公路橋梁承臺(tái)雙壁鋼圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)

栗 歡

（保定交通建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，河北保定 071000）

0 引言

雙壁鋼圍堰施工技術(shù)是一種新的施工技術(shù)，主要是利用鋼護(hù)筒、鋼板樁、導(dǎo)架等形成鋼圍堰，然后通過(guò)導(dǎo)管法下放鋼管樁和鋼護(hù)筒，從而形成鋼圍堰的方法[1]。雙壁鋼圍堰主要適用于水中墩臺(tái)的施工，在水深較大的情況下，也可以作為圍堰來(lái)使用。雙壁鋼圍堰施工具備工藝簡(jiǎn)單、質(zhì)量易控制等特點(diǎn)[2]。但在復(fù)雜的施工條件下，對(duì)于施工細(xì)節(jié)的把握也至關(guān)重要，因此，對(duì)橋梁承臺(tái)進(jìn)行雙壁鋼圍堰施工技術(shù)和質(zhì)量控制分析具有重要的意義。

1 工程概況

某大橋?yàn)檫B續(xù)剛構(gòu)箱梁結(jié)構(gòu)，公路等級(jí)為二級(jí)，通航等級(jí)為Ⅳ級(jí)，總長(zhǎng)370 m，上部結(jié)構(gòu)采用（90+160+90）m 剛構(gòu)箱梁+（1×30 ）mT 梁，兩側(cè)為重力式橋臺(tái)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇，1#、2#的主墩承臺(tái)采用整體式結(jié)構(gòu)。該項(xiàng)目結(jié)合工程主橋承臺(tái)特點(diǎn)，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)施工條件、水文特征、地質(zhì)狀況，擬定非洪水期施工，選用雙壁鋼圍堰工藝進(jìn)行1#、2#主墩承臺(tái)施工。主墩圍堰厚度為1.3 m，1#墩和2#墩最大圍堰水深分別為11 m 和20 m，封底混凝土厚度分別為2 m 和4 m，倉(cāng)內(nèi)混凝土灌注誤差±5 m。1#墩圍堰和2#墩圍堰長(zhǎng)度分別為（6+6+3）m=15 m和（6+6+6+6）m=24 m。橋墩圍堰的整體布置如圖1所示。

圖1 橋墩圍堰總體布置

2 雙壁鋼圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)

2.1 施工準(zhǔn)備

2.1.1 測(cè)量放樣

在鋼圍堰安裝前，要根據(jù)設(shè)計(jì)要求、現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況以及施工現(xiàn)場(chǎng)的具體條件進(jìn)行鋼圍堰的測(cè)量放線工作，然后進(jìn)行鋼圍堰的定位。首先要按照設(shè)計(jì)要求來(lái)確定鋼圍堰的軸線和高程，然后再根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行測(cè)量放線工作[3]。在確定好鋼圍堰的軸線和高程后，將鋼圍堰的平面位置放出來(lái)，同時(shí)，還要將鋼圍堰頂部標(biāo)高以及底部標(biāo)高都放出來(lái)。在雙壁鋼圍堰安裝前，要對(duì)鋼護(hù)筒進(jìn)行測(cè)量放線工作，以確保鋼護(hù)筒能夠與設(shè)計(jì)要求相符合。同時(shí)，還要對(duì)鋼護(hù)筒與鋼板樁之間的距離進(jìn)行測(cè)量工作，以確保兩者之間不會(huì)發(fā)生位移。

2.1.2 鋼圍堰定位

鋼護(hù)筒與圍堰之間采用鋼絲繩連接，以確保其能夠在水中自由漂浮。同時(shí)，還要確保其能夠滿足鋼圍堰的剛度、強(qiáng)度等要求[4]。另外，還要根據(jù)設(shè)計(jì)要求來(lái)進(jìn)行鋼圍堰的定位和調(diào)平工作。在鋼圍堰定位過(guò)程中，要注意以下4 點(diǎn)：①當(dāng)鋼圍堰安裝完畢后，要對(duì)其進(jìn)行復(fù)核檢查；②在進(jìn)行圍堰定位時(shí)，要保證承臺(tái)、墩位和護(hù)筒中心線重合；③在進(jìn)行圍堰調(diào)平工作時(shí)，要保證鋼護(hù)筒的水平度；④在鋼圍堰定位過(guò)程中，要保證鋼圍堰的平面位置、高程以及平面位置等與設(shè)計(jì)圖紙相符。在實(shí)際施工中，也可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整鋼圍堰的平面位置和高程。

