解析桥梁水下承台施工中钢围堰的应用

聂金海

摘 要：钢围堰在承台施工中起着重要作用，容易被侵蚀，为此必须加强钢围堰施工控制，以保证承台质量。结合实例，主要从设计、计算和安装施工等方面对其在承台施工中的应用进行了分析。

关键词：水下承台；钢围堰

承台是支撑桥墩和桥梁的基础，其稳定性和承载能力直接决定着桥梁质量。然而，很多河流江湖处的桥梁承台都位于水下，受水流的长期冲刷，极易遭到侵蚀。如若承台的稳定性被破坏，桥墩及桥梁必将受到牵连，为此，必须确保承台施工质量。钢围堰是承台施工中常用的方法，主要起挡水作用，以方便承台施工。但若使用不合理，可能会妨碍施工，甚至出现安全隐患。

1 工程概况

某桥梁工程C段横跨河流，长3520m，主桥宽34m，分幅建造，左右幅桥均采用（3.5+13.5+3.5+13.5）m的连续箱梁。施工场地的地表水系多依赖此河流补给，其水位埋深正常情况下在2m—10.6m之间，高程为8.5m—16.8m。从地质河流方面来看，此河段的汛期为5—8月份，通航水位的最高、最低值相差近6m，流速最大时为0.3m/s。经商榷，在承台施工时使用钢围堰法。

2 钢围堰的设计和计算

2.1 钢围堰。在桥梁建设中，当桩基础或承台位于水下时，为方便在干燥环境中施工，常会使用围堰将水隔绝，形成一个密闭空间。按照材质划分，围堰有土石围堰、钢围堰、木板围堰等多种类型，其中，钢围堰的应用最为广泛。双层薄壁钢围堰是实际中最为常见的一种，除了防水、围水，还能起到支撑基坑坑壁的作用。钢围堰的设计计算是前提工作，主要涉及围堰的尺寸。质量、形状等。

2.2 尺寸计算。根据水下承台尺寸进行相配套的围堰设计，水下承台分为3部分：①底部，即底模板，以封底混凝土层制成，结合工程要求设计为400cm；②钢架和承重部分，按照实际要求设计为高度300m；③主体结构，由高强混凝土构成，高度设计为600cm。

此次工程，将钢围堰分为两节：①第一节主要是封底混凝土层，和主结构的一部分，长620cm；②第二节由主体结构另一部分，和全部钢架承重部分组成，长880cm。分上下两段，下段长3.5m，使用加厚的6.5mm钢板为主要材质；上段长4.5m，使用5.5mm厚的钢板材质。另外，为方便施工，围岩尺寸应设计的比水下承台总体高度高，并在上下留有余量，主要起固定承台的作用。

2.3 空间箱体设计。钢围堰的作用极为重要，但施工中有一定的难度，抗张力设计要求较高。为降低难度，增加其自身的抗张力，通常设计为空间箱体的结构，该工程的支持结构采用双层钢板，并在箱体内部进行桁架铺设，起到固定箱体的作用，以方便水下承台施工。其他参数都严格按照要求进行设计。箱体外壁高度为15m，双层钢板的空间厚度为1.5m.

3 钢围堰的安装施工

水下承台是支撑桥梁的基础，在水下容易被侵蚀，进而可能影响到上部稳定，所以要严格控制钢围堰的施工。因该工程钢围堰分为两节，在施工时分开进行。一般而言，钢围堰的施工步骤为：拼装—浮运—起吊下沉—接高—灌水—浇筑—拆除。

3.1 第一节安装施工。在拼装船上按照规定进行第一节钢围堰的主体的加工和拼装，拼装结束后对其质量进行测试，确保测试结果完全符合标准，然后运输到指定位置。使用75t承载能力的履带式吊塔慢慢将这一部分起吊至空中，与固定平台相垂直。接着，施工人员利用相关工具按顺序对第一节加固，直至全部完成。安装好的部分要及时焊接，并保证符合规定标准。然后进行该部分钢围堰上的其他部位的安装施工，直至加工工作全部完成，开始吊装下沉，先对水体中的杂物垃圾等进行彻底清理，地基槽要保持整平，可提高钢围堰下沉时的稳衡性。钢围堰沉入水中，除了自身重量，还需借助外力，通常是在顶部施加足够的压力，将其沉入到设计位置。如在围堰上口施加横担，利用手拉葫芦上头扣于横担，下端与桩上钢筋相连，根据下沉速度调整葫芦链锁的长度。

3.2 第二节安装施工。与第一节的工序相似，将此节主体结构吊起安装于第一节上。全部结构的安装工作结束后，应使用后高强度钢板做整体一次性的焊接，并进行检测，确保达标。然后缓慢控制钢围堰沉入水中，遇到阻碍时，可利用空压机吸泥，或施加外力等方法，将钢围堰下沉至指定位置。

3.3 填料施工。填土时应严把土质的质量关，如孔隙率小等，或加以夯实，以免出现渗漏现象。填完之后进行平整，上面覆盖一层30cm厚的黄砂，并以一层30cm厚的碎石覆盖于黄砂之上。填筑顶面的高程根据承台底立模的高度而定。填料施工中应注意，如果钢围堰内水位过高，必须及时排除，降低水位差，否则很容易出现穿孔现象。围堰内的水位在整个滤层填完后才能减低。另外，承台施工时需要配置有水泵，负责渗水的排除，根据实际情况选择水泵的类型。

3.4 拆除。在承台浇筑工作结束后，根据气温使其承载力达到承载自重，然后便可进行拆除工作。因拆除时会有很大摩擦力，为此，常先将围堰内外的土层进行松动，再借助吊装运输工具起吊围岩，并运出现场。

4 钢围堰施工中的关键和注意事项

4.1 关键点。抽水之前，支撑系统必须同时顶紧，否则会影响施工质量。如此工程有5层支撑系统，若其中一层的围囹与钢板桩之间有5cm的间隙，当抽水至地3层支撑系统下0.5m时，钢板会发生较大的变形。一旦应力超过210MPa，整个结构都有可能坍塌。而在实际施工中，围囹和钢板桩很难紧贴不出现缝隙，所以为保证支撑系统能够充分参与受力，提高钢围堰结构的安全性，必须将全部支撑系统水下顶紧。

在钢板插打之前，应做好承台位置的河床清淤工作，因为钢围堰施工时间较长，在河水的冲刷下，外侧河床可能有大量的淤泥堆积，应充分了解淤积程度，并将之清除。关于钢板桩的施工定位也是关键点，施打钢板桩时，下口有一定的难度，因为精度较低，可能会达不到设计标准，以至于出现上小下大的现象。为此，开始振打时打进覆盖层2m左右即可，以便局部调整，随时检测垂直度，必要时采用异形桩实现合龙。

4.2 注意事项。在钢围堰下沉式，有几项需要注意，内部的井孔面积较大，围堰下沉时出土量和补水量都比较大，应配备相应的设备机具，如补水泵、潜污泵、高压水泵等。吸泥设备应提前组拼，并调直试压，做好拼接标高，使用时按标高拼接，并将去长度大小及进行明确的标记，为吸泥时提供方便。

5 结语

桥梁建筑是国家基础设施建设中的重要组成部分，与交通、经济等密切相连。尤其是随着交通运输行业的发展，车流量和荷载大幅增长，桥梁承受的压力更大。作为桥梁建设的根基，承台的作用不容小觑，直接关系着桥梁的建设质量，钢围堰施工是承台施工中常使用的方法，为此，必须架加强钢围堰施工质量。

参考文献

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