深水无覆盖层条件下钢围堰定位和下沉施工技术浅析

深水无覆盖层条件下钢围堰定位和下沉施工技术浅析

吴志民汤吉松

中交二航局第四工程有限公司安徽省芜湖市241000

摘要：钢围堰是一种临时阻水结构，旨在解决水帽和水桥墩的施工问题。为建造水帽和水桥墩提供干燥，干燥的施工环境。结合株洲枫溪大桥主桥钢围堰的定位沉降施工，介绍了定位墩在无底双层钢围堰定位沉组施工中的应用。经实践表明定位墩设计合理、定位准确、施工简便可行，取得显著成果，可广泛应用。

关键词：深水无覆盖；定位和下沉；定位墩；

0引言

近年来我国修建了很多跨河、跨江甚至跨海桥梁，并取得了较大成就，桥梁深水基础施工需要在无水环境下施工，双壁钢围堰通常用于提供无水环境。因此，它广泛应用于桥梁深水基础施工。

1工程概况

1.1项目概况

株洲枫溪大桥距离上游建宁大桥2.5公里，距离下游天元大桥3.8公里。该桥始于北部黄河南路与科瑞路的交汇处，最后是航空大道与曲集路的交汇处。

株洲枫溪大桥主桥为3×45+300+3×45m双塔单跨自锚式悬索桥。

图1主桥立面布置图

1.2地形、地貌

该桥为宽阔的山谷地形，桥段基本为直线，湘江自西向东流动（流向为东北约70度）。两岸之间的距离约为680米，山谷底部的宽度（每年水位的河流宽度）约为460米。中心距离河西河堤约270m。主桥的河床表面位于低北和高南，南侧有低洪泛区，宽度在10到70米之间。海滩向河床中心倾斜，海拔22至30米。

1.3水文

株洲市株洲水文站最大水位测量值为42.70m，最大测量流量为20700m3/s，最小测量水位为27.25m。测量的最小流量为101m3/s，正常水位为29.54m至32.06m，最高年水位通常发生在4月至7月。年度最低水位出现在12月至2月。

根据《株洲枫溪大桥工程变更方案防洪评价报告》分析，桥址处水文要素为：

设计流量：Q1%=23900m3/sQ0.33%=26500m3/s

设计流速：V1%=1.85m/s

设计水位：SW1%=44.52mSW0.33%=45.66m

通航水位：HW5%=42.55m（最低通航水位29.7m）

1.4钢围堰设计

主墩采用双壁无底钢围堰。

钢围堰外形尺寸的控制：钢围堰壁体外口尺寸：长边mm短边mm；沿高度方向倾斜度：[1/1000。

双壁钢围堰总高13m，分两节制作，总重170.4t，采用陆上单块制作、整体拼装后由浮吊浮运至指定位置的施工工艺，钢围堰上下游设置临时定位墩，借助定位墩的牵引系统进行定位，定位后壁体内注水下沉，通过围堰底口支垫调节平面位置，然后浇筑刃角混凝土，实现精确定位。

2钢围堰定位和下沉

主墩钢围堰定位和下沉施工的总体思路是：水下爆破施工形成基坑钢围堰，使定位墩，钢围堰浮动运输安装，水下水槽初调，将支撑垫精确定位，平整和浇注，并将混凝土浇注在混凝土的底部并固结。

2.1施工准备

根据株洲枫溪大桥的工程地质勘察报告，主墩表层为2.95m厚的细砂或砂砾，完全风化或强风化的砂砾岩，然后是适度回火的砂砾岩。根据导航要求，主墩帽需要埋在水下。

主墩钢围堰按照设计图纸要求分块，分节在岸上制作，制作后整体拼装，由浮吊借助拖轮等浮运至指定地点。

2.2钢围堰定位墩设计

为有效组织施工生产、加快施工进度，围堰下沉采用多种定位装置实施定位。主要定位设施：1、四角定位架，2、U型定位架，在围堰下沉中，U型定位架方案需采用混凝土锚碇临时定位。

