公路大橋深水區(qū)橋塔墩基礎(chǔ)圍堰法施工方法分析

王李佳

（山西交通控股集團(tuán)有限公司大同高速公路分公司，山西大同 037000）

0 引言

在橋梁工程項(xiàng)目建設(shè)環(huán)節(jié)，河水沖刷會(huì)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重影響，所以承臺(tái)鋼圍堰結(jié)構(gòu)施工非常重要。水下環(huán)境比較復(fù)雜，水流速度會(huì)對(duì)水中承臺(tái)結(jié)構(gòu)造成巨大的影響。由于不同位置上水體的深度有很大差異，應(yīng)用水中承臺(tái)鋼圍堰的結(jié)構(gòu)也會(huì)有所差異，在符合跨河大橋建設(shè)要求的基礎(chǔ)上，降低承臺(tái)圍堰基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的施工成本，具備較高的經(jīng)濟(jì)效益。

1 鋼圍堰施工注意事項(xiàng)

在鋼圍堰現(xiàn)場(chǎng)施工中，加強(qiáng)安全管理和控制，做好結(jié)構(gòu)性能測(cè)試，提升結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保證施工參數(shù)符合橋梁建設(shè)要求。鋼圍堰結(jié)構(gòu)施工之前，按照方案要求，做好現(xiàn)場(chǎng)的細(xì)致分析，掌握水文、地質(zhì)等參數(shù)條件。根據(jù)實(shí)際情況，制訂合理的施工方案，明確施工工藝順序，進(jìn)而可以有效地提升現(xiàn)場(chǎng)施工的總體水平，避免產(chǎn)生嚴(yán)重的危害和影響。對(duì)于鋼圍堰結(jié)構(gòu)施工來(lái)說(shuō)，應(yīng)加強(qiáng)垂直度、平面位置、封底、混凝土標(biāo)高、內(nèi)外水位差、水流速度等控制，做好測(cè)量工作，使用普通光學(xué)測(cè)量?jī)x器等監(jiān)測(cè)、掌握各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息。

2 工程概況

某公路大橋項(xiàng)目的長(zhǎng)度為680m，上部屬于連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)類(lèi)型。兩邊的橋臺(tái)采用重力式橋臺(tái)，按照二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。根據(jù)公路一級(jí)荷載進(jìn)行設(shè)計(jì)，通航達(dá)到Ⅳ級(jí)。根據(jù)10 年一遇設(shè)計(jì)洪水水位，防洪標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇。該項(xiàng)目主橋的1#、2#柱墩承臺(tái)按照整體式設(shè)計(jì)。在橋梁所處的位置上，采用溶蝕、侵蝕巖溶地貌形式。該橋梁要跨越河流，兩岸坡度比較陡，地勢(shì)如果發(fā)生較大的變化，地面標(biāo)高為218～372m，地質(zhì)條件為第四系，植被發(fā)育比較完善，崩塌、滑坡、坍塌災(zāi)害發(fā)生率較低，地質(zhì)條件相對(duì)較少，岸坡穩(wěn)定性比較好。考慮到橋梁基礎(chǔ)施工要求，結(jié)合項(xiàng)目特征，在分析水文地質(zhì)條件、承臺(tái)尺寸相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)1#、2#墩承臺(tái)采用雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)緊湊施工。其中，圍堰的厚度參數(shù)為1.226m，1#圍堰部位水深11m，2#圍堰水深19.8m。對(duì)于該圍堰結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，采取分節(jié)段的施工方式，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)布置和控制措施應(yīng)用。

