深水基礎雙壁鋼圍堰施工方案及關鍵技術分析
——基于閩江特大橋巖石河床超大體積深水基礎項目為例

文/宋長甫 鐵發(fā)房地產(chǎn)公司 重慶 402760

在我國整體建筑行業(yè)中，橋梁基礎工程占據(jù)著十分重要的地位。此項工程相對較為繁復，極易受到外界多重因素所干擾，因此在修建橋梁的深水基礎時，有關人員亟需對設計以及施工等層面予以高度重視。雙壁鋼圍堰技術能夠有效應對深水問題，有關部門應當借助其優(yōu)勢，考慮現(xiàn)場狀況，制定合理的作業(yè)方案。

1、工程概況

閩江特大橋橋區(qū)江面的寬度為400m 左右，在本工程中，主橋范圍是16-20#墩，同時主橋的雙線鋼構(gòu)連續(xù)梁長達555m，其主跨有216m的跨徑。大橋的17 與18#主墩屬于剛壁墩，高度為64.5m，橋位處屬于巖石河床，大橋主墩的基礎是鉆孔灌注樁與承臺基礎，根據(jù)設計方案求得承臺混凝土的設計方量為3000m3左右，此處施工技術采用的是雙壁鋼圍堰技術。在進入雙壁鋼圍堰施工流程之前，要求施工隊伍事先展開基坑水下爆破清基施工。

2、閩江特大橋巖石河床超大體積深水基礎雙壁鋼圍堰施工方案及關鍵技術

2.1 深水基礎雙壁鋼圍堰施工方案

有關人員在綜合考量現(xiàn)場地質(zhì)、水文資料和施工條件之后，對比各項方案，對17 和18#主墩運用先堰后柱的方式進行深水樁基以及承臺部位的施工。具體的施工流程為：

掃測墩位河床—設計和加工鋼圍堰—水下爆破、開挖承臺基坑—搭設首節(jié)鋼圍堰的拼裝平臺—拼裝首節(jié)鋼圍堰—下水漂浮首節(jié)鋼圍堰—將首節(jié)鋼圍堰的拼裝平臺拆除掉—浮運鋼圍堰到墩位位置—注水下沉首節(jié)鋼圍堰—單塊焊接鋼圍堰—從第二節(jié)開始，重復注水下沉接高—驗收下沉、底腳封堵—簡易鉆孔平臺搭設—吊裝、連接鋼護筒—焊接鋼護筒的承重橫梁—鋼圍堰水下混凝土封底—刃腳隔艙混凝土的灌注—樁基施工—鉆孔平臺拆除—拆除鋼護筒—破除樁頭、清理圍堰內(nèi)基坑—承臺施工—確保墩身出水—工作平臺恢復—完成上部結(jié)構(gòu)后，以水下切割的方式將鋼圍堰拆除。

2.2 鋼圍堰結(jié)構(gòu)的施工優(yōu)化技術

深水基礎雙壁鋼圍堰施工的關鍵，便是鋼圍堰的結(jié)構(gòu)設計技術[1]。對于雙壁鋼圍堰而言，其作用主要是：①成為承臺施工的擋水架構(gòu)；②支撐鉆孔平臺。其承受荷載囊括了：鉆孔平臺豎向力、水流的沖擊力以及水頭的壓力。

設計優(yōu)化方案：設計時需要對通航的安全加以綜合考慮，盡可能地使水下基坑爆破方量得以減少，以便使承臺模板的投入降低，促進鉆孔樁的施工更順利，按照承臺的尺寸設計使用矩形雙壁鋼圍堰展開施工。鋼圍堰的平面尺寸要比承臺的每個邊長0.25m，其壁厚1.5m；承臺基坑的爆破尺寸呈方形，同時基坑底比圍堰外壁的每條邊長1m，并且根據(jù)5：1 比例展開放坡開挖操作，其爆破的厚度設計為5.5m，封底混凝土的厚度為2.5m。把鋼圍堰的內(nèi)壁當作承臺模板來澆筑混凝土，此外鉆孔平臺的面積為785m2。

