水中墩鋼圍堰施工綜述

1、.：.；水中墩鋼圍堰施工綜述吳澤生關(guān)鍵詞：著床型鋼圍堰、非著床型鋼圍堰、雙壁、單壁、下沉、封底、拉壓桿隨著我國公路工程建立的不斷開展，橋梁施工技術(shù)日臻成熟，橋梁建立向大跨度、深根底方向邁進。深水根底中的承臺普通采用“圍堰法施工，利用圍堰發(fā)明一個干施工承臺的作業(yè)空間。目前，我國橋梁水中根底的構(gòu)造設(shè)計因工程所在地詳細(xì)條件的不同有相應(yīng)的變化：在內(nèi)陸江河上主要采用大直徑鉆孔灌注樁根底結(jié)合實體混凝土承臺設(shè)計，在寬闊海域普通采用PHC高強管樁或鋼管樁結(jié)合實體混凝土承臺設(shè)計。處于大江大河上的橋梁根底工程，墩位處往往水深流急，地質(zhì)條件復(fù)雜，水流沖刷較深，如荊沙長江大橋、安慶長江大橋、潤揚長江大橋、南京三橋等工

2、程就是這種情況；處于寬闊海域的橋梁如東海大橋、杭州灣跨海大橋等工程，根底施工時還會遭到往復(fù)潮流、臺風(fēng)等復(fù)雜海況的影響，施工難度會更大一些。目前，在各類根底施工中多采用“鋼圍堰作為承臺施工的擋水構(gòu)造，鋼圍堰施工具有易加工、速度快、周期短的特點，遭到各施工單位的歡迎。鋼圍堰通常采用角鋼、工字鋼或槽鋼等剛性桿件與鋼板施焊銜接，按照承臺的構(gòu)外型式加工制成，具有可靠的整體性和良好的防水性能，既可作為承臺施工時的擋水構(gòu)造，又可作為承臺混凝土澆注用的模板。根據(jù)鋼圍堰刃腳著床與否，通常將鋼圍堰分為著床型鋼圍堰和非著床型鋼圍堰鋼吊箱圍堰。鋼圍堰按其不同的構(gòu)造特性和運用要求還有多種分類型式，如：按鋼圍堰壁體構(gòu)造可

3、分為單壁鋼圍堰、雙壁鋼圍堰；按鋼圍堰平面外形可分為圓形鋼圍堰、矩形鋼圍堰以及復(fù)雜的組合多邊形鋼圍堰；按鋼圍堰施工工藝可分為整體吊裝或浮運就位型、塊件散拼型以及二者組合型等等型式。本文將結(jié)合各類工程的施工實例，就常用型鋼圍堰的運用范圍、施工工藝作簡要論述。一、著床型鋼圍堰著床型鋼圍堰通常采用雙壁構(gòu)造，普通適用于泥沙淤積河段承臺淹埋于河床內(nèi)承臺底面底于河床面或承臺底面雖高于河床面但河床覆蓋層較淺的橋梁根底施工中，前者如江陰大橋A標(biāo)主墩根底、潤揚大橋E標(biāo)主墩根底等，其承臺底面均位于河床面以下，都采用了著床型鋼圍堰施工承臺，如圖“著床型鋼圍堰一所示；安慶大橋A標(biāo)那么屬于后一種情形，墩位處由于河床沖刷，

4、雖然承臺底面高于河床，但其河床覆蓋層較淺，不適于搭設(shè)鉆孔平臺進展樁根底施工，因此也采用著床型鋼圍堰，該鋼圍堰兼有鉆孔平臺和承臺施工的擋水構(gòu)造二種功能，如圖“著床型鋼圍堰二所示。著床型鋼圍堰一著床型鋼圍堰二著床型鋼圍堰的壁體厚度由所遭到的最大水頭壓力及土壓力決議，通常大于80cm、小于200cm，普通在100cm-150cm之間，適當(dāng)添加鋼圍堰的壁體厚度可有效提高鋼圍堰的整體剛度。鋼圍堰的總高度由刃腳入土深度、施工期接受的最大水頭高度以及施工需求共同決議。一著床型鋼圍堰的拼裝、就位鋼圍堰的拼裝方式遭到拼裝場地、運輸條件、起吊才干等諸多要素的影響，施工時可根據(jù)詳細(xì)情況，采用適宜的拼裝工藝：1假設(shè)橋

5、位區(qū)附近有造船廠、鋼構(gòu)造加工廠等可利用的拼裝場地，且有大型起重船配合，那么可將鋼圍堰豎向分節(jié)在工廠加工制造，利用駁船將制造完成的節(jié)段運至現(xiàn)場后整體吊裝、上下對接后焊成整體；2假設(shè)橋位處水流平穩(wěn)，又有大型駁船可以利用，那么可就近在駁船上將鋼圍堰分節(jié)拼裝成整體，利用起重船吊裝；3在沒有大型起重船的情況下，那么可將鋼圍堰按構(gòu)造分片塊在陸上或駁船上加工，塊件的分量可根據(jù)現(xiàn)有的起重才干進展劃分，如將分塊分量控制在30t-50t之間以滿足小型起重船的吊裝才干。散拼鋼圍堰的施工工藝較復(fù)雜，拼裝前需在承臺外圍設(shè)置定位樁、導(dǎo)向樁、支承牛腿及起吊鋼梁等。第1、2二種施工方法可減少現(xiàn)場的操作環(huán)節(jié)，加快施工進度，但需

