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摘要：双壁钢围堰作为桥梁深水基础施工的临时挡水结构，其处于全桥施工的关键阶段，人们对其在桥梁基础修建过程中的稳定性抱有较大期望。双壁钢围堰一旦在施工及使用过程中出现稳定问题，将会对桥梁基础的修建造成巨大的不良影响，严重的甚至会对施工作业人员带来生命危险。因此，本文针对深水双壁钢围堰施工风险控制进行了研究。
关键词：双壁钢围堰；下放作业；焊缝；混凝土浇筑
佛山市顺德区菊花湾大桥工程起点位于华阳南路一环互通立交，自北向南跨越顺德水道后，经勒流稔海村和扶吕村，终点与港口路相接，路线全长2.129公里。施工过程中受环境影响较大，具有较大的模糊性及不确定性，在承台的施工过程中存在围堰漏水及失稳的现象。通过对该工程的双壁钢围堰施工过程进行风险分析，发现焊缝渗水、围堰着床位置不精确、封底混凝土浇筑质量差是其主要风险源，需要对其分别采取相应的控制措施。
一、制作过程中的风险控制
焊缝渗水的原因主要是由于焊缝质量不符合要求，所以需在制造过程中及时控制围堰结构焊缝的施工质量。造成焊缝质量不符要求的因素有很多，主要有：环境因素、施焊人员因素、制造胎架刚度不足、块件尺寸偏差、施焊位置清污不彻底等，基于此特提出以下几点控制措施：
（1）围堰组拼焊接人员应经熟悉焊接工艺要求，并持有相应的作业资质。
（2）为提高钢围堰的加工精度及提高双壁钢围堰的制作效率，钢围堰的加工场地需设置胎膜作为其加工平台，胎架的设计应考虑施焊的方便及应满足控制焊接变形的需求同时还应满足围堰制作及拼装的刚度及尺寸要求。
（3）在进行焊接作业时，焊接环境的要求为：风力<5、温度≥5℃，湿度≤80%，雨天不能在室外焊接作业，当环境不符合要求时应采取必要保障措施。
（4）在制作围堰前，应对焊接施工工艺进行试验，以确定焊接的工艺及施焊的原则。施焊前应将连接接触面和焊接边缘每边30~50mm范围内的铁锈毛刺、污垢等杂物清理干净，露出钢材金属光泽。由于双壁钢围堰壁板平面尺寸较大，壁板分块制作其焊缝较多，在焊接时应测试焊缝施焊所引起焊接部位的收缩值，采取必要的控制措施控制焊接变形，以期尽量减少因焊接作业所引起的壁板结构变形的累积误差。
（5）焊缝施焊完成后必须进行焊缝质量验收，焊缝的外观不能有裂纹、未熔合、焊瘤、夹渣、未填满弧坑及漏焊等缺陷。同时焊缝应进行渗透实验及超声波探伤。探伤标准如表3.6及表3.7所示，不符合标准的焊缝应铲除重焊。
表3.6 焊缝超声波探伤质量等级
表3.7 焊缝超声波探伤范围和检验等级
（6）双壁钢围堰采用分块制作，各块件通过焊缝连结，由于围堰结构庞大，分块较大，各块件制作的较小误差，组拼后可能形成较大的累积误差，所以围堰组拼完成后需对围堰的制作精度进行验收，验收标准及检验方法见表3.8。
表3.8 钢围堰拼装允许偏差及检验方法
二、下沉及着床过程中的风险控制
双壁钢围堰着床位置不精确是此阶段双壁钢围堰的主要施工风险因素，围堰在下放过程中如果定位没有得到良好的控制，会导致围堰的着床位置达不到设计要求，甚至在下放过程中可能发生倾覆。同时围堰在下沉过程尤其快接近基底时，钢围堰会对水流产生阻碍作用，这种作用在钢围堰四周形成紊乱的漩涡流，在局部位置水流作用形成的剪应力会变大，进一步形成局部冲刷坑，最终会影响双壁钢围堰着床的精度。基于此，对于双壁钢围堰在下沉及着床过程的风通过以下几点措施进行控制，来保证双壁钢围堰的着床精度。
（1）围堰在下放作业前，应及时与气象部门沟通，避免在恶劣环境条件下施工，同时应综合考虑施工环境的影响。
（2）双壁钢围堰在下沉前因仔细测量围堰内外的河床标高，做好记录并绘制出河床等高线图及上、下游剖面图。目的是掌握围堰刃脚范围内河床的高差情况，以便采取措施，防止围堰着床后倾斜过大，造成偏位过大。同时根据河床实测标高情况结合河床等高线图及上、下游剖面图，对河床高程较高部位进行吸泥清淤，对围堰四周高差较大处进行初步整平。
