外圍穩固的堰模一體結構在淺水承臺施工中的應用

摘要：為確保圍堰止水效果，提高施工效率，加快承臺施工速度，文章以廣西賀州至巴馬高速公路（象州至來賓段）項目培森柳江特大橋項目為例，介紹創新研發的一種新型逐塊拼裝、外圍穩固的高精度零干擾堰模一體圍堰結構，以此解決強透水地層圍堰施工難題，縮短承臺圍堰施工時間，保證培森柳江特大橋施工的順利推進。

關鍵詞：堰模一體；強透水層；淺水；外圍穩固

U443.25A401253

0 引言

在交通建設大力發展的當今時代，高速公路、高速鐵路建設如火如荼，大型跨江橋梁層出不窮。橋梁施工環境、地質情況各不相同，為了減少水中施工，有一種設計方案是把橋墩做在岸邊淺水區，而淺水區一般是卵石、黃泥堆積區。這種地質環境施工橋墩用筑島的方案通常是行不通的，止水效果差，無法正常進行橋墩的承臺施工。通常是采用圍堰方法進行施工，常規有鋼板樁、單壁鋼圍堰、雙壁鋼圍堰等方法，這些方法一般會做型鋼圍檁、鋼管支撐，對內部的鋼筋施工空間會產生干擾，無法實現堰模一體。所以開發一種新的圍堰模式，解決以上缺點是非常有必要的。

廣西賀州至巴馬高速公路（象州至來賓段）項目培森柳江特大橋總長2 578.97 m，主墩承臺原計劃為在旱季采用在筑島平臺上開挖基坑的方案進行主墩承臺的施工。由于受到疫情影響，主墩承臺在旱季無法進行施工，導致水位上漲無法采用原方案進行施工。主墩承臺皆位于強透水地層中，為確保圍堰止水效果，提高施工效率，加快承臺施工速度，項目結合現場施工條件，擬

創新研發一種新型逐塊拼裝、外圍穩固的高精度零干擾堰模一體圍堰結構，以此解決強透水地層圍堰施工難題，縮短承臺圍堰施工時間。［1］通過研究強透水地層中承臺圍堰設計施工關鍵技術，保證培森柳江特大橋施工的順利推進。本施工的結構與方法分別申請了“外圍穩固的高精度零干擾堰模一體結構及其施工方法”（ZL 2020 1 0367573.3）、“外圍穩固的高精度零干擾堰模一體結構”（ZL 2020 2 0707731.0）專利2項。［2］

1 外圍穩固的堰模一體結構設計和特點

1.1 外圍穩固的堰模一體結構設計

外圍穩固的堰模一體圍堰結構由單壁鋼圍堰模板、模板支撐鋼管樁組成，鋼管樁上設有多層牛腿用于安裝圍檁，圍檁兼做模板的大背楞，鋼管樁及牛腿作為模板支撐結構；水下圍檁頂撐和拉桿結構，在不同施工階段發揮各自的抗壓抗拉的作用，水下部分采用非固結的連接形式方便安拆。圍堰壁板采用大塊鋼模板拼成，兼做承臺模板使用。鋼圍堰總高度為7 m，分兩節設計，首節4 m，第二節3 m。見圖1和圖2。

1.2 外圍穩固的堰模一體結構的受力分析

通過Midas Civil建模分析，未澆筑混凝土時，鋼結構的應力為-75.5～184.59 MPa（見圖3）；澆筑混凝土時，鋼結構的應力為-156.91～102.28 MPa（見下頁圖4）。

未澆筑混凝土時，模板面板的應力為16.02 MPa（見下頁圖5）；澆筑混凝土時，模板面板的應力為19.14 MPa（見下頁圖6）。

1.3 外圍穩固的堰模一體結構的特點

1.3.1 外部支撐，質量好

本工法從結構布置考慮，在實現圍堰結構精確安裝、有效止水的同時，保證整體結構強度、剛度，實現承臺構造與圍堰構造的零沖突、零干擾。

1.3.2 堰模一體，成本低

本工法通過在外圍打設管樁，可在鋼管樁水面以上部分焊接各道定位橫撐和加固斜撐，在定位橫撐上精準焊接堰模附著，可以達到堰模按承臺設計邊線精確安裝就位的目的，在節省圍堰成本的同時保證承臺質量。

1.3.3 簡化承臺施工工序，工期短

由于堰模一體圍堰的支撐及橫梁設置在外部，承臺構造與圍堰構造的零沖突、零干擾，因此承臺鋼筋可以一步安裝到位，簡化了傳統鋼套箱圍堰需要在施工完第一節承臺后拆除圍堰內支撐的工序，大大縮短工期。

2 工藝流程和操作要點

2.1 施工工藝流程（圖7）

2.2 主要施工工序的操作要點

2.2.1 基坑開挖

基坑采用放坡開挖，由于鋼棧橋距離承臺邊較近，為確保鋼棧橋樁穩定，在臨近鋼棧橋一側，鋼棧橋樁位1.5 m范圍內插打型鋼進行護樁，開挖之后馬上設置石籠砌墻，石籠錯縫壘砌。其余三向按1∶0.75坡比開挖至封底混凝土底面標高。

