摘要：随着我国的经济在快速的发展，社会在不断的进步，在我国城市交通线路汇合处各式各样立交桥、内陆的各种江河湖泊、海峡及海湾建造的各种类型大跨径桥梁，其深水基础的施工技术正在飞速前进的发展。一直以来，水中施工相对陆地施工难度较大。因此，要说对于桥梁建设者最为关注的课题，依旧是对桥梁深水基础施工关键技术的研究。
关键词：桥梁工程；双壁钢围堰技术；数值模拟；水下承台施工；施工关键技术
引言
我国公路桥梁建设的迅猛发展，跨江河乃至海等大跨径桥梁的建设已经成为桥梁建设的大动脉。因此，深水低桩承台施工的案例也日益增多，目前国内深水低桩承台多采用围堰施工，尤其以双壁钢围堰较为常见。常规钢围堰的施工工艺一般先在陆上加工钢围堰，大型船舶运至施工现场，使用大型起重船配合桁架系统吊装和下放钢围堰，其施工工期长，对起重设备、人员配备及运输设备要求高。另外，常规钢围堰自重较轻，需浇筑大量压舱混凝土进行辅助入泥下沉，从而使得可回收部分钢结构数量减少，造成大量的资源浪费，增加施工成本。并且，常规钢围堰施工完成后，需由专业潜水人员进行水下作业切割钢围堰，并使用大型起重设备对钢围堰进行回收，且钢围堰水下拆除十分困难，风险系数高，拆除成本大、工期长。
1双壁钢围堰的特点
双壁钢围堰主要是由内外壁板、中间水平及竖向桁架连接底部刃角而组成的整体结构。钢围堰周围沿壁板布置一定数量的水平和竖向加劲板，从而保证结构更加稳定。为使内外壁组合成为一个整体，必须用角钢焊接同一平面上的内外弦板。内外壁设置隔仓板，将围堰等分成若干个独立的仓，保证了围堰下水悬浮阶段稳定，沉至河床时能够分仓灌水，以适应围堰的下沉高度及倾斜度。刃角为三角板且向内倾斜，保证围堰在河床中的下沉和固定。其强度、刚度大适用于水深超过5m，复杂的施工环境。双壁钢围堰施工相对于其他深水基础的施工方法，有着安全高效、物力资源丰富和成本低的优点。随着施工工艺在国内的逐步改善，在国内外大深水桥梁基础工程中应用广泛。一般在岸上加工，水上完成拼装后再整体下沉到设计标高，能适应水流湍急的河流中承台的施工。钢围堰下沉到位后，进行水下混凝土封底，直到混凝土的强度达到规范值后，再将围堰内的水抽干，从而化水下为陆地施工。与单壁钢围堰相比较，双壁钢围堰的应用更为广泛，其具有高强度，可承受更大的围堰内外水头差所产生的水压力。无论季节、深水、覆盖层厚等都可以施工，而且能循环利用，充分的发挥材料的利用率，降低成本。从技术角度上看，其设计和施工技术，变得逐渐成熟；从经济角度上看，同其他施工方法比较，虽然材料上的作用不是最为节省的，但是在大跨度桥梁水中基础中，特别是跨江河的桥梁水中基础。可以对钢围堰材料重复利用，从一定程度上也达到了经济合理性。
2双壁钢围堰施工进行应用研究
2.1工程概况
桥梁起点桩号为K0+381.46，终点桩号为K1+367.04，某大桥全长约957.6米，宽42米，基础为钻孔灌注桩基础，桥墩采用花瓶墩，桥台采用座板式台；上部结构：采用预应力混凝土连续箱梁，共五联，合计24跨，其中主跨采用76m+2×128m+76m（第四联）预应力混凝土连续刚构、多边形箱型墩。路面结构均采用沥青混凝土。该桥11#墩~21#墩均在东江之中，为承台接钻孔灌注桩基础。承台采用分离式承台，其中11#~13#墩、19#~21墩为引桥部位，每个墩有4个承台，单个承台结构尺寸为6.05m×6.45m×2m；单个承台下设4根φ130cm的钻孔桩。14#、18#墩为主桥过渡墩，每个墩有2个承台，单个承台尺寸为6.75×12.5×3m；单个承台下设6根φ150cm的钻孔桩。15#~17#墩为主墩，每个墩设置2个承台，单个承台尺寸为9×14×4m；单个承台下设6根φ200cm的钻孔桩。