（3）围堰宜采用向隔舱内均匀对称注水的方式下沉，下沉系数不小于1.05。在围堰自悬浮状态下接高时，可利用接高后的桩基钢护筒作为导向桩对围堰进行水平约束，同时增加锚固系统及导向船装置控制围堰在下放过程中的稳定性。可采用GPS定位技术实时监测围堰顶面表高，如若围堰在下放过程中发生偏移，可通过以下方式进行纠偏：在钢围堰刃角上方水平桁架处设置围堰纠偏缆，在刃角下方设置转向滑车与定位平台上的卷扬机连接，通过受拉纠偏缆及操作两侧卷扬机的方式达到纠偏目的；通过抽水机调整隔舱内水位的方式进行纠偏；吸泥下沉时通过刃角处不均匀吸泥的方式进行纠偏；采用在隔舱内灌注不等量混凝土的方式进行纠偏。
（4）围堰在下放即将进入覆盖层时，应在刃角段灌注混凝土，其能增加刃角的刚度同时又能辅助下沉。当围堰刃角接近河床时应暂停注水下放，此时对河床情况进行摸查，若局部冲刷过大。可在上游一定范围内抛一定数量的碎石，同时对围堰进行精准测量后，快速注水入床以减少对河床的冲刷。当围堰在覆盖层下沉困难时可采用反压、射水、抽砂等方式辅助下沉。围堰着床后应对围堰的高程和垂度进行复测，刃角标高应达到设计要求，垂直度偏差不大于H/300（不超过5cm）。围堰顶的标高偏差应控制在30mm以内。
三、封底混凝土浇筑过程中的风险控制
封底混凝土的浇筑是双壁钢围堰施工的重点及难点之一，封底混凝土的浇筑质量对双壁钢围堰使用过程的稳定性具有较大影响，影响封底混凝土的浇筑质量的因素主要有以下几点：
（1）封底混凝土浇筑前，清基不彻底，会导致封底混凝土浇筑完成后，底部发生渗水现象，影响双壁钢围堰的抗浮稳定性。同时在混凝土的浇筑过程中，会在混凝土中形成泥沙夹层，影响封底混凝土的浇筑质量。
（2）桩基护筒表面附着物未得到有效清理，根据第四章的实验可以看出，桩基表面附着物会降低封底混凝土与桩基护筒的有效粘结力，进而影响双壁钢围堰在使用过程中的抗浮稳定性。
（3）封底混凝土采用多导管同步对称浇筑，在浇筑过程中可能发生导管堵塞，致使封底混凝土的厚度不均，达不到设计要求。
针对以上双壁钢围堰在封底混凝土浇筑过程中存在的问题，在实际施工过程中以做好以下几方面的工作：
（1）封底混凝土浇筑前应在实验室应做好混凝土的试配，其塌落度不应小于20mm，扩展度不小于550mm，初凝时间应根据混凝土的浇筑时间确定，一般不小于15小时。混凝土的和易性应满足泵送要求，其流动半径宜不下于5m，砂石规格及级配应严格控制，在混凝土灌注时可加快灌注速度，同时可在首批混凝土中掺入缓凝剂，以延缓混凝土的初凝时间，防止在浇筑过程中发生混凝土堵管事故的发生。
（2）封底混凝土浇筑前，应对围堰基地情况进行摸查，针对不同的情况选取清基设备，目前较为常用的主要有：抓泥斗、空气吸泥机、高压射水龙头。围堰清基时应打开围堰联通阀，保持围堰内外水位一致。同时还必须指派水下作业人员采对钢护筒外壁进行清理，应采用刚刷刷去封底高度范围内的铁锈、附着物，确保封底混凝土与钢护筒间的有效粘结力。
（3）混凝土浇筑过程中设置测点测量，掌握混凝土的流动情况，注意控制混凝土的流动，控制导管的埋深及封底混凝土顶面标高，确保封底混凝土厚度一致，且达到设计要求。同时考虑到混凝土表面会形成一层浮浆层，封底混凝土的实际浇筑标高宜比设计标高多 10cm左右。
四、结语
通过采取以上控制措施后，为保证菊花湾大桥工程在双壁钢围堰施工及使用过程中的安全及稳定性，还应制定专项监控方案对围堰在施工及使用过程中的状态进行实时跟踪监控，如施工过程的监控、使用过程的监控、围堰结构应力预警等，进一步保障菊花湾大桥工程双壁钢围堰施工过程中的稳定性及施工质量，为菊花湾大桥工程双壁钢围堰在使用过程中的稳定性打好基础。
参考文献：
[1]游中建，王武海.深水裸岩河床双壁钢围堰施工技术研究[J].工程技术：引文版.2016（3）：179-181.
[2]吴代生.深水裸岩河床条件下无封底双壁钢围堰的设计问题与施工风险控制[D].重庆交通大学.2016.
论文作者:陈文杰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/18
标签：围堰论文; 混凝土论文; 封底论文; 过程中论文; 河床论文; 着床论文; 作业论文; 《基层建设》2018年第33期论文;