刘正伟
中铁二十五局集团第二工程有限公司
摘要：本文论述了深水桥墩钢围堰在未封底前，其平面位置在受外力（如洪水冲击、外力撞击等）作用下偏离设计位置的一种纠偏方法。深水桥梁基础施工过程中，季节性河流水位变化较大，钢围堰施工如果跨越汛期，在未准确着床和混凝土封底前，在不可预见的外力作用下（如洪水冲击力等），钢围堰位置容易发生严重偏移，其平面位置和高程不满足设计要求，处理起来较难。通过采用此文论述的纠偏方法，能够较快调整钢围堰的平面位置和高程，顺利实现着床，确保基础施工能够顺利进行。方法较为简单，投入较小，方便实用。
关键词：钢围堰 纠偏
一、背景
某某江特大桥为某某铁路控制性工程，为深水复杂特大桥，桥梁全程2975米，其中26#～31#墩为水中墩，跨越某某江。水文情况：该江为季节性河流，汛期为每年的4月份至8月份，正常情况下水面宽度约为500m，水深最大约为8.5m。工程地质：水中墩河床覆盖层为卵石土，褐黄色，饱和，中密～密实，σ=100kpa，覆盖层较薄，厚度为0.6m～2.1m左右。
水中墩基础施工采用双壁钢围堰施工，双壁钢围堰根据承台形状采用矩形设计，内侧尺寸按承台尺寸每边放宽1m，壁厚按1m设计，为了缓解流水对围堰的冲击力，四个角设计成圆角，内直径1.0m,外直径2.0m。围堰底部设45°刃角，以利于下沉顺利。根据施工方案，先搭设水中墩钻孔作业钢平台，施工钻孔桩，再在钢平台上拼装钢围堰，最后下沉双壁钢围堰，混凝土封底后，抽干水再施工承台，即“先桩后堰”法。按照通常的施工进度安排，水中墩基础一般应在河流汛期来临前完成。然而在最后一个钢围堰，即28号墩在钢围堰拼装到位下落过程中，河流汛期提前来临，并且恰遇某某江百年一遇的超大洪水，平台被冲毁，在洪水冲击作用下，钢围堰向下游方向发生严重偏位，漏水以致围堰不能上浮。洪水退却后，经现场测量钢围堰，平面最大超出设计位置1.5米。为了恢复正常施工，需采取措施纠偏，调整钢围堰位置满足设计和规范要求后，方能继续施工。
目前桥梁施工界技术和装备水平发展突飞猛进，对于此类问题，能动用的设备和使用的技术较多，在经济性和可性性方面，本文论述的方法较为简单，投入也较少，施工时间也较短。
附表：28号墩钢围堰技术参数
二、纠偏整体思路（关键技术）
纠偏整体思路按如下步骤进行：钢围堰及周围河床测量→清障→设计、制作和安装钢围堰提升平台→起吊钢围堰→调整钢围堰平面位置并设置限位装置。其中水下测量、整体提升平台设计和制作安装、船舶顶推纠偏是确保施工成功的重要环节，也是关键技术。
三、纠偏实施方案
第一步：钢围堰及周围河床测量
河流经过汛期以后，桥梁施工范围内特别是钢围堰周围河床断面会发生较大变化，一方面由于钢围堰处迎水面阻水作用导致流速增大，河床局部冲刷加剧；另一方面，围堰内部河水回流会引起泥沙沉淀；同时由于洪水的冲击和水流的作用，上游的漂浮物及施工杂物会堆积和散落在钢围堰四周。因此，应对钢围堰及周围河床断面进行详细全面排查和测量，为下一步施工方案制订提供原始数据。测量方法采用潜水员水下探摸、测绳、全站仪器定位测量等方式，水下条件较好时，可使用水下摄影的方式，对钢围堰外5米至中心进范围进行全面测量，根据测量数据绘制水下断面图、围堰平面、立面实际位置与设计位置对照图。特别是要对围堰刃角部位内外的情况要摸排清楚，检查钢围堰的状况，调查有无受损及变形情况。
第二步：围堰内外清障
根据测量资料，采取不同的清障措施。采用高压射水枪破碎围堰刃角处河床沉积物和施工杂物上部的覆盖物，同时用吸泥机抽取围堰内泥沙，利用小型船吊配合水下作业清除施工杂物。用吸泥机吸取钢围堰壁仓内的泥沙，以减轻围堰的自重。
第三步：设计、制作和安装钢围堰提升平台
钢围堰提升平台的设计应考虑围堰的自重、水流的作业和影响，利用既有水上作业平台的条件和混凝土灌注桩作为支撑点，结构设计应满足刚度、强度、稳定性的要求，确保施工作业安全。钢围堰的提升系统见附图。
根据上图可知P1=P2,P3=P4,R1=R2。
G钢围堰=（22.3+17）m×2×10m×257.07kg／m2×9.8 N／kg =1980.2KN；
由上图可知，R1=R2=1980.2KN／2=990.1KN；分别对A点和B点取力矩，可得：
990.1×3.2-P3×7.3-P4×9.7+990.1×13.8-P2×17=0
P1×3.2-P3×4.1-P4×5.3+990.1×10.6-P2×13=0
得：P1=P2=291.62KN; P3=P4=53.8KN.
