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摘要：以湘江特大桥深水基础钢套箱围堰施工方法为例，介绍钢围堰的设计、拼装、下沉、加固、堵漏、浇注封底砼，水下爆破等有关施工技术。中国论文网
关键词：钢套箱；围堰；钻爆；挖渣施工技术
一、工程概况
湘江特大桥是石门至长沙铁路增建第二线工程站前工程SCFX-3标上的一座重点桥梁工程，是该铁路的主要控制工程之一。大桥全长2556.09m，全桥共设57个墩2个台，上部结构：7×32m简支梁+3×24m简支梁+5×32m简支梁+（58m+96m+58m）预应力连续梁+1×32m简支梁+2×24m简支梁+14×32m简支梁+（62.4m+8×96m+62.4m）预应力混凝土连续梁和12×32m简支梁，下部结构墩台均为桩基础承台、双线矩形桥台，引桥及主桥桥墩均采用圆端形桥墩。
湘江特大桥基础采用群桩基础，主桥桥墩37#—42#位于湘江河道内。目前施工水位标高为26.8m，最低水位为23m，百年一遇最高水位为36.85m，考虑到施工中不确定因素多，钢套箱设计顶标高按施工水位27.5m左右考虑。河床覆盖层以细圆砾土为主，下伏全风化、强风化花岗岩。
二、钢套箱施工作业
1、钢套箱结构形式
根据桥墩承台的尺寸大小，钢套箱设计为矩形。因钢套箱需要拆除，钢套箱内部尺寸比承台外围尺寸每边放大1m以上便于支立承台模板，尺寸为10.4m×13.6m的5个承台，双壁围堰均设计成外径15.6m×18m的矩形；对12m×14.4m的1个承台，双壁围堰设计成外径为16.4m×18.8m的矩形。围堰结构为角钢焊接成壁厚1.2m的矩形框架，框架内外焊接6毫米厚的钢板做内外壁，形成大断面双壁钢围堰。围堰的高度暂定为14.8m，具体高度根据墩位处的水深做相应调整，沿高度分成3节，底节节高度为4.5m，每节质量约70t。
2、钢套箱施工工艺及流程
2.1钢套箱施工流程图
2.2钢套箱施工
1）岸上场地平整、钢套箱分节加工
在岸边滩涂上进行场地平整，硬化一块100mx100m的场地作为钢套箱的加工场，加工场地需硬化并浇筑砼地坪。每个套箱分三节进行预制，每节分为10片，单片重量8吨以内为宜。
2）挖渣船就位、墩位处清理覆盖层
挖渣船由8个标准舟节组成，拼组成27mx13.5m形式。
先确定墩位处承台轮廓的水面区域，对承台长、宽方向各扩大2米即为清除面积，用长臂挖机对河床覆盖层（细圆砾土层）进行清除。
3）墩位处进行水下爆破
深水钻岩爆破利用钻爆船和潜孔钻机钻孔，在钻爆船上装药进行爆破。
①爆破方法：根据地质情况和施工要求，采用水下垂直深孔控制爆破。
②成孔方法：采用潜孔钻机，在钻孔完毕时，套管仍留在原位，待装药堵塞完毕取出。
③爆破参数及装药量：
a.炮孔孔径 d=80—100mm，炮孔间距 a=1.8—2.0m；
b.布孔 顺水流方向14个，垂直水流方向13个；
c.炮孔倾角：а= 90度，炮孔深度：3.5m—6m，超钻值h=0.5m；
d.装药结构和堵塞，炮孔采用连续柱状不偶合装药结构。水下爆破可采用乳化油炸药，为减少每延米装药量和最小抵抗线，把Ф32mm×22cm规格的2#岩石乳化炸药4卷绕Ф6mm钢筋捆绑，连续用胶带捆绑8次到设计长度2.2m。然后，在长药包两头30cm处各插2枚3段非电导爆管雷管，装进内径Ф75mm的塑料PVC管，管壁穿洞进水下爆破，水深超过4m，爆破炮孔可不进行堵塞，近既有桥处为减少冲击波的强度可用河砂把装药后剩余炮孔堵上；
e.装药：钻孔结束后，不拔出水中套管，在钻孔平台上通过套管往孔中装药，装完设计药量后，用钻机拔出套管。注意，要把导爆管用绳带住，防止下沉水中；
f.炮孔定位：利用6节标准舟节（9m×2.7m×1.65m）、[14a型槽钢、钢轨、I25a工字钢组成框架平台，测量定位平台后，用尼龙绳拉好坐标网，定好每孔坐标，严格按炮孔位置钻孔；
g.爆破网络：孔内雷管：每个孔内设2个起爆点，每点放2枚同批3段非电毫秒导爆管雷管。孔外簇联，用1段非电毫秒导爆管雷管，复式串联网络，电雷管挂定位管桩，起爆器起爆。
④靠既有桥减振和减冲击波措施：
（a）每循环减少起爆药量；
（b）孔口用河砂堵塞2m以上。
4）清理爆渣
当一个墩位处钻孔爆破全部完成后，用长臂挖机对钻渣进行清理，所清理钻渣船运至弃渣场。
