對水中墩雙壁鋼圍堰施工方法的研究

趙剛

【摘 要】為促進經濟的發展我國基礎設施建設規模不斷擴大，在橋梁建設中雙壁鋼圍堰作為臨時擋水結構被大規模采用。本文對雙壁鋼圍堰的發展現狀，使用環境，設計和施工流程做了詳細的敘述，并對施工中須要注意的問題做了提及并給出處理方法，以期能對雙壁鋼圍堰的推廣起到一定作用。

【關鍵詞】水中墩 鋼圍堰 設計 施工方法

隨著使用范圍的不斷擴大，設計和施工水平也迅速提高，但對于一些尚未使用過該技術或使用較少的企業還有些陌生，存在一定的安全隱患。這里從雙壁鋼圍堰結構的使用環境，設計要求和施工程序來對該技術進行梳理。

1 水中墩雙壁鋼圍堰施工環境分析

水中墩雙壁鋼圍堰適用于鐵路、公路、港口、碼頭等水深流急覆蓋層厚，尤其是在復雜地質條件的深水基礎施工或工期要求緊張情況下，更能體現其優越性。使用前要根據現場實地勘察，查看地層巖性和地質構造，水中墩的覆蓋層薄厚，且河床底面平整度，是否存在較大高差，在雙壁鋼圍堰下沉前需要對河床進行清理。并查看當地水文及氣象條件，選擇合適季節時段施工。詳細分析相關施工環境后才能對設計和施工方案做決定。

2 水中墩雙壁鋼圍堰的設計

（1）根據經濟、技術比較選擇平面形狀，圍堰平面形狀的一般根據承臺形狀而定，常見的有圓形、矩形，也有啞鈴型和異型鋼圍堰。（2）雙壁鋼圍堰結構設計。雙壁鋼圍堰的施工是主墩基礎施工的關鍵工序之一，是為搭建鉆孔平臺、承臺和墩身施工創造一個良好的干施工作業環境，同時具有抗涌潮和防洪水的能力。鋼圍堰由鋼板和角鋼焊接而成，圍堰壁、分隔倉均為水密結構，結構包括壁板、隔倉、刃腳。雙壁鋼圍堰應進行專門設計，其強度、剛度及結構穩定性等應滿足施工要求。從力學角度來說，雙璧鋼圍堰的形狀以圓形最優，且制作與下沉著床都易于控制。但受承臺形狀限制為便于施工，為承臺和墩（塔）身施工創造無水作業條件，因此，圍堰的平面形狀應與承臺相協調，結構的強度和水密性應與施工條件相適應。綜合考慮圍堰的力學性能、施工方便性及工程造價等幾方面的因素， 在雙壁鋼圍堰結構選形時，應首先考慮圓形方案，然后再根據承臺結構提出其他方案，進行技術和經濟綜合比較，從而選定最佳結構形式。鋼圍堰高度的設計主要決定于施工區域的水深和圍堰嵌入土層的厚度。當滿足施工要求時，可以在確保圍堰穩定、具有足夠的豎向和橫向承載能力、能保證合理的封底厚度等條件下，盡可能提高其底高程。

3 雙壁鋼圍堰的施工過程

3.1 雙壁鋼圍堰加工

要根據鋼圍堰的結構特點，工期要求、現場制造場地特點及現場吊裝條件等合理選擇制造加工。確定所選用鋼材鋼號均，各項力學性能：彈性模量、抗彎容許應力、抗剪容許應力、軸向容許應力。加工流程一般為：胎具制作→下料→鋼板對接、骨肋對接、角鋼截斷→單片桁架內組拼→內外壁組合制造（在胎模上焊骨肋）→調整焊接變形→脫模。加工時鋼模板應光面朝外，以減少下沉時的摩擦力，鋼料數量應視地質、水紋情況靈活增減，圍堰底部加設刃腳。制作工藝必須保證其設計尺寸及焊縫質量，滿足擋水結構的要求。

