高速公路桥梁深水钢围堰拆除施工论证分析

韦立桦　丁占锋　陈文政

摘要：水深超过20 m环境下钢围堰拆除施工具有安全风险高、水上水下作业量大、作业空间小的特点。文章以广西崇水高速公路崇左西左江大桥为例，在不通航、工期紧、无大型浮吊的前提下，合理利用周围环境和既有资源，对桥梁深水钢围堰拆除进行论证分析，以达到拆除作业安全、经济和高效的目标。

关键词：钢围堰;深水;拆除;浮箱

中国分类号：U445.6

0引言

本文以广西崇水高速公路崇左西左江大桥为例，对桥梁深水钢围堰拆除进行论证探讨。该桥主墩位于左江中央，桥位距离下游美亚电站约1 km，桥位处水深超20 m。由于该电站不通航，上游无大型浮吊设备，主墩承台采用双壁钢围堰施工，单个围堰重734 t，拆除部分重480 t，具有安全风险高、水上水下作业量大、作业空间小的特点。结合新建高速公路通车后，大型材料、机械无法进出施工现场的困境，围堰拆除工作的工期紧张，此外，传统水下切割出来的围堰材料可利用价值较低。对比，项目通过利用浮箱自行拼装浮吊，采用浮箱进行转运，对围堰提前进行合理分区，并对浮吊稳定性及围堰拆除安全性进行验算，消除了工期压力，提高了围堰拆除后的完整性，实现深水钢围堰拆除施工作业安全、经济和高效的目标。

1工程概况

崇左西左江大桥，跨径为（3×20+77+145+77+20）m，因线路跨越左江，其中3 #过渡墩、4 #和5 #主墩位于左江中，平均水深超过 20 m。其双壁钢围堰侧板厚1.5 m，高度为23.5 m，单个围堰重734 t，壁板厚6 mm，壁板加劲为∠75°的角钢，水平环板与隔舱板均为12 mm，水平斜杆为∠100°的角钢。围堰内共设三层水平内支撑，三层内支撑在墩柱施工节段已经拆除，拆除围堰时，重新安装顶层水平内支撑，内支撑一端支撑在墩柱上，另一端与围檩焊接。钢围堰侧板垂直方向上分三节，沿周长分块，各单元块间采用焊缝连接并分节安装到位，底节壁舱内浇筑了夹壁混凝土，内壁与承台浇筑在一起。因此，拆除中节与顶节，利用项目自由浮箱，拼装成（18×9）m的浮式平台，利用废弃船闸的水域将25 t汽车吊开到浮式平台上，利用自行拼装的浮吊进行围堰起吊，拆除的单块重量≤6 t，切割的单块围堰放置与浮箱上，再利用卷扬机拖拽至岸边，利用岸上吊车装卸（见图1）。

在施工过程中，需要对围堰在抽水状态下进行安全性验算，对浮吊在作业情况下的稳定性进行论证，确保围堰拆除各环节的安全、高效。

2钢围堰拆除施工要点

2.1钢围堰拆除施工要点

（1）对参与钢围堰拆除的施工人员进行专项安全技术交底。

（2）清理壁舱内的建筑垃圾，防止拆除过程中坠落造成人员伤害。

（3）在废弃船闸利用既有场地拼装浮箱，安放吊车。

（4）按照拼装时设计图纸的重量进行分块，单块重量≤6 t，同时避开隔舱板位置。竖向切割缝与竖向拼接缝位置接近平行，避免与加劲肋冲突;水平切割缝应设置在拼装分节位置，且不与水平斜杆冲突的位置。

2.2抽水

使用两个15 kW的水泵进行抽水，先安装顶节内支撑，抽水至顶节与中节的水平拼接焊接位置以下，超过原来的第二道内支撑的位置，并保持水位不变。如果发现大量漏水，安排潜水员采用钢板、棉布与拉杆的组合形式进行堵漏，小规模漏水则不处理，采用水泵抽水平衡水位。

2.3内支撑安装

内支撑采用原来的内支撑钢管，直径为630 mm，在墩柱施工时已经预埋锚固钢板，内支撑一端与墩柱焊接，另一端与围堰的焊接，长边布置4根，短边采用斜撑支撑，通过Msteel软件可精确画出钢管相贯线，实现斜向钢管对接严密。