1、检算横梁的强度，画横梁的弯矩图如下（单位：m）：
由上图可知Mmax=933.18KN.m；I50a工字钢的截面系数Wx =1858.9cm3；σ=Mmax/（Wx×4）=933.18KN.m/（1858.9×4×10-6 m3）=125.5Mpa＜[σ]=145Mpa，合格。
2、精轧螺纹钢强度检算（Φ36）
每侧采用2根Φ36精轧螺纹钢，每根承载轴向拉力：N=P1/2=291.62KN /2=145.81KN
A=1.017×10-3m2；σ=N/A=145.81KN/(1.017×10-3m2)=143.37 Mpa＜[σ]=210Mpa
3、钢管桩立柱强度及稳定性检算
采用Φ1000(δ=8mm)钢管桩立柱；N=R1=297KN；A=0.0253m2 ；σ= N/A=297KN/0.0253m2 =11.74 Mpa＜[σ]=145Mpa；强度合格。
长细比λ=18m/1m=18,则Φ=0.9；δ=11.74 Mpa/0.9=13 Mpa＜[δ]=145Mpa；稳定性合格。
第四步：起吊钢围堰
实施前应检查全面检查设备完好和结构的安全状态，钢围堰起吊利用千斤顶工作和调节吊带螺栓来实现。提升开始时，现场统一指挥，调整使上口吊带螺栓处于受力状态，千斤顶暂不受力；4处千斤顶同时供油，到达顶程后，拧紧吊带下口螺栓，千斤顶同时慢慢回油，同时调整吊带螺栓，起吊钢围堰；当千斤顶回油完毕后，重复上述作业，徐徐吊升钢围堰。当钢围堰露出水面后，抽除隔仓内积水，以减轻围堰整体重量，使钢围堰依靠自身浮力上浮。钢围堰浮出水面后，检查围堰的受损情况，重点检查有无破损和焊缝失效处，及时进行矫正和修复。
第五步：调整钢围堰平面位置并设置限位装置
先调整上下游方向，现场下锚固定两艘200t以上的驳船，钢围堰与驳船用麻绳栓在一起，一艘驳船牵引，另一艘顶推。现场安排专人统一指挥，在围堰平台内部设观察点，专人量测位移量，当围堰移动到设计位置后，稳定船舶并立即设置安装限位装置。限位装置呈“[”字型，采用20槽钢焊接而成，并与承台四角位置临近钢围堰内壁的钢护筒焊接在一起，共设置4处。由于钢围堰内壁与承台之间空隙为100cm,故限位装置与钢围堰之间预留20cm左右的空隙即可。上下游调整到位后，两艘驳船移动到顺桥向钢围堰的前后两侧，纠偏方法同上，纠偏到位后，设置安装好平面限位装置。
全面检查钢围堰的平面位置和结构状况，符合设计和施工规范要求，各项准备工作到位后，按正常工法进行下沉钢围堰、混凝土封底、承台施工。
附表：投入的主要机械设备
四、结语
根据本文论述的方法，施工方法简单，采用的设备物资较为简单，完全可以利用深水桥施工的一般设备和物资，实施工作量和投入较小，工效较快。以上述工程为例，准备工作到位后，半天时间即可纠偏到位。本方法可以提供同行及类似工程作为参考。
参考文献
[1]铁道第三勘测设计院.《铁路桥涵设计基本规范》.北京:中国铁道出版社,2005.
[2]江正荣.《建筑施工计算手册》.北京:中国建筑工业出版社,2007.
论文作者:刘正伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/24
标签：围堰论文; 位置论文; 河床论文; 平面论文; 作业论文; 测量论文; 汛期论文; 《防护工程》2018年第12期论文;