3、拼组浮龙门、拼装平台、浮吊及运输船
浮吊分为20吨和10吨浮吊两种，20吨浮吊底盘由13节标准舟节组成，10吨浮吊底盘由10节标准舟节组成；器材进场后，先拼装浮吊。
运输船由4节标准舟节组成两条舟体，将两条舟体拉开2.7m空档。通过3片8.1m公路桥面连接成整体。
浮龙门由12节标准舟节组成四条舟体，将两条舟体并在一起组成一组，两组舟体拉开16.2m空档。为了加强整体稳定性将两组舟体通过2组贝雷梁连接成整体（每组贝雷梁为4榀）。支墩由4组5层1.66m托架组成，浮龙门下放梁采用两组贝雷梁（每组贝雷梁为4榀
），上面安装两组走12道滑车组。
浮龙门拼组完成后，在浮龙门空挡处安放5组双榀贝雷梁，贝雷梁上面用型钢铺设，组成钢套箱底节拼装平台。
4、底节围堰拼装及下水
钢套箱按施工设计图纸在岸边码头上加工单元，利用浮吊将各单元吊装到拼装平台上进行钢套箱拼组。底节拼组完成后，锁定焊接，全面仔细检查各焊缝有无气孔、夹碴、漏焊等处，并进行油密试验。确认焊接良好并不漏水后，填写钢套箱验收合格报告，作好下水的准备。经检查验收合格后用机动舟将浮龙门推至墩位处锚定，利用安装在浮龙门上的4组走12道滑车组将第一节套箱适当吊起，拆除拼装平台，缓慢下沉底节钢套箱。
5、钢套箱接高
运输船运输第二节套箱单元壁板至墩位处，用浮吊吊装单元壁板在底节套箱上拼装接高。为确保第二节单元的稳定性，需要在底节内外壁板上各焊接一根18＃槽钢进行限位，每个单元均设置一组，露出长度按1.5m控制。吊装接高时，要对称拼装，随时调整，待全部点焊成型后，方可全面焊接。拼接施焊中，先焊环板，后焊内壁，再焊外壁，并按对称施焊要求进行。为保证内、外壁垂直焊透，以碳弧气刨使内外壁封底焊完全见白，然后内外壁焊缝再焊两遍。施焊内外壁焊缝时，需要预先搭设吊笼扶梯分层搭设脚手板，以便操作。
6、钢套箱着床及下沉
钢套箱每接高一节立即均匀灌水下沉，预留一定的干弦高度，以便接高下一节时的对接施焊作业。当套箱焊接完毕后，对套箱隔舱内灌水同步下沉并纠偏，当距河床标高50cm左右即停止灌水下沉，用全站仪观测套箱顶上顺桥向的两个点，调整围堰的倾斜和偏位，直到两点的坐标与设计坐标基本相符为止，然后立即启抽水机向隔仓同时注水，使围堰迅速下沉。围堰下沉过程中随时用全站仪监控围堰顶面的4个观测点，发现偏位，立即纠正。
7、刃脚支垫及封堵
刃脚下到标高后，下潜水员用2cm的钢板焊成楔形盒子支垫钢围堰刃脚，以确保钢围堰的稳定，为保证封底砼的可靠性，用袋装水泥封堵围堰内刃脚。
8、搭设平台、安放护筒
支垫完毕后，在钢套箱顶部搭设平台并预留钻孔桩桩位，将护筒从预留孔下放至河床上并与平台连接在一起，待护筒全部沉放固定完毕后，即可进行封底工作。
9、水下混凝土封底
混凝土灌注采用垂直导管水下灌注，根据混凝土的流动半径，在围堰平台上布设导管，准备就绪后进行封底混凝土作业，混凝土由陆地上拌合站供应，通过轮渡运输到墩位处。
封底混凝土浇注面积大，且水位较深，为保证质量，采用多管两点同时灌注砼。混凝土的坍落度控制在20～22cm，掺加粉煤灰和高效缓凝剂，以提高混凝土的流动性，延长混凝土的初凝时间。为排出围堰内封底混凝土置换出的水量，采用在围堰侧板上部安装连通器排水的方式。
矩形钢套箱封底砼按平面尺寸15.6m×13.2m（16.4m×14m）和封底砼厚度4m计算，共需混凝土V=819.2（967.68）m3。围堰内净面积204.8（241.92）m2，每根导管作用半径为3m，共需要9根导管，考虑到其他因素，共布置14根导管。
10、双壁钢围堰的拆除
承台、墩身完工后，向围堰内注水，使围堰内外水位相平，潜水员水下切割设备对双壁钢围堰进行分解切割，然后浮吊将割除部分吊起，用运输船运至岸边，后倒运至指定地点进行处理。
参考文献：
[1]杨从娟，向敏.钢套箱围堰的沉放就位施工技术[J].铁道建筑.2001（04）
[2]白万伟，魏虎.水平预裂爆破在三峡工程坝基开挖中的应用[J].爆破，2001（7）：27-28.
论文作者:李春彦
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/31
标签：围堰论文; 浮吊论文; 封底论文; 混凝土论文; 水下论文; 钻孔论文; 湘江论文; 《基层建设》2017年第31期论文;