2.2.2 打設鋼管樁

在寬出承臺1.53 m和5.63 m距離處，沿承臺周圍插打內、外兩排鋼管樁，間距按3 m控制。內側鋼管樁用來焊接牛腿圍檁以定位支撐模板；外側鋼管樁高出地面平臺（地面標高為55 m）80 cm，在頂部加設3道斜撐支撐在內側鋼管樁上，支撐位置為頂部往下的三道圍檁對應處。部分鋼管樁在承臺施工完成后兼做鋼平臺橋墩樁，不用拆除。內側鋼管樁打入深度按3 m控制，打入深度嚴重不足的則加密布置，保證鋼管樁的支撐效果。先插打內側鋼管樁，并同步安裝牛腿和圍檁，外側型鋼可在鋼圍堰模板安裝時施工。

2.2.3 牛腿及圍檁安裝

按照施工圖設計的圍檁標高逐層設置牛腿，牛腿采用Ⅰ20a工字鋼加工而成，須與鋼管樁焊接牢固。由于牛腿懸臂較大，用20#槽鋼斜撐加固。

牛腿設置完畢后，安裝圍檁，圍檁采用Ⅰ20a工字鋼設置。圍檁可在加工場地先分段拼好，再分段吊裝。圍檁拼裝時，要保證線形平直，上中下三道圍檁位于同一斷面，嚴禁使用變形彎曲的材料，確保模板安裝時能與圍檁平整貼合，圍檁須形成閉環。圍檁兼做模板的大背楞，鋼管樁及牛腿作為支撐。

2.2.4 模板加工及安裝

模板采用定制大塊鋼模，工廠加工好試拼合格后，加工時主要是控制好平整度，運輸時保護好不得變形。安裝時按試拼的順序進行，及時安裝止水條。

2.2.5 堰模一體驗收標準

現場技術管理人員逐一進行檢查并做好記錄，自檢合格后，報技術部和安全部進行復檢；復檢合格后，報監理及公司技術部及安全部門進行檢查驗收。相關部門驗收合格后，方可投入使用。

模板、鋼筋及混凝土工程各項指標以《公路工程質量檢驗評定標準》《公路橋涵施工技術規范》為準。

3 質量、安全與環保

對進場的材料均按要求進行取樣，由專員驗收登記，試驗合格后方可使用，不合格的材料一律不許采用。

在鋼圍堰施工前采用全站儀放出鋼管樁打入位置，確保鋼圍堰整體的穩定性。內側鋼管樁打入深度按3 m控制，打入深度嚴重不足的則加密布置，保證鋼管樁的支撐效果。

在焊接牛腿及圍檁時，實時監控各個連接點的穩固及焊接點牢固情況。

模板安裝完畢后采用吊錘線檢查模板豎直度，拉設水平線嚴格控制模板頂面標高。

水下封底混凝土施工要求一次完成，避免冷縫形成斷板。

基坑開挖產生的土渣，碎石及時清運處理，禁止場內隨意堆放或拋放河道。

混凝土運輸攪拌車洗車廢水排入沉淀池，禁止隨意排放。

4 應用效果對比分析

賀州至巴馬高速公路（都安至巴馬段）位于象州縣境內，培森柳江特大橋是全線橋長最長的橋梁，主橋采用矮塔斜拉橋設計，設計跨徑為（145+280+145） m，橋面整幅布置，橋寬29 m，為全線關鍵控制性工程。主橋P3主墩承臺工程中使用堰模一體圍堰進行施工，該橋墩的承臺尺寸為32.34 m×19 m×6 m，總方量為3 686.76 m3，總產值為5 777 152元。采用強“強透水地層橋梁承臺堰模一體圍堰施工方法”，在承臺施工節段節約成本約9 000元，承臺鋼筋間距，保護層厚度合格率超過95%，質量效益顯著。滿足現場施工要求和綠色施工“環境保護”的要求，達到綠色施工示范工程的實施效益。

與傳統施工方法相比，本工法能夠節約人工、提高工效，費用節約明細如表1所示。

5 結語

經廣科學技術情報研究所查新（《查新報告》編號：202145B1300430000），該橋采用外圍穩固的堰模一體圍堰結構施工強透水地層橋梁承臺，在自治區內甚至國內均未見同類公開文獻報道，具有一定的新穎性和創造性。

通過對外圍穩固的堰模一體結構的設計、計算、實施，證明該施工方法具有一定的科學性，既解決了強透水地層橋梁承臺施工的難題，也彌補了堰模一體結構在外圍進行支撐加固的空白。

通過項目實際應用外圍穩固的堰模一體結構，證明該施工方法具有較好的實操性，在成本、進度、質量上均有一定的進步。全部鋼模板均能回收二次使用，回收完好率超過80%，并且有一定的成本節省。

綜上，淺灘強透水地層橋梁承臺采用外圍穩固的堰模結構進行施工，是值得廣大同行進一步進行研究的，在適合的工程條件下也是值得推廣應用的。

參考文獻：

［1］江羽習，張坤球，黃 成，等.基于強透水地層的新型堰模一體化結構和施工方法［J］.桂林理工大學學報，2022，42（3）636-641.

［2］張坤球，黃 云，黃文武，等.外圍穩固的高精度零干擾堰模一體結構［P］.中國：ZL202020707731.0，2020-12-15.