公路桥梁承台双壁钢围堰施工关键技术

2024-03-20栗欢

设备管理与维修 2024年4期

栗欢

（保定交通建设监理咨询有限公司，河北保定 071000）

0 引言

双壁钢围堰施工技术是一种新的施工技术，主要是利用钢护筒、钢板桩、导架等形成钢围堰，然后通过导管法下放钢管桩和钢护筒，从而形成钢围堰的方法[1]。双壁钢围堰主要适用于水中墩台的施工，在水深较大的情况下，也可以作为围堰来使用。双壁钢围堰施工具备工艺简单、质量易控制等特点[2]。但在复杂的施工条件下，对于施工细节的把握也至关重要，因此，对桥梁承台进行双壁钢围堰施工技术和质量控制分析具有重要的意义。

1 工程概况

某大桥为连续刚构箱梁结构，公路等级为二级，通航等级为Ⅳ级，总长370 m，上部结构采用（90+160+90）m 刚构箱梁+（1×30 ）mT 梁，两侧为重力式桥台，防洪标准为100 年一遇，1#、2#的主墩承台采用整体式结构。该项目结合工程主桥承台特点，充分考虑现场施工条件、水文特征、地质状况，拟定非洪水期施工，选用双壁钢围堰工艺进行1#、2#主墩承台施工。主墩围堰厚度为1.3 m，1#墩和2#墩最大围堰水深分别为11 m 和20 m，封底混凝土厚度分别为2 m 和4 m，仓内混凝土灌注误差±5 m。1#墩围堰和2#墩围堰长度分别为（6+6+3）m=15 m和（6+6+6+6）m=24 m。桥墩围堰的整体布置如图1所示。

图1 桥墩围堰总体布置

2 双壁钢围堰施工关键技术

2.1 施工准备

2.1.1 测量放样

在钢围堰安装前，要根据设计要求、现场的实际情况以及施工现场的具体条件进行钢围堰的测量放线工作，然后进行钢围堰的定位。首先要按照设计要求来确定钢围堰的轴线和高程，然后再根据施工现场的实际情况来进行测量放线工作[3]。在确定好钢围堰的轴线和高程后，将钢围堰的平面位置放出来，同时，还要将钢围堰顶部标高以及底部标高都放出来。在双壁钢围堰安装前，要对钢护筒进行测量放线工作，以确保钢护筒能够与设计要求相符合。同时，还要对钢护筒与钢板桩之间的距离进行测量工作，以确保两者之间不会发生位移。

2.1.2 钢围堰定位

钢护筒与围堰之间采用钢丝绳连接，以确保其能够在水中自由漂浮。同时，还要确保其能够满足钢围堰的刚度、强度等要求[4]。另外，还要根据设计要求来进行钢围堰的定位和调平工作。在钢围堰定位过程中，要注意以下4 点：①当钢围堰安装完毕后，要对其进行复核检查；②在进行围堰定位时，要保证承台、墩位和护筒中心线重合；③在进行围堰调平工作时，要保证钢护筒的水平度；④在钢围堰定位过程中，要保证钢围堰的平面位置、高程以及平面位置等与设计图纸相符。在实际施工中，也可以根据实际情况来调整钢围堰的平面位置和高程。

2.1.3 钢护筒的加工制作

该项目采用永久性钢护筒，在进行钢护筒分节时，要先将各节钢板桩焊接完成，并进行焊接检验。然后根据图纸要求进行加工制作，并进行校核。在进行钢护筒的加工制作时，要严格按照图纸要求以及实际情况来进行加工制作。同时，还要保证钢护筒的焊接质量，焊接时要保证钢板桩的垂直度和平整度满足要求[5]。

2.1.4 围堰工作平台拼接及材料要求

工作平台包括分配梁、连接杆、钢管桩等，工作平台采用现场拼接。钢管桩直径为12 mm，长12 m，分配梁尺寸型号2HM 588 mm×300 mm。项目施工严格执行图纸要求，将桩基作业平台拆除，在中线位置借助钢护筒设置拼装平台，借助工字钢和钢护筒完成围堰拼装平台的基础连接和支撑。

2.2 围堰悬吊下沉装置及导向系统设置

2.2.1 悬吊下沉装置技术要点

下沉装置由千斤顶、扁担梁、钢绞丝等构成，分配梁钢板型号为800 mm×25 mm，千斤顶为穿心式液压千斤顶。吊装需由经验丰富的技术人员操作，严格遵循施工参数要求，以千斤顶将围堰转移至指定位置。

2.2.2 围堰下沉拼接技术要点

分段加工后验收，并将钢围堰转移至施工现场进行现场拼装。在钢围堰现场拼装的过程中如发现水平方向或垂直方向误差，采用切割方式确保误差段符合设计要求，焊接时，需采用满焊工艺进行施工，并间隔1 m 加焊加劲板。

2.2.3 导向装置技术要点

以I22b 工字钢和16#槽钢进行围堰导向装置的组装，并于围堰上游设置4 个限位器，下游设置3 个限位器，上游护筒方向利用滑轮设备与水流的共同作用将其下沉至固定位置。对应的限位器上设置滑动轨道并预留3 cm 孔隙，确保导向施工顺利完成。