2.2引桥墩双壁钢围堰
结合理论及实际，对于双壁钢围堰尺寸要求，内外壁板均采用8mm厚钢板，钢箱采用1.2cm厚钢板焊接而成，竖肋选用120×80×12不等肢角钢，将其钉焊在内、外壁体上，角钢长肢钉入壁体深度为3mm，竖肋与壁体之间焊接为满焊；环向钢板选用16mm厚钢板，通过环向钢板与壁体以及钢箱的焊接，将围堰分成多个隔箱形式，环向钢板的竖向分布间距根据围堰在不同深度间距分布均不同，从上之下由1.2m逐渐减小为0.7m，夹壁压舱混凝土浇筑部分环向钢板分布间距为1.4m；斜向支撑选用100×80×10不等肢角钢，斜向支撑焊接与环向钢板上，其与环向钢板接触部分的焊接均为满焊；内支撑选用Φ630×10圆钢管，其分布形式具体见结构布置图1。
图1 13#引桥墩钢围堰结构平面图
2.3双壁钢围堰施工工艺
等待钻孔灌注桩完成后，在墩位处进行双壁钢围堰施工，具体步骤如下：在钻孔桩钢护筒上焊接牛腿→搭设拼装平台→拼装首节围堰→安装限位器→在护筒顶焊接纵横梁→组装提升系统→吊起首节围堰→拆除拼装平台→千斤顶下放首节围堰→首节围堰下沉浮在水面→接高围堰至设计高度→围堰着床前浇筑刃脚混凝土→全面检查围堰整体焊接情况→检查符合后注水下沉→下沉过程中及时按设计调整围堰→就位后清理围堰内碴土→灌注水下封底混凝土→待强度达到80%后，进行围堰内抽水→清理基底→割除设计外钢护筒→凿除桩头→桩基检测→合格后绑扎承台钢筋→安装冷却管→灌筑承台混凝土→拆除围堰。
2.4双壁钢围堰封底混凝土施工
（1）导管的布设封底的时候，需要合理布置输送混凝土导管。一般是利用双壁钢围堰顶面搭设临时的工字钢作为灌注工作的施工平台，在其上面将导管合理进行布置便于水下封底，按照设计要求拟计划布置7个点进行混凝土封底工作，拟用导管共8根，其中固定使用7根，流动使用1根导管。每根导管的储料斗要求首斗混凝土方量为8.0m3，并且还要求导管必须悬空高度20cm。（2）混凝土封底流动方向此次进行的封底计划是采取先两边后中间的方法，首先将2个导管点布置在双壁钢围堰内上游和下游，开始逐个首批混凝土料进行封底，关键的步骤是后面的工作，一定要持续不断的跟上首批混凝土的浇筑，中间不能出现断料现象。整个封底工作主要是依靠前面7根导管分别进行灌注完成，现场的第8根作为机动作用的导管，等到封底进行收尾工作时候使用。一旦前面发生特殊情况，比如其中某一根突然不能工作，这是第8根导管正好可以替补工作。为了使整个封底过程中料流动性的良好，严格控制混凝土的坍落度为18～20cm，而且首批料的规格是取偏小值混凝土的砂率控制在45%～48%范围之内。考虑用泵车进行送料以便与导管点间送料的转换。整个封底工作中，我们不能一味地只强调灌注混凝土，还需要进行多方位的测量水下封顶混凝土的情况如标高之类的数值。混凝土封底高度3.5~4.5m。首批料完成灌注之后，后面的料必须连续灌注完成。（3）混凝土封底标高控制这一步相对来说也比较关键，因为水下很难知道顶面的标高准确值。一般来说，大于10cm并且小于20cm。
结语
桥梁工程深水基础的辅助施工结构，目前最广泛使用的是钢围堰技术，钢围堰技术也因此而逐步发展起来了。在施工的整个阶段，必须让钢围堰整个系统结构的安全和质量得到一定的保证，同时也需要促进更加专业化、合理化的发展。
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论文作者:何建平,何奇明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/27
标签：围堰论文; 混凝土论文; 封底论文; 导管论文; 钻孔论文; 水下论文; 桥梁论文; 《防护工程》2018年第32期论文;