深水施工双壁钢吊箱围堰关键技术研究

向 正

(中铁十九局集团第六工程有限公司，江苏 无锡 214028)

1 工程概况

汉中汉江特大桥项目中心里程为DgK250+926，起讫里程为DgK248+471.84～DgK253+380.06，桥长4 908.22 m。桥址处地形较为平坦，多为村庄及田地。主要为跨越汉江而设，桥位处汉江水面宽约100 m，两侧为土质大堤，堤顶宽约3 m，堤高约5 m，可通车。孔跨采用预应力混凝土简支箱梁 (共140孔)，其中24 m简支梁计11孔，32 m简支梁计117孔，64 m简支梁12孔。孔跨布置为2-32 m+1-24 m+15-32 m+1-24 m+12-32 m+2-24 m+5-32 m+2-24 m+5-32 m+1-24 m+28-32 m+12-64 m+27-32 m+2-24 m+1-32 m+2-24 m+2-32 m预应力混凝土梁。采用矩形空心桥台、圆端形桥墩，全部采用钻孔桩基础。

2 总体施工方案

2.1 总体施工工艺

主墩钻孔施工完毕后，拆除钻孔区全部构件，并支起钢吊箱拼装平台，然后用80 t龙门吊并配合人工分节、分块将钢吊箱底板和壁板以及第一节拉压杆、支撑等进行拼装，完成钢吊箱系统拼装并验收合格后，下放钢吊箱。

按照设计要求焊接钢吊箱拉压杆上部和钢护筒，封堵钢护筒周边洞口，搭建封底平台之后浇筑混凝土。浇筑混凝土厚度3.5 m，待混凝土强度达到设计要求后，用水泵抽干钢吊箱里面的水，按照设计要求焊接钢吊箱拉压杆下部和钢护筒，同时拆除钢吊箱拉压杆上部和钢护筒的焊接。

2.2 施工流程

本工程具体施工流程如图1所示。

图1 双壁钢围堰施工流程框图

3 深水施工双壁钢吊箱围堰关键技术

3.1 围堰的制作和拼装

按图纸要求加工好围堰各个构件，并按顺序编号，以便于施工组拼，待预拼装且验收合格后，将其运至施工场地附近进行整体拼装。

3.1.1 搭设围堰拼装平台

拆除钻孔平台上端结构后，以位于水面上1 m标高的钢管桩来作为围堰拼装平台的基础，钢管桩上先放置I36工字钢，然后再放置贝雷架，按下列步骤拼装材料：(1)拆掉钻孔平台，切割钢管桩；(2)在水面50 cm的地方，设置钢管桩；(3)采用钻孔平台材料搭设拼装平台[1]。

3.1.2 安装吊挂系统

以护筒顶部安装的双拼I36工字钢横梁作为吊挂系统，设五道横梁及10个分布错落的吊点。提升及下放系统为60 t液压千斤顶，采用32精轧螺纹钢起吊将钢铁围堰直接下放。

3.1.3 钢围堰拼装

(1)拼装前准备工作。采用全站仪给围堰平台上部及四周放线，以控制精度。围堰外围用焊接角钢来定位和限位，用平板运输车将加工好的围堰板运送到桥墩位置。

(2)在底板上进行围堰拼装。利用履带吊将固定的围堰块吊起，放至安装位置，在固定好的围堰块边壁处对接好临时接口固定块并焊接，依次焊接和固定围堰块，直到全部完成。

(3)第二、三及顶节拼装顺序。为保持对称，第二、第三节及顶节的围堰依围堰的长边顺序进行。

3.2 围堰下放就位、固定

3.2.1 底节钢围堰的下放

在底节钢围堰拼装完成后，上升起吊10 cm，等待半小时，检查下放结构，如下放结构稳定，可拆除围堰平台和其余钻孔平台，下放底节的围堰处于浮动状态。收紧钢绞线进行下放。第一节整体起吊，拆除底托梁，下放的首节吊箱处于自然浮动的状态，入水3.1 m左右。安装第二节壁板和第一节内支撑：钢吊箱入水约5.2 m；在舱内浇筑混凝土，高度为2 m，吊箱整体入水约10 m。安装第三节壁板和第二节内支撑：钢吊箱入水12.1 m；舱内浇筑约2 m高的混凝土，吊箱入水16.9 m。安装第四节壁板和剩余内支撑：根据现场情况浇筑混凝土，钢吊箱下沉到设计标高位置时，围堰处于自然浮动的状态，焊接拉压杆顶部和护筒。下放之前，在精轧螺纹钢上做好刻度标记。围堰每下放1 m，进行一次监控和测量，一旦下放至与平面高度差距超出5 cm，需及时调平。钢围堰在下放入水后，吊点受力会越来越小，直到钢围堰不再下沉并自然浮动处于平衡状态才停止下放。最后，分层对称灌注刃脚砼。