6、求配備大型起重設(shè)備；第3種施工方法雖添加了現(xiàn)場焊接任務(wù)量，但有效處理了沒有大型起重船的限制，只需組織嚴(yán)密、合理配備設(shè)備和人員投入，也不失為一種較好的施工方法。4對于河床覆蓋層較淺的情況，那么施工工藝要復(fù)雜得多，如在安慶大橋A標(biāo)施工中鋼圍堰不僅是承臺施工的擋水構(gòu)造，同時也是鉆孔樁施工的操作平臺。這種情況下的鋼圍堰通常采用整體浮運，現(xiàn)場利用導(dǎo)向船、定位船拋錨定位的施工工藝。二鋼圍堰的著床、下沉雙壁鋼圍堰就位后自浮于水中，通常在鋼圍堰刃腳段澆注一定高度的水下混凝土，以添加刃腳部分的剛度，由于刃腳混凝土客觀上添加了鋼圍堰自重，又可加大鋼圍堰入土后的下沉速度。著床型鋼圍堰遭到的水流力在圍堰刃腳接近河床頂

7、面時到達(dá)最大值，此時應(yīng)在嚴(yán)厲控制鋼圍堰定位精度的情況下及時著床。鋼圍堰刃腳著床后，利用深水抓斗或吸泥機輔以高壓射水管吸泥取土，同時向鋼圍堰壁倉內(nèi)注水，添加圍堰的下繁分量。吸泥取土?xí)r從圍堰中間逐漸向刃腳處對稱分層進展，以保證鋼圍堰平穩(wěn)、豎直下沉。為保證鋼圍堰順利下沉，可事先在刃腳內(nèi)部埋設(shè)高壓水槍噴嘴，當(dāng)鋼圍堰下沉困難時利用高壓射水沖擊刃腳底部土體，以減少圍堰刃腳處的端阻力，同時采取在隔倉壁體內(nèi)澆注混凝土或灌砂、圍堰頂部配重以及空氣幕等方法到達(dá)助沉目的。三鋼圍堰的下沉糾偏鋼圍堰在下沉過程中能夠會出現(xiàn)偏位或傾斜景象，此時可經(jīng)過及時采取調(diào)整偏側(cè)取土量的方法逐漸到達(dá)糾偏糾斜的目的。四鋼圍堰的清基封底鋼圍

8、堰下沉到位后，采用高壓射水沖洗圍堰內(nèi)壁和鋼護筒外壁，利用空氣吸泥機吸除底部浮泥清基，為澆注封底混凝土做預(yù)備。假設(shè)河床覆蓋層較淺，可由潛水員用袋裝混凝土堆砌封堵刃腳，也可采用水下不離析混凝土封堵刃腳部位孔隙以防堰外泥砂流入。二、非著床型鋼圍堰有底鋼吊箱圍堰非著床型鋼圍堰即通常所說的鋼吊箱圍堰，普通適用于承臺底面高于河床面的深水根底施工，如軍山長江大橋主墩根底、潤揚大橋C1標(biāo)主墩根底、南京三橋主墩根底以及杭洲灣大橋標(biāo)根底施工等，其共同特點是墩位處水深流急、河床沖刷較大、承臺底面均高于河床面，為了方便承臺施工、節(jié)省鋼圍堰資料的投入，均采用有底鋼吊箱圍堰。非著床型鋼圍堰鋼吊箱圍堰鋼吊箱圍堰總高度由封底

9、混凝土的厚度和施工期接受的最大水頭高度共同決議，鋼吊箱圍堰分雙壁和單壁二種構(gòu)造，詳細(xì)采用哪種構(gòu)外型式通常由施工期間圍堰所遭到的水頭壓力決議。對于內(nèi)陸河流中的深水根底，由于遭到冬枯夏洪的影響導(dǎo)致水位變化幅度較大，洪水期鋼圍堰需接受較大的水流力和水頭壓力，普通采用雙壁構(gòu)造可保證鋼圍堰有足夠的剛度以滿足渡洪需求。對于杭洲灣大橋這樣處于外海區(qū)域內(nèi)的橋梁根底施工，雖然海況較復(fù)雜，但與內(nèi)陸河流比較，在正常施工情況下其水位變化幅度不大且有規(guī)律可循，施工過程中可根據(jù)氣候預(yù)告避開臺風(fēng)等惡劣天氣的影響，在進展鋼圍堰設(shè)計時普通只思索接受潮汐和波浪力的作用，與內(nèi)河圍堰相比較，后者對壁體剛度的要求小得多，采用單壁構(gòu)造可

