深水无底双壁钢套箱围堰施工技术

唐业茂

(九江职业大学，江西 九江 332000)

深水无底双壁钢套箱围堰施工技术

唐业茂

(九江职业大学，江西 九江 332000)

以某大桥主墩承台围堰施工为例，探讨了围堰的施工方案，介绍了无底双壁钢套箱围堰的加工、拼装、就位、接高、着床、下沉及水下混凝土封底等施工技术要点与注意事项，实际使用效果表明，在水深13m左右的湖区无底双壁钢套箱围堰起到了水下施工的阻水和模板作用，且具备施工方便、工期短、安全、经济的特点。

无底双壁钢套箱围堰 ；深水；施工技术

0 引言

钢套箱围堰是水下施工的阻水结构物和模板体系，在深水区修建桥梁基础时，由于桥位处的气象、水文、地质、航道等条件各不相同，钢套箱的施工技术也各有差别[1]。本文就水深在13m左右的湖区的钢套箱围堰承台施工技术进行了探讨，以期为类似工程提供参考。

1 工程概况

某跨湖大桥全长865m，主桥采用80+200+80m钢桁架拱桥，宽42m，湖区汛期6至9月平均水位14.88m，非汛期10月至次年5月平均水位13.00m，历史最高水位达22.00m，最低水位10.20m。

主桥15、16#主墩各自设置2座结构尺寸为14m×14m×4m的分离式承台，左右净距19m，单个承台混凝土体积784m3，布置9根φ2.5m桩基，计36根总长为1026m。15、16#墩桩长分别为34m、23m。根据地勘资料，在枯水位13m时，15#墩各承台处湖床泥面水深约5.5m、16#墩左侧约10.7m(右侧8.5m)。各墩均为端承桩，深入中风化片麻岩层约2倍桩径。

2 施工方案比选

从投标阶段到钢套箱施工完成阶段，对钢围堰的多种结构形式和各种施工工艺进行了比较，最终选择了无底双壁钢套箱的结构形式，并选择了竖向分节和水平分块散拼、分节下放钢围堰的施工工艺。

2.1 结构比选

围堰结构的比选内容是无底和有底、单壁和双壁，下面对结构形式进行比选分析，如表1所示。

表1 围堰结构比选表

15、16#墩位于深水区，各墩采用分离式承台，承台净距19m，承台底高程0.851m、3.551m，河床泥面高程约7.7m和2.3m，湖区与长江相连，旱涝急转较快，水位差变化较大，结合度汛安全、围堰经济性及墩位处地层较软、有渗透性较强、松散、轻微液化现象的细砂层等地质条件，综合考虑，采用无底双壁钢套箱围堰方案[2]。

2.2 施工工艺比选

钢套箱施工工艺比选内容主要是现场散拼与整体吊装的比选、钢套箱的分节下放与整体下放的比选。下面对这两种施工工艺进行分析比选，比选结果如表2所示。

表2 施工工艺比选表

在桥址附近没有足够大的场地进行钢套箱整体加工，也没有大型的浮吊满足施工要求，根据实际情况，采用现场焊接，对于分节下放工艺，由于技术成熟、可靠性大、下放风险明显降低。综合以上因素，考虑采用分块散拼、分节下放工艺。

3 钢套箱围堰施工

15、16#墩均采用分离式承台，共4座，承台的结构尺寸均为14m×14m×4m，左右净距19m，承台底高程0.851m、3.551m，湖床泥面高程约7.7m和2.3m。主墩桩基、承台、墩身平立面如图1所示。

根据相关水文资料和湖区上1年(2012年)10至12月的最高最低水位数据，各套箱围堰按15.0m的最高施工水位进行设防，相应的钢围堰顶高程16.0m。钢套箱围堰为17.0m×17.0m正方形平面尺寸，每边比承台大20cm，以抵消下沉时的定位误差，直接利用内板壁作为承台浇筑模板，15#墩、16#墩钢套箱竖向总高分别为16.5m和19.1m，采用6mm钢面板，双壁部分厚度1.3m，入土深度分别为8m、5.5m。平面分块按等分和对称原则暂定为8块，分节高度4～5m，单块钢套箱吊装分块重量控制在15t以内，以满足小型起重船的吊装能力，块与块之间、节与节之间相连均采用焊接。因水头差大于10m，封底混凝土厚度经计算确定为3m。15#、16#无底钢套箱围堰结构如图2所示。

工期安排情况如下，钢套箱围堰于2011年5～8月在场外加工制作，汛期后的10月初开始围堰接高(下沉)、11月底完成混凝土封底，2011年12月至2012年1月完成承台、墩身的混凝土分次浇筑，工期安排比较紧，因为最迟要在2012年3月中旬以前完成拆除，避免在2012年3月边跨架梁至主墩后增加拆除难度。