2.3 围堰下沉与着床的施工关键技术

钢围堰施工中下沉和着床是关键工序，合理控制工艺参数，准确调节下放指标和内支撑参数，提高工程安全性。

2.3.1 首节围堰的下沉施工

完成首节围堰安装，验收悬吊系统。借助千斤顶将首节围堰吊装转移到拼装平台5 cm 区域，并观察螺纹钢的受力状况。首节钢围堰与水面齐平后，检查围堰渗漏性情况，并复核首节钢围堰尺寸是否达标，确定其定位是否准确，以为后续施工奠定基础。为便于后续施工安装，需保持钢围堰高出水面5 m，并在首节钢围堰灌注混凝土后，使其高出水面2 m。下沉过程中，钢围堰达到设计标高后停止下沉，详细检查刃脚并做好记录，留档备案。下沉钢围堰至指定位置完成封底。该项目标高226.1 m 处设置连接孔。水位超出围堰位置后停止施工。施工中核查有无变形，确保各项指标合规。为了使钢围堰在下放过程中保持垂直度，整个下放过程必须使每台千斤顶带荷载50～100 t。围堰在着床之前，呈悬浮状态，此阶段的围堰下沉较容易，只要向井壁内灌水，克服水的浮力，围堰即可平衡下沉。在向井壁内灌水时，应遵循对称加载的原则，对称的隔舱，同时灌水，且流量一致，以防围堰倾斜。双壁舱加水下沉，布置6 台20 m 扬程潜水泵，在加水过程中观察油顶压力变化，当油顶达到100 t 荷载时，开始松顶下沉；当油项压力接近50 t 荷载时，停止下放，继续加水[6]。

2.3.2 其他节段接高施工

安装首节围堰后，标记后续节段，第二节围堰转移到拼接平台进行安装，采用挂篮内外壁工作平台完成相关操作，搭建施工垂直梯。焊接需保障密实度，避免渗漏，围堰安装时需交错进行，以保持整体结构稳定性。施工过程中需将底节舱水抽出，并严格控制舱内水位，对围堰水位做好标注和记录。施工完毕后，继续进行围堰下沉和着床，标记好具体位置并精准测绘。施工中需确保持平衡，严密监测下沉作业指标，确保作业质量，防止出现偏沉。利用定位平台卷扬机将不同节段围堰连接，确保施工过程中两个节段同时收紧，以维持整体结构稳定性，并保障两个节段同步下沉、着床[7]。

2.3.3 内支撑设置施工

接高工序完工后需在围堰上部1 m 处进行内支撑的安装。内支撑钢管底部位置设置30 cm 工字钢组成的牛腿，并将其与围堰牢固焊接在一起。施工中需确保内支撑与围堰轴线水平相一致，避免出现偏压影响整体结构，确保施工顺利进行。

2.4 封底混凝土施工

2.4.1 材料要求

封底混凝土是双壁钢围堰施工技术中的重要工艺环节。为保证封底混凝土具有良好的和易性，在施工前要对其进行试验，试验采用的是坍落度为8 cm、坍落度损失值不大于25 mm、含砂率为35%的配合比。另外，可以在配制封底混凝土时加入一定量的缓凝剂和减水剂，提高混凝土的性能。混凝土封闭前，需认真核对冲刷状况，并确保刃脚缝隙无渗漏[8]。

2.4.2 封底前的基础处理

该项目施工中，1#墩下沉至标高前，须由专业潜水员下沉，进行水下情况的详细核查，并完成混凝土缝隙的封堵，确保施工工艺指标合规。封堵完成之后，需清理淤泥。采用抛石法对2#墩施工并进行底层封闭，确保其达到预计高度值，并在观测中确保河床与围堰底部之间密切结合无缝隙，避免影响后续混凝土浇筑环节的施工质量。

2.4.3 导管安装

成功搭建施工平台后，布设水下混凝土导管。导管安装是双壁钢围堰施工的关键工序之一。在导管安装完成后，要对其进行质量检验。同时，还要对导管的内外漏情况、弯曲情况以及接头是否紧密等进行检验。同时，还要保证导管的焊接质量，保证其不漏水、不漏浆、不漏泥等。该项目共计混凝土导管22 个，每组导管有5 根。基本布设原则如下：

（1）布设半径约5 m，水下混凝土浇筑中需确保导管全部覆盖。

（2）为提高防渗效果，需于钢围堰内外壁均匀布设导管，并以混凝土严密浇筑。

（3）合理控制布设导管与钢围堰外壁间距，以混凝土可自由流动为宜，确保其可充分固结。

2.4.4 封底混凝土的浇筑

封底混凝土浇筑采取四周向中间浇筑的方式进行，具体情况如下：

（1）完成下游导管的布设施工，下游导管共5 个。

（2）连续完成混凝土封底，如在封闭施工环节存在未顾及导管的现象，可采取连续浇筑的方案进行补充，需于施工中核对工程详情，确保每根导管施工时间的间隔小于0.5 h。

2.5 双壁钢围堰拆除

2.5.1 双壁钢围堰水上切割

结合工程实践，该项目未拆除承台顶面标高下双壁钢围堰结构，待枯水期完成剩余部分的拆除工作。按照拼装结构将每层围堰分为16 个单元箱并逐个分解，每部分单元箱体重约10 t，采用逐层拆除的方案。为消除安全隐患，施工中使用氧气乙炔切割，摒弃传统吊装方案减少施工风险。围堰烧割成上下两半节时，上节围堰受到水流冲击向下游移动，而且在围堰断开的一瞬间突然移动。为了使潜水员安全施工，可以在烧割线上下各焊一个连接件，其间以倒插螺杆连接，并能够承受水平力。

2.5.2 围堰起吊

起吊工程中需重点控制参数，吊装环节尤其注重钢围堰平衡，防止出现结构性倾覆。吊装需保持吊点位置对称，最后单元吊装后，潜水员及时查看水下情况并将固定螺栓取出。吊装作业中，现场需由专业人员进行观察，确保施工顺利并保障周围人员安全。施工过程中需严密观测受力点状况，如果发现突发状况，及时停止施工并妥善处置，调整完毕后方可继续。起吊后，需将围堰平缓置于平台上并转运到岸边。