10、滿足剛度要求。不論是單壁或雙壁構(gòu)造，鋼吊箱圍堰均由壁體、底板、撐桿、拉壓桿等組成。同著床型雙壁鋼圍堰一樣，雙壁鋼吊箱圍堰的壁體厚度通常大于80cm，普通在100cm-150cm之間。單壁鋼吊箱圍堰的壁體構(gòu)造較簡單，通常由鋼板、縱向次梁、環(huán)板及支撐桁架組成，根據(jù)需求可在單壁壁體外側(cè)嵌入隔熱資料以加強對承臺混凝土的保溫養(yǎng)護，如杭州灣大橋單壁鋼吊箱圍堰的設(shè)計時，就采用了在吊箱單壁外側(cè)承臺范圍內(nèi)加設(shè)一層3mm鋼板，經(jīng)過向鋼板與側(cè)壁面板間的夾壁內(nèi)注射“聚氨脂硬質(zhì)泡沫塑料俗稱液體泡沫到達(dá)隔熱保溫的目的。鋼吊箱底板均由面板、主梁和次梁組成。杭州灣大橋標(biāo)單壁鋼吊箱保溫層構(gòu)造表示圖一鋼圍堰的拼裝同著床型鋼圍堰相

11、比較，雙壁鋼吊箱圍堰的高度較小，普通分節(jié)不超越2節(jié)，其拼裝方式、運輸及吊裝等根本同著床型鋼圍堰施工：既可拼裝后整體吊裝，又可以先加工成塊件現(xiàn)場拼裝、利用葫蘆起吊、注水下沉，不同的是鋼吊箱圍堰帶有底板，因此二者施工工藝又有所不同。1在岸上或駁船上拼裝成整體的鋼吊箱圍堰，在吊裝前需準(zhǔn)確測出樁身偏向及傾斜度等參數(shù)，根據(jù)鋼護筒頂口及吊箱底板設(shè)計高程處的平面樁位，采用“投影法在吊箱底板上預(yù)留長圓形兩端為半圓形、中間為矩形孔洞，以便鋼吊箱下放到位，防止鋼吊箱在下放過程中被群樁“卡住；2鋼吊箱圍堰采取在現(xiàn)場拼裝時，其底板開孔較容易控制，可根據(jù)現(xiàn)場樁位的偏位及傾斜情況預(yù)留孔洞，方法同上；3雙壁鋼吊箱整體吊裝時

12、需在壁體內(nèi)側(cè)添加縱橫支撐，防止在吊裝過程中圍堰發(fā)生較大變形，對于單壁圍堰由于其壁體剛度較小，吊裝時尤其要采取可靠支撐，必要時可采用吊具吊裝；4雙壁鋼吊箱吊放入水后可利用其本身遭到的浮力自浮，經(jīng)過向壁倉內(nèi)注水或添加配重調(diào)整鋼吊箱的入水深度。單壁鋼圍堰由于沒有壁體空腔，不能滿足自浮要求，因此在設(shè)計時普通采取在吊箱頂部設(shè)置鋼挑梁，利用挑梁將鋼吊箱懸掛于鋼護筒上直接定位。二鋼吊箱圍堰的就位、固定鋼吊箱圍堰與著床型鋼圍堰除了有底或無底的區(qū)別外，拉壓桿的運用也是鋼吊箱圍堰與著床型鋼圍堰的重要區(qū)別。1拉壓桿拉壓桿在鋼吊箱圍堰的定位過程中起到平衡吊箱重力、封底混凝土重力及所受浮力的作用，拉壓桿的設(shè)計必需滿足吊

13、箱圍堰封底、圍堰內(nèi)排水等不同工況下的受力要求。為方便拉壓桿調(diào)整角度，通常將拉壓桿下端與套箱底板采用轉(zhuǎn)鉸銜接。2鋼吊箱入水、定位鋼吊箱吊放入水后，經(jīng)過向壁倉注水使之下沉。對于高度較大、分層拼裝下放的鋼吊箱，施工時先將拉壓桿下端與鋼吊箱底板鉸接固定，當(dāng)首節(jié)吊箱入水下沉至預(yù)定高程后，吊裝拼焊下節(jié)吊箱，然后反復(fù)前述操作向壁倉注水使之下沉，拉壓桿隨著吊箱的分次接高相應(yīng)依次接長。鋼吊箱到達(dá)設(shè)計高度、準(zhǔn)確定位后，將拉壓桿與鋼護筒鋼管樁頂面的“十字撐桿焊接固定，經(jīng)過拉壓桿將鋼吊箱所受的力傳送到鋼護筒鋼管樁上。三底板封孔鋼吊箱安裝完成后，潛水員水下用環(huán)形半環(huán)形、二只封堵板封堵吊箱底板與鋼護筒或鋼管樁之間的縫隙。二塊封堵板間用螺栓銜接固定，封堵板與吊箱底板間加裝一層橡膠墊片以利止水。四水下混凝土封底底板封孔完成后采用豎管法澆注水下封底混凝土，混凝土由中央集料斗一致供料，沿溜槽流向要澆注的導(dǎo)管。鋼吊箱水下封底混凝土直接澆注在吊箱底板上，封底施工質(zhì)量比著床型鋼圍堰封底施工易