2.4壁舱泄水和清理

围堰内降水至中顶节交接处后，采用小水泵抽干壁舱，并割通隔舱板的底部，保持壁舱干环境。根据壁舱内填充的混凝土标高线，掌握切割面实际情况，对已经规划好的切割位置进行清洗、做标记，利用高压水枪先后冲洗顶节、中节围堰切割面的淤泥和松散沉积物，并用铁锤敲击附着的水泥或水生物。先对中节围堰内外壁的加劲角钢与隔舱板进行切割，割除加劲角钢的翼板、隔舱板的中部;后对顶节围堰外壁的加劲角钢、水平环板与隔舱板进行切割，割除加劲角钢的翼板、水平环板的一半以及隔舱板的中部，目的是为水下切割做好标记，且不能切穿外壁板，导致渗水，也不能完全切断隔舱板、水平環板、水平角钢，导致骨架失效，造成围堰结构垮塌变形。

2.5顶节内壁干环境切割

内壁直接割透，按照已经清理的位置，采用普通氧气乙炔进行内壁干环境切割。先切割水平缝，将内壁割透，再进行竖向切割，自下而上进行，竖向每切割1 m，并进行注水。

2.6水下切割

顶节外壁和中节内外壁均采用水下切割。

沿标记处进行水下切割，切割时壁舱里面与外界无水头差，沿着已经标记的位置，割穿隔舱板，切割与内外壁板粘连的水平环板和水平角钢。

从事水下焊接与切割工作的人员须经专门培训并持相应工作许可证。下潜前，须对焊、割设备以及潜水装具、通信工具、供气管和电缆等的绝缘、水密性能进行检查。氧气胶管壁不得粘附油污。下潜后，需整理好电缆、供气管以及信号绳等，确保其安全，以防损坏。

3钢围堰抽水状态验算

3.1材料参数

Q235B钢参数：容许弯曲应力[σ]=145 MPa[1]。

3.2计算工况汇总

计算内容和水位控制如表1所示。

3.3抽水工况

3.3.1抽水后的侧板计算

面板计算结果如图2所示。

面板受力σ=62 MPa<[σ]=145 MPa，满足参数要求。

3.3.2抽水后的内支撑计算

内支撑受力如图3所示，σ=93 MPa<[σ]=145 MPa，满足参数要求。

4浮吊稳定性论证

4.1荷载

（1）汽车吊自重为30 t，单个浮箱尺寸3 m×6 m，一共9个，总浮箱自重54 t，单片钢围堰重6 t，浮箱上的其他荷载重3 t。

（2）本区域不通航，不考虑船舶撞击。

（3）采用岸上锚固绳与水中锚碇相结合的形式，锚绳对浮箱的下拉力不考虑。

（4）风荷载按照台风期平均最大风速39.6 m/s考虑。

4.2水流力和风荷载

水流力按流速1.75 m/s考虑，风荷载按照台风期平均最大风速39.6 m/s考虑。电站泄洪以及台风期均不作业，水流力由岸上锚碇抵抗。风荷载连同其他荷载一起考虑，不另外计算非作业时间风荷载对浮箱稳定性的影响。

4.3浮箱结构

单个浮箱尺寸为3 m×6 m，拼好的浮箱尺寸为18 m×9 m。

4.4钢浮箱结构检算

结论：浮箱在偏载以及风荷载共同作用下满足最少干舷高度，能保证平台稳定性。

5结语

崇左西左江大桥桥位处水深超20 m，深水钢围堰拆除施工安全风险高、工期紧、水下作业项目多，通过合理规划与论证，定量地知晓围堰、浮吊的关键点，既能实现拆除的围堰完整性较好，可利用价值较高，又能降低水下作业工作量，同时解除了施工的限制性条件，实现了深水钢围堰施工安全、高效、经济的目标，完善了深水结构物施工技术，填补了高速公路桥梁20 m水深钢围堰拆除的技术空白。钢围堰水下切割作业时，切割的构件不规则，必然对围堰完整性造成影响，水下作业工作量也较大，如果钢围堰拼装设计时综合考虑拆除过程的难易程度和可利用价值，使用螺栓加止水带连接代替焊缝拼接，既可以极大地降低水下作业量，又能实现围堰周转利用，因此如何降低或完全避免深水围堰水下切割将是研究的另一个方向。

参考文献：

[1]周水兴，何兆益，邹毅松，等.路桥施工计算手册[M].北京：人民交通出版社，2001.

[2]谭冬莲，谭智，郭智刚，等.温州市乐清湾2号桥施工栈桥安全性验算[M].北京：人民交通出版社，2001.