3.1 钢套箱加工

钢套箱围堰的加工选择在设备先进且技术能力强，具有起重能力和块体翻转技术措施的专业厂家加工。制定严格的产品标准和操作规程，如：块件在特制的胎架上焊接组拼，壁板用夹具夹紧，以使块件的几何尺寸准确和具有互换性，焊接时制定应对各种变形的矫正措施和方法，以减少焊接变形，所有焊缝不得有裂纹、焊瘤、夹渣及漏焊等缺陷，并进行超声波探伤检测，不合格焊件未返工合格前不进入下一道工序。钢套箱具体制作流程如下：先设置胎架，准备钢套箱材料，再由外向内分块组装桁架、环板和壁板、焊接，最后拼接出厂。

3.2 钢套箱的拼装、就位与接高

钢套箱围堰采用较复杂的分块散拼施工工艺，虽然增加了现场焊接工作量，但有效解决了没有大型起重船的问题。每节钢套箱围堰在环向分成8块，每块两端头设有隔仓板，形成8个互不相通的仓室。拼装时首先要在承台外围架设定位桩、导向桩、支承牛腿和起吊钢梁等设备，接下来拼装首节，首节就位后就形成了靠自身浮力的拼装和接高平台，之后分块吊入，现场拼节、接高。

表3 无底双壁钢套箱的制作拼装实测项目

3.3 钢套箱围堰的着床、下沉

首先要进行下沉系数验算，如果不满足要求则采用往套箱夹壁里添加水、砂等易清除的材料，如果还不能满足要求，就只能在套箱上堆载型钢、钢锭等增加下沉力。双壁钢围堰就位后受到水的浮托作用，一般在双壁钢套箱内刃脚段浇注一定高度的水下混凝土，增加刃脚的刚度，同时也增加了钢围堰自重，加大钢套箱入土后的下沉速度。在钢套箱刃脚接近湖床顶面时受到的水流力达到最大值，此时应在严格控制钢套箱围堰定位精度的情况下及时着床。钢套箱刃脚着床后，要利用深水抓斗或吸泥机辅以高压射水管从围堰中间逐步向刃脚处对称分层吸泥取土，同时向钢套箱壁仓内注水，增加围堰的下沉重量，使钢套箱围堰平稳、竖直下沉，如果在下沉过程中会出现偏位或倾斜现象，应及时调整偏位侧取土量，逐步纠偏纠斜[3]。

3.4 封底混凝土施工

封底混凝土厚度经计算确定为3m，采用C30水下混凝土，设计单个方量为14.4m×14.4m×3m=622m3，采取的施工方法是：混凝土搅拌站集中拌和，罐车运输到施工现场，泵车输送进入导管漏斗，导管布设8根，由底往高、从边到中顺序施行，导管停注时间不得超过30min，每根导管的混凝土扩散半径控制在3～4m，导管布置及顺序如图3所示。

封底混凝土高程测控：在封底范围内均匀布设36个测点，每个测点上吊“测绳”，测绳下挂垂球，在吊好的测绳上对应封底混凝土顶面设计高程处做好标记并记作0，依次向下1m、2m、3m处做好标记，记作1、2、3。为了加强高程控制，每30min对测点进行监控测量，每3h将各测点数值在施工断面图中反映，以全面分析测区浇筑情况。混凝土浇筑临近结束时，全面测出混凝土顶面高程，重点监测导管扩散半径交接处，根据结果对高程偏低处增加浇筑量，力求顶面平整。当所有测点均符合要求后，终止混凝土浇注，上拔导管并冲洗堆放。

4 结语

跨湖大桥无底双壁钢套箱围堰实际使用效果良好，起到了止水和承台模板的作用。水平环向设8个独立舱室，且6mm厚的钢面板内壁有水平桁架支撑，其结构刚度较大、强度较高，能抵抗15m的水头差，可以承受较大的水平冲击力；钢套箱的无底结构节约钢材，下沉受干扰小，不受桩基影响。总之，此跨湖大桥无底双壁钢套箱围堰的施工体现了施工方便、工期短、安全、经济的特点。

[1] 欧阳效勇，任回兴，徐伟.桥梁深水桩基础施工关键技术[M].北京：人民交通出版社，2006.

[2] 殷力立，储晓亮.嘉绍大桥无底钢围堰施工关键技术[J].施工技术，2013，42(23):11-13.

[3] JTG/T F50-2011公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2011.

Construction Technology of Bottomless and Double-wall Steel Boxed Cofferdam for Application in Deep Water

TANGYe-mao

(JiujiangVocationalUniversity,Jiujiang332000,China)

The construction scheme of the cofferdam for pile caps of main piers of bridge was investigated. The key points and notes concerning the construction technology of the bottomless and double-wall steel boxed cofferdam, such as processing, assembling, positioning, jointing, sinking and bottom sealing by concreting under water, were introduced. The effect in practical application indicates that the bottomless and double-wall steel boxed cofferdam functions as the template that stops water during underwater construction in the lake with a depth of about 13 meters. It has such advantages as convenient construction, short duration, safety and cost efficiency.

bottomless and double-wall steel boxed cofferdam; deep water; construction technology

2016-11-10

唐业茂(1970-)，男，九江职业大学教授，研究方向：建筑与土木工程。

U445.4

A

1674-3229(2017)01-0092-04