图2四角定位架立面图

图3四角定位架平面图

图4U型定位架立面图

2.3围堰定位设施施工

四角定位架的总体施工流程：材料和船舶到位钢管锚桩的施工扁平接头和上部结构的安装。

由于河床较浅，钢管桩不能直接插入，因此锚桩作业平台用于钢管桩施工。锚桩工作平台的结构如下所示。

图5锚桩作业平台结构示意图

锚桩施工工序为：加工锚桩工作平台抬升平台锚固到预定位置，操作平台调整和降低直径为1.50m的钢套管到岩石表面，用钻孔机在钢套管上钻孔。桩底嵌入中风化岩层深度需达到3倍桩径以上下放钢管桩至孔底从钢管桩内下放导管浇筑水下混凝土至在河床表面的水下混凝土达到设计强度后，将其从钢套管和钻井平台上抬起。

锚桩施工时，用全站仪测量定位锚桩作业平台，浮吊吊装作业平台至设定位置，调整平台顶面倾斜度，然后平台4个角分别抛设1个25t的砼锚碇，然后，将钢壳提升到设计位置，并通过钢焊接和固定壳体的顶部。将钻机安装在平台的顶部表面上（钻头直径比桩直径大20厘米），在钢套管中钻孔，并钻到设计深度。钢管桩下降到套管内孔的底部，桩的顶部用套管的口固定，以保证钢管的垂直度。降低钢管桩中的管道，将水下混凝土浇注到河床表面，形成嵌岩钢管桩基础，并将钢管桩锚固在水下混凝土中，通过基桩的膨胀，钢管桩传递到基岩。

钢根平台桩基完成后，采用浮动接头及时焊接桩，调整提升系统。

2.4钢围堰入水、沉放、定位

钢围堰在岸边拼装完成后借助浮吊运至指定位置，注水下沉，采取水位差法将钢围堰调平，并利用手拉葫芦、卷扬机配合浮吊，将围堰平面位置调整至设计位置，调平后采取潜水员水下用钢支垫结合麻袋砼支垫刃脚，然后在壁体内加水稳固。并将围堰顶部用钢管、型钢与拉墩及锚桩焊接固定，防止其移位，底部用型钢与锚桩焊接固定。为了提高围堰叶片的刚度并确保泵送过程中的结构强度，将水下筏倒入墙内。

在钢围堰装配和组装后，在钢围堰的滑动范围内，按照设计要求对场地进行清理，不允许垃圾存在，特别是锋利的石头、钢条、玻璃、铁片等，以避免切割气囊。如果给钢围堰启动支撑气囊，钢围堰就会使向上移动气囊，最后钢围堰就会滑下斜坡。钢围堰滑下时，在钢围堰后方使用断缆器，钢围堰以陡峭的坡度滑下斜坡，冲进水中。当钢围堰下沉的位置50厘米时，保持钢围堰静止，调整钢围堰平面的位置，以确保钢围堰的位置在30毫米内。一旦钢围堰的位置被控制住，继续下沉。在钢围堰装吊之前，钢围堰的内壁和外侧要放置腿，当上下腿接触时，钢围堰就会停止下沉。钢围堰的上层控制主要由牛腿的高度控制，以确保顶面控制在20毫米以内。在钢围堰放下后，钢套箱和导向框架同时焊接和安装。

2.5围堰封底施工

钢围堰沉入地后，立即将砂袋填入周围与河床之间的缝隙中，并派潜水员检查密封条件，防止密封混凝土泄漏，导致密封底密封失效将钢围堰放置到位后，在围堰上放置密封平台，并应及时密封围堰。封底采用“集中喂养，全导管，根对根灌溉，及时喂养”的施工工艺。

3结语

株洲枫溪大桥主墩钢围堰采用上下游定位墩，经过精心施工组织设计，现场精确测量控制。施工平稳安全，有效降低施工周期，提高施工效率，降低施工成本。为无盖钢围堰的施工提供快速有效的定位系统，确保施工安全和质量。上述过程和方法解决了桥梁施工中较常遇到的一类问题，值得在类似工程中推广。

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]干仓洪，何伟深水墩钢板桩围堰设计与施工技术[J].山西建筑，2010，36，（5）

[3]傅琼阁.深水基础钢围堰施工技术[J].中外公路c2005,(4)

[4]陈光福.双壁钢围堰的施工技术[J].中国港湾建设,2002,(6)