2.3 雙壁鋼圍堰施工關鍵技術

2.3.1 加工、運輸鋼圍堰

加工鋼圍堰時，一般需要保持焊接場所有2000m2的面積，確保有約300kW 的動力電。為了便于運輸，不要使鋼圍堰擁有過大的分塊，其擁有4m 的最大高度，6.375m 的最大長度，不超過10t 的重量；鋼材選用Q235 鋼，以便保持其化學成分、機械性能。為了確保焊接過程中的焊接質(zhì)量與尺寸，應按照分塊的實際狀況，優(yōu)先使用100×100mm角鋼對胎架進行焊接，隨后對鋼圍堰的塊件進行焊接。

加工流程主要為：進行下料—對水平桁架角鋼、平刃腳防水板進行壓制—根據(jù)劃分單元對水平桁架分榀進行制作—根據(jù)單元對骨架進行組拼—按照節(jié)組對骨架進行拼接—對骨架進行校正、檢查—對外壁、內(nèi)壁板進行圍焊—對焊縫質(zhì)量進行檢查，需要時進行補焊，并且做水密試驗—對錨環(huán)、吊耳進行焊制—檢查、驗收成品—吊運接高。

2.3.2 搭設拼裝平臺

按照設計方案搭設Φ630 ×10mm 的鋼管柱72 根，而下沉鋼管樁選用浮吊與振動錘配合的方式展開施工。對鋼管柱進行起吊，并且在測量人員控制之下對其進行更為精準的定位。在此過程中，需要對樁位進行持續(xù)監(jiān)測，及時糾正偏差。隨后，將承重梁、聯(lián)結(jié)系設置在鋼管柱之上。需要注意的是，設置承重梁應該高出現(xiàn)場施工水位的50cm。除此之外，為了便于拼接以及焊接鋼的圍堰施工，應該將木板鋪放于拼裝平臺的承重梁之上，來設置成焊接平臺，并且按照現(xiàn)場實際狀況調(diào)節(jié)施工[2]。

2.3.3 鋼圍堰接高下沉

①對底節(jié)鋼圍堰注水的高度加以計算，進行均勻、分倉注水，直至下沉到頂面超過水面高度1.5m，對限位系統(tǒng)進行安裝，以便確保其平衡。

②將手動葫蘆安在底節(jié)，隨后固定于導向船，避免接高過程中雙壁鋼圍堰出現(xiàn)移動。

③對第二節(jié)進行拼裝時，在焊接每一片的時候需要抽出對應底節(jié)隔艙的水，確保雙壁鋼圍堰保持平衡。

④及時處理接口外、內(nèi)壁板的不吻合位置，確保在接高之后，鋼圍堰不會出現(xiàn)漏水的問題，并且保持圓順、上下處于垂直狀態(tài)，使尺寸需求得到有效滿足。

⑤在進行吊裝接高的過程中，有關人員需要根據(jù)拼裝作業(yè)的進程隨時展開有效調(diào)整，在所有點焊都成型之后，再全面展開焊接。在拼接施焊的過程中，應該優(yōu)先對水平弦板進行焊接，隨后對內(nèi)壁進行焊接，進而對外壁進行焊接，同時確保根據(jù)對稱施焊的相關要求執(zhí)行施焊操作，為了使外壁、內(nèi)壁實現(xiàn)垂直焊透，用碳弧氣刨完全使外壁、內(nèi)壁的封底焊見白，繼而焊兩次對應的焊縫。

結(jié)論：

總之，對于橋梁深水基礎施工來說，雙壁鋼圍堰技術的應用優(yōu)勢較為明顯，其也屬于此項工程最關鍵的技術之一。如今此類工程在施工過程中，一般會將重點放在加工、搭設拼裝和水中下沉等技術上，有關部門在正式開展施工前，必須對相應的施工方案及關鍵技術進行更深層次的掌握，確保施工能夠順利開展。