2.1 圍堰平臺(tái)拼接

圍堰平臺(tái)系統(tǒng)主要包含分配梁系統(tǒng)、連接桿系統(tǒng)、鋼管樁系統(tǒng)以及支撐等系統(tǒng)。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用鋼管樁作為主要的平臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)，達(dá)到結(jié)構(gòu)平臺(tái)的使用效果，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)方案拼裝作業(yè)。首先，將樁基作業(yè)平臺(tái)拆除掉，再應(yīng)用鋼護(hù)筒的中線(xiàn)布置圍堰拼接平臺(tái)。在拼接過(guò)程中，應(yīng)用鋼護(hù)筒支撐結(jié)構(gòu)施工，以免產(chǎn)生嚴(yán)重的危害和影響。

2.2 施工系統(tǒng)布設(shè)

2.2.1 懸吊下沉設(shè)置

在下沉裝置的設(shè)置中，主要組成部分是千斤頂、鋼絞線(xiàn)、分配梁、扁擔(dān)梁等結(jié)構(gòu)。在該系統(tǒng)內(nèi)，各個(gè)部件的作用都非常重要，所以要重視各個(gè)結(jié)構(gòu)部分的分析和控制，尤其是在鋼圍堰吊裝中，選擇合適的吊點(diǎn)，下放鋼筋籠，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工的標(biāo)準(zhǔn)和要求。吊裝、施工現(xiàn)場(chǎng)如圖1、圖2 所示。

圖1 吊裝現(xiàn)場(chǎng)

圖2 施工現(xiàn)場(chǎng)

2.2.2 圍堰下沉拼接

在鋼圍堰結(jié)構(gòu)加工中，采用分塊的方式進(jìn)行，做好各個(gè)結(jié)構(gòu)部分的驗(yàn)收工作，而后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接處理。具體操作環(huán)節(jié)若存在水平或者豎向偏差，應(yīng)進(jìn)行分割處理，確保各個(gè)結(jié)構(gòu)段符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在圍堰拼接的作業(yè)中，焊縫采取滿(mǎn)焊的方式進(jìn)行，間隔1m要設(shè)置加勁板，以達(dá)到結(jié)構(gòu)施工效果的要求[1]。

2.2.3 導(dǎo)向裝置安裝

在圍堰結(jié)構(gòu)施工中，做好導(dǎo)向安裝非常重要。該工程的導(dǎo)向裝置主要采用標(biāo)準(zhǔn)的工字鋼材料制作，同時(shí)在上游段與下游段分別設(shè)置。上游布置3 個(gè)限位器，下游則需要布置4 個(gè)。結(jié)合設(shè)計(jì)方案做好滑軌裝置安裝，通過(guò)軌道讓圍堰精準(zhǔn)下沉，達(dá)到規(guī)范的安裝點(diǎn)。3 個(gè)限位器應(yīng)該布置在滑軌中，預(yù)留2cm 空隙，從而減小摩擦力，使得項(xiàng)目運(yùn)行正常。

2.3 圍堰下沉與著床施工

下沉與著床是整個(gè)鋼圍堰結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵工序，嚴(yán)格執(zhí)行工藝方案進(jìn)行，分段下放、拼裝、支撐施工，確保結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定、安全的標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.1 首節(jié)圍堰下沉

不曾想，蹲地上的權(quán)箏老爸權(quán)頭一抬眼看見(jiàn)何東走了過(guò)來(lái)，“騰”一下站了起來(lái)，還沒(méi)等大家反應(yīng)過(guò)來(lái)，他一個(gè)耳光子扇到何東右臉上：“都是你！”他先下手為強(qiáng)了。