2.1.3 鋼護(hù)筒的加工制作

該項(xiàng)目采用永久性鋼護(hù)筒，在進(jìn)行鋼護(hù)筒分節(jié)時(shí)，要先將各節(jié)鋼板樁焊接完成，并進(jìn)行焊接檢驗(yàn)。然后根據(jù)圖紙要求進(jìn)行加工制作，并進(jìn)行校核。在進(jìn)行鋼護(hù)筒的加工制作時(shí)，要嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求以及實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行加工制作。同時(shí)，還要保證鋼護(hù)筒的焊接質(zhì)量，焊接時(shí)要保證鋼板樁的垂直度和平整度滿足要求[5]。

2.1.4 圍堰工作平臺(tái)拼接及材料要求

工作平臺(tái)包括分配梁、連接桿、鋼管樁等，工作平臺(tái)采用現(xiàn)場(chǎng)拼接。鋼管樁直徑為12 mm，長(zhǎng)12 m，分配梁尺寸型號(hào)2HM 588 mm×300 mm。項(xiàng)目施工嚴(yán)格執(zhí)行圖紙要求，將樁基作業(yè)平臺(tái)拆除，在中線位置借助鋼護(hù)筒設(shè)置拼裝平臺(tái)，借助工字鋼和鋼護(hù)筒完成圍堰拼裝平臺(tái)的基礎(chǔ)連接和支撐。

2.2 圍堰懸吊下沉裝置及導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)置

2.2.1 懸吊下沉裝置技術(shù)要點(diǎn)

下沉裝置由千斤頂、扁擔(dān)梁、鋼絞絲等構(gòu)成，分配梁鋼板型號(hào)為800 mm×25 mm，千斤頂為穿心式液壓千斤頂。吊裝需由經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員操作，嚴(yán)格遵循施工參數(shù)要求，以千斤頂將圍堰轉(zhuǎn)移至指定位置。

2.2.2 圍堰下沉拼接技術(shù)要點(diǎn)

分段加工后驗(yàn)收，并將鋼圍堰轉(zhuǎn)移至施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝。在鋼圍堰現(xiàn)場(chǎng)拼裝的過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)水平方向或垂直方向誤差，采用切割方式確保誤差段符合設(shè)計(jì)要求，焊接時(shí)，需采用滿焊工藝進(jìn)行施工，并間隔1 m 加焊加勁板。

2.2.3 導(dǎo)向裝置技術(shù)要點(diǎn)

以I22b 工字鋼和16#槽鋼進(jìn)行圍堰導(dǎo)向裝置的組裝，并于圍堰上游設(shè)置4 個(gè)限位器，下游設(shè)置3 個(gè)限位器，上游護(hù)筒方向利用滑輪設(shè)備與水流的共同作用將其下沉至固定位置。對(duì)應(yīng)的限位器上設(shè)置滑動(dòng)軌道并預(yù)留3 cm 孔隙，確保導(dǎo)向施工順利完成。

2.3 圍堰下沉與著床的施工關(guān)鍵技術(shù)

鋼圍堰施工中下沉和著床是關(guān)鍵工序，合理控制工藝參數(shù)，準(zhǔn)確調(diào)節(jié)下放指標(biāo)和內(nèi)支撐參數(shù)，提高工程安全性。

2.3.1 首節(jié)圍堰的下沉施工

完成首節(jié)圍堰安裝，驗(yàn)收懸吊系統(tǒng)。借助千斤頂將首節(jié)圍堰吊裝轉(zhuǎn)移到拼裝平臺(tái)5 cm 區(qū)域，并觀察螺紋鋼的受力狀況。首節(jié)鋼圍堰與水面齊平后，檢查圍堰滲漏性情況，并復(fù)核首節(jié)鋼圍堰尺寸是否達(dá)標(biāo)，確定其定位是否準(zhǔn)確，以為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)。為便于后續(xù)施工安裝，需保持鋼圍堰高出水面5 m，并在首節(jié)鋼圍堰灌注混凝土后，使其高出水面2 m。下沉過(guò)程中，鋼圍堰達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后停止下沉，詳細(xì)檢查刃腳并做好記錄，留檔備案。下沉鋼圍堰至指定位置完成封底。該項(xiàng)目標(biāo)高226.1 m 處設(shè)置連接孔。水位超出圍堰位置后停止施工。施工中核查有無(wú)變形，確保各項(xiàng)指標(biāo)合規(guī)。為了使鋼圍堰在下放過(guò)程中保持垂直度，整個(gè)下放過(guò)程必須使每臺(tái)千斤頂帶荷載50～100 t。圍堰在著床之前，呈懸浮狀態(tài)，此階段的圍堰下沉較容易，只要向井壁內(nèi)灌水，克服水的浮力，圍堰即可平衡下沉。在向井壁內(nèi)灌水時(shí)，應(yīng)遵循對(duì)稱加載的原則，對(duì)稱的隔艙，同時(shí)灌水，且流量一致，以防圍堰傾斜。雙壁艙加水下沉，布置6 臺(tái)20 m 揚(yáng)程潛水泵，在加水過(guò)程中觀察油頂壓力變化，當(dāng)油頂達(dá)到100 t 荷載時(shí)，開始松頂下沉；當(dāng)油項(xiàng)壓力接近50 t 荷載時(shí)，停止下放，繼續(xù)加水[6]。