3.2 雙壁鋼圍堰拼裝

待鉆孔樁施工平臺拆除后，要先對對圍堰范圍內的河床進行清淤和找平。鋼圍堰拼裝平臺可以利用現有的鉆孔樁與平臺棧橋、平臺的鋼管樁基礎作持力構件，在搭設的臨時平臺上精確定出圍堰刃腳圓周線，用來控制圍堰拼裝時的圓順度和垂直度。先進行首節套箱拼裝，然后進行底節套箱滑道下沉，當首節套箱滑入水中浮起后，檢查套箱是否漏水，對漏水部位進行堵漏后，將套箱拉到水深較深處系好纜繩固定，之后再依次進行其它節圍堰拼裝。焊接時先焊面板間的豎向焊縫，再焊環向焊縫，高焊接完畢后，在內側焊縫上涂煤油和石灰作滲透性試驗，當石灰位置出現變色時進行補焊。

3.3 雙壁鋼圍堰浮運下沉

應先計算其整體穩定性，依次進行壁內外水位差計算、重心位置計算、浮心位置計算、定傾半徑計算最后定出整體穩定性。再進行結構計算，圍堰內外壁鋼模板的計算。 初擬框架單元鋼板與角鋼采用角焊縫滿焊連接，焊縫計算包括焊腳尺寸hf、焊縫長度lw和焊縫強度的計算。壁內填充采用泵送砼，向壁內中供料方式采用導管水下灌注，計算新澆砼對模板的側壓力及傾倒混凝土時對垂直面板的側壓力，雙壁鋼圍堰抽干水進入施工承臺階段時，雙壁鋼圍堰需進行兩方面的檢算，即抗浮檢算和自身強度檢算。首節鋼圍堰在下放前應先進行試吊，檢查吊點、鋼圍堰壁板、吊繩及滑輪組有無故障。確保無故障后再進行下沉。在下沉前對刃角處灌注部分隔艙混凝土，混凝土高度宜為2cm，以保證圍堰刃角處有足夠的剛度和密水性，防止尖部被破壞，刃角處鋼板彎曲，引起圍堰局部漏水。下沉過程中用水泵向倉內注水，并不斷進行測量，發現套箱偏移，拉動錨機鋼絲繩進行糾偏。當套箱刃角著床后，隨著艙內不斷注水，套箱自重變大，這時要注意，防止部分刃角位置承載力不一樣，套箱發生傾斜，需要調節注水速度用套箱自重來調節水平，對平面底側隔艙停止抽水，平面較高處繼續加水，直到套箱保持垂直。

3.4 注砂壓載

為保證套箱內抽水后抗浮性要求，需要增加套箱自重，所以要向艙內灌滿砂。加砂時要隨時觀察套箱標高，均勻加砂。

3.5 圍堰清基

圍堰下沉到設計高程后，潛水工用高壓水槍對圍堰刃腳內側、鋼護筒周邊進行沖洗，清洗這些部位，使內側與封底混凝土有良好的握裹。

3.6 雙壁鋼圍堰拆除

待墩身施工完成后進行雙壁鋼圍堰的拆除，先用吸砂泵將艙內砂吸出，吸出所有的砂后，先割除水面上部分套箱，在浮吊配合下，系好吊點，沿水線上部分割除。水面上套箱割除后，再割除水下部分圍堰，需要潛水員水下分段分塊切割，將割除的部分吊出水面。

4 結語

雙壁鋼圍堰適用于深水基礎施工采用模塊化制作，吊裝、運輸方便，操作簡單，施工速度快，從拼裝、下沉到封底結束，平均施工時間不到兩個月，極大地提高了施工效率，為提高施工質量減少施工費用起到了很大的作用。這里從設計、制作到安裝、下沉詳細介紹了雙壁鋼圍堰設計施工流程，會對雙壁鋼圍堰技術的推廣起到一定作用。

參考文獻：

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