在首節(jié)圍堰拼裝工作結(jié)束后，開(kāi)始進(jìn)行懸吊系統(tǒng)的檢查與驗(yàn)收。應(yīng)用千斤頂把首節(jié)圍堰的結(jié)構(gòu)提升到作業(yè)平臺(tái)上部5cm 的位置上，并且檢查螺紋是否存在損壞的問(wèn)題。首節(jié)鋼圍堰達(dá)到規(guī)定部位，與水面保持平衡，開(kāi)始進(jìn)行滲透檢測(cè)。同時(shí)，還要復(fù)核該結(jié)構(gòu)的尺寸，不會(huì)給后續(xù)結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)造成負(fù)面影響。對(duì)鋼圍堰的安裝高度進(jìn)行控制，超過(guò)水面5m 左右為最佳。為了使各個(gè)結(jié)構(gòu)的連接效果合格，具備較高的整體性，在首節(jié)進(jìn)行混凝土灌注施工后，應(yīng)將其超出水面2m 左右，達(dá)到連續(xù)施工的效果。但是也要注意，鋼圍堰下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高部位后，就要停止下沉。在該環(huán)節(jié)對(duì)刃角進(jìn)行檢查，準(zhǔn)備詳細(xì)資料，掌握現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)信息。在鋼圍堰下沉與著床的環(huán)節(jié)，將相關(guān)結(jié)構(gòu)吊裝到指定位置，而后分別進(jìn)行封底處理[2-3]。該工程在221.6m 標(biāo)高部位設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)的連接孔，倘若水位超過(guò)該規(guī)范值，則需要停止施工。并且在施工期間，安排工作人員對(duì)鋼圍堰進(jìn)行觀測(cè)，查看是否出現(xiàn)變形情況。

2.3.2 其他節(jié)段接高

針對(duì)其他節(jié)段接高操作，需要在河岸上進(jìn)行拼接處理，同時(shí)明確節(jié)點(diǎn)的對(duì)接參數(shù)，而后在第二節(jié)圍堰操作時(shí)，采取吊機(jī)將其運(yùn)輸?shù)讲僮髌脚_(tái)施工。在現(xiàn)場(chǎng)拼接施工中，在外圈的空間中安裝掛籃裝置，作為施工平臺(tái)使用。在現(xiàn)場(chǎng)焊接過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝方案，焊縫位置強(qiáng)度合格，沒(méi)有發(fā)生焊接缺陷等問(wèn)題，且不會(huì)出現(xiàn)滲漏的情況。同時(shí)，在每片圍堰安裝的環(huán)節(jié)，應(yīng)達(dá)到整體平衡的效果，并且應(yīng)將底節(jié)艙內(nèi)的水分抽出，加強(qiáng)隔艙內(nèi)水位的控制。在圍堰上標(biāo)記好高度，第二節(jié)圍堰施工后，即刻下沉著床施工。具體操作時(shí)，采取全站儀進(jìn)行定位，明確鋼圍堰定位參數(shù)，使其達(dá)到整體結(jié)構(gòu)平衡性標(biāo)準(zhǔn)。下沉環(huán)節(jié)達(dá)到垂直度的要求，且現(xiàn)場(chǎng)采取必要的監(jiān)測(cè)措施，減少偏差出現(xiàn)。同時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)還需要做好卷?yè)P(yáng)機(jī)布設(shè)。操作時(shí)，兩側(cè)同時(shí)收緊，從而使下沉、著床的整個(gè)環(huán)節(jié)都能滿(mǎn)足平衡性的要求[4-5]。

2.3.3 內(nèi)支撐設(shè)置施工

在內(nèi)支撐施工環(huán)節(jié)，在圍堰上部結(jié)構(gòu)距離大概1m的位置布設(shè)支撐體系，主要組成結(jié)構(gòu)為支撐鋼管。在底部應(yīng)布置牛腿，通常應(yīng)用30cm 工字鋼制作，與圍堰采取焊接方式連接，形成整體結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)節(jié)，確保內(nèi)支撐與圍堰軸線(xiàn)對(duì)正，沒(méi)有偏壓的問(wèn)題，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)施工的安全性和穩(wěn)定性。

2.4 封底混凝土施工

2.4.1 材料控制

由于深水區(qū)域作業(yè)對(duì)于混凝土的流動(dòng)性要求非常高，該工程混凝土坍落度設(shè)定為20cm，砂率為45%左右，各方面性能符合標(biāo)準(zhǔn)。在封閉操作前，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)沖刷的情況展開(kāi)檢查，確保各方面的施工參數(shù)符合項(xiàng)目需求。