2.3.2 其他節(jié)段接高施工

安裝首節(jié)圍堰后，標(biāo)記后續(xù)節(jié)段，第二節(jié)圍堰轉(zhuǎn)移到拼接平臺(tái)進(jìn)行安裝，采用掛籃內(nèi)外壁工作平臺(tái)完成相關(guān)操作，搭建施工垂直梯。焊接需保障密實(shí)度，避免滲漏，圍堰安裝時(shí)需交錯(cuò)進(jìn)行，以保持整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。施工過(guò)程中需將底節(jié)艙水抽出，并嚴(yán)格控制艙內(nèi)水位，對(duì)圍堰水位做好標(biāo)注和記錄。施工完畢后，繼續(xù)進(jìn)行圍堰下沉和著床，標(biāo)記好具體位置并精準(zhǔn)測(cè)繪。施工中需確保持平衡，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)下沉作業(yè)指標(biāo)，確保作業(yè)質(zhì)量，防止出現(xiàn)偏沉。利用定位平臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)將不同節(jié)段圍堰連接，確保施工過(guò)程中兩個(gè)節(jié)段同時(shí)收緊，以維持整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并保障兩個(gè)節(jié)段同步下沉、著床[7]。

2.3.3 內(nèi)支撐設(shè)置施工

接高工序完工后需在圍堰上部1 m 處進(jìn)行內(nèi)支撐的安裝。內(nèi)支撐鋼管底部位置設(shè)置30 cm 工字鋼組成的牛腿，并將其與圍堰牢固焊接在一起。施工中需確保內(nèi)支撐與圍堰軸線水平相一致，避免出現(xiàn)偏壓影響整體結(jié)構(gòu)，確保施工順利進(jìn)行。

2.4 封底混凝土施工

2.4.1 材料要求

封底混凝土是雙壁鋼圍堰施工技術(shù)中的重要工藝環(huán)節(jié)。為保證封底混凝土具有良好的和易性，在施工前要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)采用的是坍落度為8 cm、坍落度損失值不大于25 mm、含砂率為35%的配合比。另外，可以在配制封底混凝土?xí)r加入一定量的緩凝劑和減水劑，提高混凝土的性能?；炷练忾]前，需認(rèn)真核對(duì)沖刷狀況，并確保刃腳縫隙無(wú)滲漏[8]。

2.4.2 封底前的基礎(chǔ)處理

該項(xiàng)目施工中，1#墩下沉至標(biāo)高前，須由專業(yè)潛水員下沉，進(jìn)行水下情況的詳細(xì)核查，并完成混凝土縫隙的封堵，確保施工工藝指標(biāo)合規(guī)。封堵完成之后，需清理淤泥。采用拋石法對(duì)2#墩施工并進(jìn)行底層封閉，確保其達(dá)到預(yù)計(jì)高度值，并在觀測(cè)中確保河床與圍堰底部之間密切結(jié)合無(wú)縫隙，避免影響后續(xù)混凝土澆筑環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量。

2.4.3 導(dǎo)管安裝

成功搭建施工平臺(tái)后，布設(shè)水下混凝土導(dǎo)管。導(dǎo)管安裝是雙壁鋼圍堰施工的關(guān)鍵工序之一。在導(dǎo)管安裝完成后，要對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。同時(shí)，還要對(duì)導(dǎo)管的內(nèi)外漏情況、彎曲情況以及接頭是否緊密等進(jìn)行檢驗(yàn)。同時(shí)，還要保證導(dǎo)管的焊接質(zhì)量，保證其不漏水、不漏漿、不漏泥等。該項(xiàng)目共計(jì)混凝土導(dǎo)管22 個(gè)，每組導(dǎo)管有5 根?；静荚O(shè)原則如下：

