中交东北投资有限公司 辽宁 沈阳 110179
摘要：桥梁深水基础的施工一直是建造桥梁的重点和难点,特别是受地质、水文、建设环境及桥梁建造装备等因素的影响,不同地域、不同工程的深水基础施工难度各不相同,很大程度上深水基础施工的成败是决定桥梁施工能否如期完成的关键。本文对大跨度铁路桥梁深水基础围堰施工方案进行了比较分析。
关键词：大跨度 铁路桥梁 深水基础 围堰施工方案 比较
1、深水基础围堰施工
围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施，修建的临时性围护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物。一般主要用于水工建筑中，除作为正式建筑物的一部分外，围堰一般在用完后拆除。围堰高度高于施工期内可能出现的最高水位。在桥梁基础施工中，当桥梁墩、台基础位于地表水位以下时，根据当地材料修筑成各种形式的土堰；在水较深且流速较大的河流可采用木板桩或钢板桩（单层或双层）围堰，目前多使用双层薄壁钢围堰。围堰的作用既可以防水、围水，又可以支撑基坑的坑壁。
2、深水基础围堰的要求及作用
2.1围堰的要求
2.1.1结构上要求稳定、防渗、抗冲和强度
2.1.2施工上构造简单，便于施工、维修、撤除方便
2.1.3布置上使水流平顺，不发生局部冲刷
2.1.4围堰接头、与安珀联接处要可靠，避免因集中渗漏等破坏作用引起的围堰失事
2.1.5经济合理
2.2深水基础围堰的主要作用
在桥梁基础施工中，当桥梁墩、台基础位于地表水位以下时，根据当地材料修筑成各种形式的土堰；在水较深且流速较大的河流可采用木板桩或钢板桩（单层或双层）围堰，目前多使用双层薄壁钢围堰。围堰的作用既可以防水、围水，又可以支撑基坑的坑壁。
3、大跨度铁路桥梁深水基础围堰施工方案比较
3.1围堰
用土堆筑成梯形截面的土堤，迎水面的边坡不宜陡于1:2（竖横比，下同）,基坑侧边坡不宜陡于1:1.5,通常用砂质粘土填筑。土围堰仅适用于浅水、流速缓慢及围堰底为不透水土层处。为防止迎水面边坡受冲刷，常用片石、草皮或草袋填土围护。在产石地区还可做堆石围堰，但外坡用土层盖面，以防渗漏水。
3.1.1土石围堰
土石围堰由土石填筑而成，多用作上下游横向围堰，它能充分利用当地材料，对基础适应性强，施工工艺简单。按基坑是否允许淹没分：过水围堰、不过水围堰。一般多用于不过水围堰，如用于过水围堰，允许汛期过水，应予以妥善保护，需要做好溢流面，围堰下游基础和两岸接头的防冲保护。土石围堰的防渗结构形式有土质心墙和斜墙、混凝土心墙和斜墙、钢板桩心墙及其他防渗心墙结构。
3.1.2草土围堰
草土围堰是用一层草一层土再一层草一层土在水中逐渐堆筑形成的挡水结构，为我国传统的河工技术。其下层的草土体靠上层草土体的重量，使之逐步下沉并稳定，堰体边坡很小，甚至可以没有边坡(俗称收分)。其基本断面是矩形，断面宽度是依据水深和施工时上游壅水高度及基坑施工场地要求来确定，据各地实践经验，断面宽为水深的2．7～3．3倍。流沙基础和采用机械化施工，断面宽度应适当的加大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于草土体的沉陷较大，这必须留备足够的起高，一般超高为设计堰高的8%～l0%。
3.2木板桩围堰
深度不大，面积较小的基坑可采用木板桩围堰。为了防渗漏，板桩间应有榫槽相接。当水不深时,可用单层木板桩,内部加支撑以平衡外部压力。水较深时，可用双壁木板桩，双壁之间用铁拉条或横木拉紧，中间填土。其高度通常不超过6～7米。
3.2.1木笼围堰
在河床不能打桩、流速较大，同时盛产木材和石料的地区，可用木笼做围堰的堰壁。最常用的形式是用方木做成透空式木笼，迎水面设多层木板防水，就位后，在笼内填石。为减少与河床接触处的漏水，一般用麻袋盛土或混凝土堆置在木笼堰壁外侧。近代也有用钢筋混凝土预制构件装配的笼式围堰。
3.2.2钢板桩围堰
是最常用的一种板桩围堰。钢板桩是带有锁口的一种型钢,其截面有直板形、槽形及Z形（图1）等,有各种大小尺寸及联锁形式。常见的有拉尔森式，拉克万纳式等。其优点为：强度高，容易打入坚硬土层；可在深水中施工，防水性能好；能按需要组成各种外形的围堰，并可多次重复使用，因此，它的用途广泛。在桥梁施工中常用于沉井顶的围堰，管柱基础、桩基础及明挖基础的围堰等。这些围堰多采用单壁封闭式围堰内有纵横向支撑，必要时加斜支撑成为一个围笼。如中国南京长江桥的管柱基础，曾使用钢板桩圆形围堰，其直径21.9米，钢板桩长36米，待水下混凝土封底达到强度要求后，抽水筑承台及墩身，抽水设计深度达20米。在水工建筑中，一般施工面积很大，则常用以做成构体围堰。它系由许多互相连接的单体所构成，每个单体又由许多钢板桩组成，单体中间用土填实。围堰所围护的范围很大，不能用支撑支持堰壁，因此每个单体都能独自抵抗倾覆、滑动和防止联锁处的拉裂。常用的有圆形及隔壁形等形式。