2.4.2 施工前期處理

對(duì)于該橋梁項(xiàng)目的實(shí)施中，1#墩下部標(biāo)高部位上，由潛水員進(jìn)入內(nèi)部查看，了解水下地形條件，并進(jìn)行縫隙的封堵處理，然后開(kāi)展清淤作業(yè)。2#墩應(yīng)用拋石法開(kāi)展作業(yè)，進(jìn)行底層封閉施工，符合設(shè)計(jì)標(biāo)高要求。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工各個(gè)環(huán)節(jié)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)掌握底部與河床的情況，消除間隙，使整體結(jié)構(gòu)澆筑施工合格。

在該環(huán)節(jié)施工時(shí)，需要布設(shè)施工平臺(tái)，同時(shí)按照方案設(shè)計(jì)要求安裝導(dǎo)管。該工程設(shè)置22 個(gè)施工點(diǎn)，并且以5 根導(dǎo)管作為一組進(jìn)行作業(yè)。在具體的布置中，遵循如下原則進(jìn)行：一是半徑按照5m 進(jìn)行布置，每個(gè)部位的澆筑作業(yè)都能順利進(jìn)行，以免產(chǎn)生嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷問(wèn)題。二是導(dǎo)管的設(shè)置要位于鋼圍堰的外側(cè)進(jìn)行并列部署，提升混凝土的防滲性能。三是對(duì)導(dǎo)管和外壁進(jìn)行控制，保證混凝土材料的流動(dòng)性合格，以免造成施工效果不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題。

在封底混凝土的澆筑作業(yè)中，按照從周邊向中間的順序進(jìn)行，下游設(shè)置5 個(gè)導(dǎo)管進(jìn)行澆筑作業(yè)，并且連續(xù)性澆筑施工，實(shí)施結(jié)構(gòu)封底作業(yè)。施工期間，針對(duì)導(dǎo)管不能延伸到指定位置區(qū)域，采取補(bǔ)充澆筑方式進(jìn)行處理。此外，在相同導(dǎo)管澆筑期間，需要做好澆筑時(shí)間的控制，間隔時(shí)間在0.5h 以?xún)?nèi)，達(dá)到結(jié)構(gòu)的整體性標(biāo)準(zhǔn)[6]。

2.5 雙壁鋼圍堰拆除

2.5.1 雙壁鋼圍堰水上切割

對(duì)于該工程項(xiàng)目施工來(lái)說(shuō)，雙壁鋼圍堰承臺(tái)標(biāo)高以下不拆除作業(yè)，使承臺(tái)結(jié)構(gòu)的整體性合格，具備較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，其他部分則應(yīng)該在冬季枯水期拆除。在圍堰結(jié)構(gòu)的拆除中，每層分為16 個(gè)單元箱體分解處理，單個(gè)結(jié)構(gòu)重量在10t 左右。在切割階段，為提升安全性，主要用分層拆除方法進(jìn)行，以氧氣乙炔進(jìn)行鋼筋切割。

2.5.2 圍堰起吊

起吊作業(yè)開(kāi)始之前，應(yīng)做好鋼圍堰平衡性檢測(cè)，防止發(fā)生傾覆的情況。吊點(diǎn)的布置應(yīng)該采取對(duì)稱(chēng)的方式進(jìn)行，最后一個(gè)結(jié)構(gòu)拆除后，起吊完成時(shí)，由潛水員拔出螺栓。在現(xiàn)場(chǎng)起吊作業(yè)中，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查工作，確保周邊人員安全，不會(huì)發(fā)生安全事故。在現(xiàn)場(chǎng)施工中，對(duì)受力點(diǎn)進(jìn)行檢查，一旦存在任何問(wèn)題，要立即停止施工，并進(jìn)行調(diào)整，使項(xiàng)目施工可以順利完成。將起吊結(jié)束的鋼圍堰，平穩(wěn)地放置到平臺(tái)中，然后運(yùn)輸?shù)桨渡蟍7]。