（1）布設(shè)半徑約5 m，水下混凝土澆筑中需確保導(dǎo)管全部覆蓋。

（2）為提高防滲效果，需于鋼圍堰內(nèi)外壁均勻布設(shè)導(dǎo)管，并以混凝土嚴(yán)密澆筑。

（3）合理控制布設(shè)導(dǎo)管與鋼圍堰外壁間距，以混凝土可自由流動(dòng)為宜，確保其可充分固結(jié)。

2.4.4 封底混凝土的澆筑

封底混凝土澆筑采取四周向中間澆筑的方式進(jìn)行，具體情況如下：

（1）完成下游導(dǎo)管的布設(shè)施工，下游導(dǎo)管共5 個(gè)。

（2）連續(xù)完成混凝土封底，如在封閉施工環(huán)節(jié)存在未顧及導(dǎo)管的現(xiàn)象，可采取連續(xù)澆筑的方案進(jìn)行補(bǔ)充，需于施工中核對(duì)工程詳情，確保每根導(dǎo)管施工時(shí)間的間隔小于0.5 h。

2.5 雙壁鋼圍堰拆除

2.5.1 雙壁鋼圍堰水上切割

結(jié)合工程實(shí)踐，該項(xiàng)目未拆除承臺(tái)頂面標(biāo)高下雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)，待枯水期完成剩余部分的拆除工作。按照拼裝結(jié)構(gòu)將每層圍堰分為16 個(gè)單元箱并逐個(gè)分解，每部分單元箱體重約10 t，采用逐層拆除的方案。為消除安全隱患，施工中使用氧氣乙炔切割，摒棄傳統(tǒng)吊裝方案減少施工風(fēng)險(xiǎn)。圍堰燒割成上下兩半節(jié)時(shí)，上節(jié)圍堰受到水流沖擊向下游移動(dòng)，而且在圍堰斷開的一瞬間突然移動(dòng)。為了使?jié)撍畣T安全施工，可以在燒割線上下各焊一個(gè)連接件，其間以倒插螺桿連接，并能夠承受水平力。

2.5.2 圍堰起吊

起吊工程中需重點(diǎn)控制參數(shù)，吊裝環(huán)節(jié)尤其注重鋼圍堰平衡，防止出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性傾覆。吊裝需保持吊點(diǎn)位置對(duì)稱，最后單元吊裝后，潛水員及時(shí)查看水下情況并將固定螺栓取出。吊裝作業(yè)中，現(xiàn)場(chǎng)需由專業(yè)人員進(jìn)行觀察，確保施工順利并保障周圍人員安全。施工過(guò)程中需嚴(yán)密觀測(cè)受力點(diǎn)狀況，如果發(fā)現(xiàn)突發(fā)狀況，及時(shí)停止施工并妥善處置，調(diào)整完畢后方可繼續(xù)。起吊后，需將圍堰平緩置于平臺(tái)上并轉(zhuǎn)運(yùn)到岸邊。

3 結(jié)論

以某連續(xù)鋼構(gòu)箱梁、T 梁組合整體式主墩臺(tái)鋼圍堰項(xiàng)目施工為例，對(duì)導(dǎo)向裝置控制、圍堰懸吊分節(jié)拼裝、分階段拼裝、內(nèi)支撐設(shè)置、首節(jié)下沉著床、封底混凝土等關(guān)鍵施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和分析，得出以下結(jié)論：

（1）導(dǎo)向滑輪與懸吊拼接技術(shù)，相較現(xiàn)有方案，能有效減少拼接時(shí)間，提高施工過(guò)程抵抗水流沖擊的能力，降低對(duì)工人的依賴度，實(shí)現(xiàn)了施工精度、施工效率的雙重提升，工程穩(wěn)定性明顯改善。

（2）按照先樁后堰的順序進(jìn)行施工，鉆孔施工環(huán)節(jié)，需在施工平臺(tái)上安裝雙壁鋼圍堰，通過(guò)對(duì)施工工藝參數(shù)及關(guān)鍵指標(biāo)的精準(zhǔn)控制，以提高結(jié)構(gòu)整體安全性。

（3）智能化監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)圍堰水下作業(yè)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)掌握水下混凝土封底、圍堰分節(jié)拼裝工序詳情，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水文環(huán)境、土質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素并發(fā)出預(yù)警，針對(duì)不穩(wěn)定性因素加強(qiáng)處置，項(xiàng)目施工效果好，橋梁主墩承臺(tái)施工質(zhì)量突出，竣工驗(yàn)收合格。