3.2.2 接高与下沉

拼装中节钢围堰后，需做好标记，并分不同的模块吊运到拼装的平台上，在底节对应位置对中节段进行焊接和拼装。接高须要对称，以保证双壁钢围堰处于平衡状态。对接高内支撑及所有焊缝等用煤油检验合格再下沉。在此之前，要测量和设置桥墩的中心线，复测沿围堰周围河床面标高，并核对刃脚高度。复核无误后，拼装顶节段，并对围堰注水使其下沉，当围堰底部与河床面距离达到0.5 m时，停止注水，产生偏离则需及时纠正。待位置准确后，快速注水使其着床，着床后围堰因自身重量无法与深水浮力平衡，需向内隔舱继续浇筑砼，利用自身重量把围堰下放至标高位置。

3.3 钢吊箱围堰封底

为保证封底混凝土质量，防止渗水，可在底板用隔舱板将封底分区。工程隔舱板用3 mm的钢板和I10工字钢，钢板加工需在工厂进行。在第一节壁板安装后，将隔舱板运至安装现场，用龙门吊吊装，和底板焊接。隔舱板、拉压杆及护筒一旦出现碰撞时，需调整隔舱板位置。为保证隔舱板稳定性，需在隔舱板上焊接斜撑，斜撑选择I10工字钢，和隔舱板呈30°夹角[2]。

为确保内支撑稳定性，可设立竖向支撑钢管，钢管规格为630 mm×10 mm，按不同层次安装；底部的竖向支撑设置焊接在围堰底板的大龙骨上，为避免渗水，需用钢板封底。封底混凝土使用集料斗，工艺采用多导管及多点推进的方式。封底最为关键的是如何封堵护筒，钢吊箱在调整并固定后，让潜水员在水下将环向钢板带直接收紧封堵钢护筒和钢吊箱底板之间的缝隙，在有环向钢板带的同时用沙袋收紧并压实。封底作业平台一半在基桩钢护筒上，铺设双拼的I40a工字钢来作为承重梁，并铺设321型贝雷梁。

3.4 围堰抽水、基底清理

混凝土达到一定强度后，关闭围堰侧壁连通孔，对围堰进行抽水。舱内混凝土浇筑至8.5 m，将最下面一道拉压杆和封底层顶部钢护筒的根部焊接连接，实现体系转换，切除封底层顶部钢护筒和拉压杆[3]。在抽水时，需记录抽水机的数量、时间和围堰内水位刻度等。抽水完成后，把钢护筒割至承台底部标高，除去桩头杂物，以保证表面清洁光滑，然后焊接抗浮牛腿及钢筋剪力环，确保围堰抗沉及抗浮等参数均达到要求，将刚性拉压杆焊接至抗浮牛腿，切除承台刚性拉压杆，最后浇筑封底混凝土，确保围堰底部处于同一水平线。

3.5 承台、墩身施工

承台施工前，需拆除顶部和底部的支撑系统。承台整体设计的高度是5 m，分两次施工，混凝土浇筑高度两次均为2.5 m。墩身高度需高于桥址处浪溅区高度。为防止墩身锈蚀，需进行表面处理，用混凝土涂装后方可拆除围堰结构。

3.6 围堰拆除

用400 t浮吊拆除围堰侧板，顶口采用框架梁和已经完成的墩身结构连成一个整体后再逐块拆除。

3.7 施工注意事项

当水位比较深时，适宜采用双壁钢围堰技术。该技术能有效承受内外部水差引起的压力值，同时结构简单，资金投入少。在施工时需注意以几方面：

(1)在设计初步阶段，需依照现场情况选择结构，应和承台整体构造协调。在整体设计时，要依照运送能力及吊装各种因素等确定围堰大小，确保承载能力、刚性、稳定性均符合要求，安装成功后，统一质检。

(2)在钢围堰浮云定位前，检查缆绳及锚链和导向设备等，如有问题及时调整，避免围堰在下落时出现意外。此外，密切关注水位涨落情况，避免对锚碇产生不利影响。在定位后，采用对称均衡方式向围堰内壁腔灌水，确保围堰成功落床。

(3)钢围堰下落完成后，检查冲刷情况和偏斜度，如有偏差及时调整。围堰封底浇筑前，将杂物清理干净，检查无误后再浇筑。浇筑时需注意混凝土浇筑的高度，防止出现欠浇或超浇。

4 关键技术的施工效果

在汉中汉江特大桥项目基础施工中采用的双壁钢围堰施工技术，成功解决了深水桥梁桩基础建设时易出现的一些问题, 取得了以下较为明显的效果：

(1)汉中汉江特大桥项目在深水区域对围堰位置精确放线，并在围堰外边线处焊接角钢进行定位与限位，确保吊箱顺利下放，以确保钻孔桩和承台偏差以及数值，在允许范围内。

(2)现场施工环境较为复杂，具有一定风险，所以围堰工程的各个构件需在工厂内整体制作，然后在项目场地附近组装，再利用浮吊运输至施工现场安装，实现了钢吊箱整体制造、横向下水、整体浮运的控制。

5 结语

汉中汉江特大桥水中墩深水基础施工，综合了双壁钢围堰和吊箱围堰的优点，施工方案制定合理，现场施工组织有序，此次施工效果良好，希望可为后续的类似工程提供一定参考。