摘要：钱陶公路西小江大桥6#-14#墩位于西小江河道上，其主跨第11跨（即10#~11#墩）为六级通航主航道，围堰设计过程中提出了2个方案，双木桩围堰方案、钢套箱方案。主要从施工、技术、经济、安全等方面综合分析，对方案进行比选。以达到缩短工期、节约成本和安全可靠的目的。
关键词：水中墩；围堰；方案经选
1 工程概况
钱陶公路西小江大桥位于钱清镇西小江上，大桥西坡起镇前路，东坡接104国道，跨过西小江和萧甬铁路，全长约743m。是329国道钱清段沟通西小江及萧甬两侧的重要纽带。其中6#-14#墩于西小江河道上，第11跨为六级通航主航道。第11跨10#、11#墩情况基本相似，取11#墩围堰设计方案作比较。
主桥左右幅分离，其中左幅桥梁已新建完成，右幅桥需拆除重建，单幅桥面宽度为13米。
1.1 下部结构尺寸
11#墩采用桩接立柱接盖梁的结构形式，2根Φ1.5m钻孔灌注桩，桩中心间距为7m，桩底标高为-35.37m，桩顶标高为3.33m。两根桩之间用系梁连接，系梁顶标高与桩顶标高一致，系梁平面尺寸为1.2m×1m，系梁高1.2m。11#墩立柱高为8.252m，立柱直径为1.2m。盖梁平面尺寸12.5m×1.6m，盖梁高1.3m。
1.2 水文地质
西小江实测水位标高为1.95 m，水深2.5m，淤泥厚度约1m，施工期间可能出现的最高水位标高为3.95m，水流急，冲刷作用较大。根据地质资料该桥墩河底为亚粘土，γ=18KN/m3，C=0，φ=20°σ0=90Kpa，fs=15Kpa。
2 围堰设计原则及技术标准
2.1 设计原则
（1）钱陶公路西小江大桥工期短、时间紧，水中主墩10号、11号墩已为控制工期的节点工程，故必须选择施工周期短、施工速度快、材料资源丰富的围堰方案。
（2）围堰必须具备足够的强度、刚度以保证施工、通航安全及渡洪要求，围堰为临时结构，按施工期间可能出现的最高水位设计。
（3）根据主墩钻孔平台尺寸及不影响抽水设备、汇水井等的布置因素，以钻孔桩为参考依据，围堰内壁至钻孔桩的距离不得小于1m。
2.2 设计标准
围堰设计标准见表1
表1 围堰设计标准
木桩内侧满布竹脚手片，两片搭接不小于20cm。钢管围檩用铁丝固定在木桩上，拉结钢筋沿纵向每隔一个木桩设置一道，两端固定在钢管围檩上并拉紧。钢管围檩采用直径48mm的钢管。内外两排木桩的钢管围檩接头位置相互错开。
两排木桩之间从上游方向靠近河岸位置依次向下游方向填筑粘土。粘土全断面一次填筑到位并有50cm以上的堆高。填土过程中适当夯实。全部填筑完成后人工对围堰顶的粘土进行整平和夯实。填筑完成后进行抽水，抽水期间测量人员不间断地对围堰进行监测。抽水完成后施工斜撑，斜撑对应木桩设置，上部与围堰的围檩钢管用扣件连接，下部与打入土中的钢管扣件连接，打入土中的钢管要求入土不少于2m。在斜撑中部纵向用钢管将每根斜撑连接在一起，并每隔5m设置一道剪刀撑以提高斜撑的支撑力和稳定性。
斜撑、土袋及围堰抽水完成后即可施工系梁及墩身。桥梁墩身施工完成混凝土强度达到要求后，清理施工现场的机具、材料和弃土等。全部清理完成后在上游方向拆除围堰形成一个小缺口，让河水进入围堰内，等到围堰内外水位一致时从上游方向开始向下游拆除围堰。在拆除过程中，分段先拆除木围檩和拉结钢筋，而后拔除木桩，再用挖泥船挖除粘土，直至全部拆除。挖除的粘土需集中外运。