钢板桩围堰一般采用单壁的矩形、圆形等结构形式，内部根据水位情况设置支撑，该围堰因为是重复使用，因此，一般没有封底混凝土；它是一种施工简单、快捷、成本较低的围堰形式。但是，该围堰也有其很大的局限性，其一，由于是组拼式结构，整体刚度较小，因此其抗水流及冲刷能力差，不宜于在流速较大的情况下使用；其二，由于其本身强度、刚度局限，在承台较深时，需设置强而密的支撑，对后续的承台及墩身施工干扰很大，因此，不宜于在水位较高的情况下使用；其三，因为要重复使用，不宜灌注封底混凝土，因此，在既要满足底部支撑力，又要满足较小渗流的情况下，对河床提出了较高的要求，因此，不宜在透水性强，承载力小的地层条件下使用。
3.3钢套箱围堰
钢套箱围堰按形状可分为矩形（圆端形）和圆形，其中每种围堰又有单壁、双壁以及单双壁组合式钢围堰。
圆形围堰，由于在水压力作用下，只产生环向轴力，可不设内支撑，因此能够提供足够的施工空间，另外，由于其截面可以导流，因此抗水流能力强，它适用于流速较大的深水河流的低桩承台的施工中。但是，由于承台尺寸一般为矩形，因此，其封底的截面积较大，封底混凝土的量较大。 矩形或圆端形围堰，可按承台的尺寸形状设计，减少了围堰钢壁的用钢量以及封底混凝土的用量。但是由于该围堰需加设内支撑，给后续工程的施工带来诸多不便。另外，其抗水流冲击能力和整体性较差，不宜在流速较大的河流中使用。 单、双壁的构造主要是考虑钢围堰下沉的需要而设计，由于钢围堰重量轻，在需要人土较深的情况下仅靠自重难以下沉，需灌注配重混凝土，因此必须设置双壁结构；如果下沉较浅，借自重可以下沉，可设计为单壁结构；如在满足下沉需要的前提下，又要节省材料，可设计成单、双壁组合式结构。
钢围堰结构形式的确定受多种因素的制约，如水文、地质、起重设备等。平面形状的确定主要受承台平面尺寸的影响以及水深的影响。我们曾做过比较，当承台的平面尺寸长宽比小于1．5时，采用圆形围堰更为合理，但水深大于15m的情况下，若采用矩形围堰，需加设多层内支撑，施工空间难以保证，同时也大大增加了钢材的用量，此时采用圆形围堰更为合理。
3.4钢筋混凝土
或预应力混凝土，板桩围堰，一般在围堰建成后仍需长期保留时才使用。板桩截面两侧用榫槽或钢件连接，桩底部向一面倾斜，便于打入地内，同时易使两相邻桩密合。主要用于港湾码头的驳岸及水工建筑的截水墙等。 钢筋混凝土地下连续墙 ，其法是用特制钻机自地面向下以泥浆护壁钻挖成不连续的孔壁，再钻挖连通成一道连续孔壁，放入钢筋混凝土预制件，再灌以混凝土使之成墙。这种方法应用于城市土建工程中，作为开挖基坑的围堰,可以靠近已有建筑物施工,又可作承重的基础，截面形状不受限制。已应用于水工建筑物如码头、防渗墙及桥梁施工中。
3.5混凝土围堰
一般在河床无覆盖层的岩面，且水压较高处使用。它的主要特点是耐冲刷，安全性大，防透水性好，可以考虑作为永久性结构物的一部分，但施工较困难。一般主要用于水工建筑中，其他土木工程中较少采用。
混凝土围堰施工，其一，首先须在岸上预制，因此在桥位附近需有码头并设有下水滑道；另外，由于其重量较轻，下沉困难，因此，仅适用于河床覆盖层较浅的水中区域；其三，由于需采用水下对接，因此其下沉须配备潜水员协助，对水流较大、较深的水域不宜实施。
4、结束语
深水桥梁低桩承台的围堰形式是多种多样的，每种围堰都有其各自的特点和适用条件，施工中应根据各自桥梁不同的水文、地质、材料以及设备等条件，综合考虑各种因素进行比选，不应死搬硬套，随着深水桥梁建设以及设备的发展，新材料的应用，采用大型低桩承台的结构形式越来越多，其施工技术和围堰形式也必将得到进一步的发展。
参考文献
[1]张雄.蒙华铁路洞庭湖特大桥主桥5#主塔墩深水基础施工技术研究[J].兰州交通大学，甘肃省.
[2]邓远路.大跨度铁路桥梁深水基础施工方案比较[J].大众科技
Popular Science & Technology，2010年06期.
论文作者:温群花
论文发表刊物:《防护工程》2017年第9期
论文发表时间:2017/9/4
标签：围堰论文; 深水论文; 基础论文; 桥梁论文; 混凝土论文; 基坑论文; 结构论文; 《防护工程》2017年第9期论文;