。

单块壁体切割时，水位以上的部分采用氧气-乙炔切割，可趁低潮时将低水位以上部分竖缝切割完成。低水位以下部分派潜水员进行水下切割，切割采用电弧-氧切割。为确保潜水员水下作业安全，在进行水下切割时，必须在平潮时段进行，涨落潮时严禁下水切割。同时，切割过程中，被切割的单块壁体应先与吊车进行连接，通过吊车将钢围堰进行固定，防止壁体倾倒。潜水员进入钢围堰夹壁内进行切割作业，由于钢围堰夹壁宽度为1.5m，满足人员通过和作业要求，又可确保人员安全。

壁体切割完成后，潜水员迅速撤离。单块壁体进行起吊，放置在平板车或运输驳船转运至指定地点堆放。

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（责任编辑：黄银芳）