3.2钢套箱围堰方案
钢套箱高6m，长边9m，短边3.5m。钢套箱底标高-1.55m，顶标高4.45m。上下两道外圈梁，下圈梁为双拼45#工字钢，位于-0.05处，上圈梁为双拼25#工字钢，位于3.95处。封底混凝土1m，碎石垫层0.5m。如下图。
钢套箱为拼装式，由专业厂家设计制造。根据施工图纸在工厂加工，尺寸准确、结构焊接可靠。
套箱各构件加工完毕后，集中在桥头一侧场地内进行拼装完成。提前与当地交管部门、航务部门取得联系，落实各项桥梁交通、河道通航管制措施后，利用已建成的左幅桥梁，整体将套箱运至桥墩附近，用吊机起吊就位，精确调整好位置后采用冲沉法下沉，下沉过程中控制好位置和垂直度，下沉到位后套箱与老桥桥墩固定。
钢套箱下沉到位后采用挖泥船挖除套箱内的土到设计标高，挖泥过程中利用高压水枪和泥浆泵作为辅助方式。挖到标高后先填筑50cm碎石垫层。垫层施工完后导管浇注100cm厚水下封底混凝土。
水下混凝土强度达到70%以上后开始抽除钢套箱内的水，抽光后检查钢套箱漏水情况，对漏水的地方进行封堵，确保套箱内不漏水。在钢套箱内施工系梁及墩身。桥梁墩身施工完成混凝土强度达到要求后，拆除围堰。
4 技术性和安全性比较
4.1双木桩围堰方案
优点：截面模量较大，可承受一定的水土压力。取材方便，受力简单，工艺简单。无需大型机具设备，结构形式灵活，安全性较好。
缺点：受水深因素制约大，需要大量的密集内支撑，使得施工较为不便。该处地质条件为亚粘土，内外主、被动土压力较大，如需满足足够的强度、刚度及稳定性，需大量的密集内支撑，受洪水和波浪力影响的安全性相对较差，渗水难以控制。
4. 2钢套箱围堰方案
优点：少支撑，其整体刚度大，抗水性能好，可承受较大的水土压力。施工简便，制件方便，安全性好。施工立柱、盖梁凿除过程中，可在工厂同步加工钢套箱，有利于缩短工期。较双木桩围堰所需平面面积小，为航道提供更为良好的通航条件。
缺点：钢材用量大，所需拼装施工场地大，需要大型的运输、起吊设备。
5 经济性比较
5.1双木桩围堰方案
一个双木桩围堰所需松木桩230根合计1898m，填筑粘土1445.5 m3，竹脚手片511 m2，φ48钢管584m，拉结钢筋3.22t，费用约19万元。
5. 2钢套箱围堰方案
一次性投入多，回收率低，重复利用率小。一个钢套箱围堰所需钢板和型钢合计约44t，C30封底混凝土36m3，换填碎石垫层18 m3，费用约32万元。
6 结束语
通过以上各种因素的比选表明，以上两种方案在施工技术上均可行。安全方面钢套箱围堰方案较双木桩围堰方案更具优势，经济方面双木桩围堰方案更具优势。结合本工程的实际情况综合分析，考虑时间紧工期短、满足航道通航要求等因素，最后选定了钢套箱围堰方案。
参考文献：
[1]刘自明.桥梁深水基础[M].北京：人民交通出版社，2003.
[2]GB 50017-2017，钢结构设计规范[S].
[3]熊建国，福源路大桥主桥水中墩围堰设计方案比选[J].山西建筑，2011.
论文作者:赖喜忠
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/24
标签：围堰论文; 木桩论文; 标高论文; 方案论文; 粘土论文; 钢管论文; 大桥论文; 《防护工程》2019年第3期论文;