3 變形監(jiān)測(cè)作業(yè)流程

3.1 變形監(jiān)測(cè)設(shè)備

在變形監(jiān)測(cè)開(kāi)始前，先準(zhǔn)備好監(jiān)測(cè)設(shè)備，主要包含全站儀、鋼卷尺等設(shè)備，確保在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成監(jiān)測(cè)工作，掌握現(xiàn)場(chǎng)的變形數(shù)據(jù)信息。監(jiān)測(cè)人員掌握操作的方法，了解現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，并且做好現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)參數(shù)記錄工作，如荷載、水位、溫度、降水等，為變形結(jié)果的分析和控制提供基礎(chǔ)。

3.2 變形監(jiān)測(cè)外業(yè)數(shù)據(jù)采集

在該工程變形監(jiān)測(cè)的環(huán)節(jié)，每次監(jiān)測(cè)選擇J1 點(diǎn)、后視點(diǎn)J2 點(diǎn)、校核點(diǎn)J3 點(diǎn)，每次固定監(jiān)測(cè)人員，執(zhí)行操作規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以免因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而出現(xiàn)誤差過(guò)大的情況。全站儀在監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，選取最高儀器點(diǎn)位，測(cè)量3 次儀器的高度平均值減去1mm 為儀器高。通過(guò)全站儀掌握現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均計(jì)算坐標(biāo)參數(shù)，并通過(guò)數(shù)據(jù)記錄形成三維坐標(biāo)信息，在相應(yīng)編號(hào)上記錄監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，固定人員、設(shè)備、測(cè)量方法，消除任何操作上的誤差，保持相同的測(cè)量條件，提高外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性，具備較高的利用價(jià)值[8]。

在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，嚴(yán)格控制工作頻率，基坑支護(hù)施工階段，每天1 次；支護(hù)施工后，每2 天1 次，連續(xù)監(jiān)測(cè)30 天；后期每3 天1 次。監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)如果遇到下述情況，應(yīng)增加頻率，通常為每天3 次：其一，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超出設(shè)定的預(yù)警值；其二，數(shù)據(jù)變化比較劇烈或者速度增大；其三，上游水電站放水期或者放水后；其四，洪水期或者洪水后；其五，鋼板樁、內(nèi)支撐存在變形的情況。

3.3 變形監(jiān)測(cè)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

在外業(yè)測(cè)量各項(xiàng)數(shù)據(jù)之后，將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)絻?nèi)業(yè)設(shè)備中。組織人員對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，填寫(xiě)在監(jiān)測(cè)表與垂直位移監(jiān)測(cè)表內(nèi)，計(jì)算每日的變形速率以及累計(jì)變化的數(shù)據(jù)，從而獲得相關(guān)的信息。

在該橋梁項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，各項(xiàng)數(shù)據(jù)都沒(méi)有超過(guò)預(yù)警參數(shù)值。每次監(jiān)測(cè)工作完成后，都要立即處理相關(guān)數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，或者存在影響結(jié)構(gòu)性能和質(zhì)量的因素，應(yīng)及時(shí)采取修正處理措施，上報(bào)相關(guān)機(jī)構(gòu)和人員，解決數(shù)據(jù)存在的偏差和問(wèn)題，避免產(chǎn)生嚴(yán)重危害。

4 結(jié)語(yǔ)

該工程采用圍堰法進(jìn)行施工，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，各方面的參數(shù)滿(mǎn)足建設(shè)要求?；诠こ藤|(zhì)量與安全層面分析，在類(lèi)似工程建設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)橋梁塔墩基礎(chǔ)圍堰技術(shù)選擇，并且做好技術(shù)的應(yīng)用控制與現(xiàn)場(chǎng)管理，為橋梁項(xiàng)目建設(shè)提供基礎(chǔ)保障。