武穴长江公路大桥14#墩双壁钢围堰施工关键技术

1 工程概况

武穴长江公路大桥全长2051.5m，结构为（56+100+56）m连续箱梁+6×30m预应力混凝土T梁+（56+100+56）m连续箱梁+（80+290+808+3×75）m双塔双索面钢箱混合梁斜拉桥。14#塔承台设计为矩型，承台横桥向总宽29m，纵桥向宽16.5m，承台顶面高程+7m，承台底面高程+2m，承台厚度5m。承台下行列式布置16根直径2.5m的钻孔灌注桩。14#双壁钢围堰平面结构图见图1。

图1 14#双壁钢围堰平面结构图（单位：mm）

2 总体施工方案

14#墩钢围堰施工总体施工方案为：整个围堰分为28个单元件在工厂加工制造，根据履带吊的起重量最终将围堰分为16个块段在桥位现场焊接。围堰焊接完成后，利用安装在护简上的下放系统下放围堰至设计标高，然后浇筑封底混凝土，围堰施工完成[1][2]。施工流程图见图2。

图2 14#钢围堰施工流程图

3 围堰制作

3.1 围堰加工制造

按照武穴长江大桥14#墩钢套箱围堰施工设计文件，14#围堰为矩型围堰，其尺寸为32.43m*19.93m*14.90m。围堰在工厂进行加工制造，加工流程见图3。

图3 14#钢围堰加工流程图

3.2 围堰的分块制作

根据围堰的结构形式，将围堰分为28个单元件，单元件由内、外壁板、隔舱板、水平桁架及竖肋等部件组焊接而成。单元件制作顺序：胎架平台制作→按围堰线型焊接支撑→铺设内壁板→划线（坚向型材及隔舱板的位置、水平环形板的位置）→安装内壁板竖肋→安装水平环板→安装内隔舱板→安装环形板的水平桁架→安装外壁水平环板→安装外壁板竖肋→铺设外壁板焊接内部构件[3]。14#双壁钢围堰加工见图4。

图4 14#双壁钢围堰加工

3.3 块段组拼

28个单元件制作完成后，为减少在桥位现场的焊接工作难度及根据桥位现场设备的起吊能力，将每2-3个单元件在船厂组拼成一个块段，最终围堰分为16个块段运到桥位现场。

4 围堰现场施工

4.1 围堰现场拼装

围堰拼装前，首先拆除14#钻孔平台围堰区域的分配梁及贝雷组，在护简顶安装围堰吊放系统，利用2台履带吊按分段现场对称组拼双壁钢围堰，最后围堰在桥位的南北向中间合拢。拼装完成后对焊缝进行检查，并进行水密性试验[4][5]。

4.2 施工平台拆除

原有施工平台影响围堰的拼装及后面施工，在拼装围堰前先在钻孔平台上标出双壁钢围堰的安装位置。拆除围堰区域的分配梁、贝雷片和枕头梁，拔除围堰区域的钢管桩。

4.3 吊挂系统安装

平台拆除后进行吊挂系统的安装，整个围堰设置三组吊挂系统，安装过程中，确保每一组吊挂系统的主梁处于水平状态。确保主梁开孔与下锚座开孔在同一竖直面上，以便钢绞线穿接。

4.4 围堰组拼

根据履带吊的起吊能力，整个围堰组拼分为16个块段，单个块段最大重量控制50t左右。所有块段均用船舶从工厂运至桥位处，每个块段设置4个吊耳，利用130t履带吊将围堰块段吊起，并缓慢落到护筒上支撑牛腿上。在平台上设置2台130t的履带吊对称组拼钢围堰。在围堰组拼前先在已施工的护筒上焊接牛腿（围堰所有的临边护筒上均设置牛腿，共14个牛腿），牛腿顶面标高与设计的钢围堰刃脚底标高齐平。然后测量放线，在牛腿上标出围堰的平面位置，并设置定位型钢。拼装时，使围堰刃脚踏板的内边线直接靠在内侧的定位型钢上。在围堰位置定好之后，围堰外侧安装限位型钢并在护筒上设置上下两层型钢固定围堰。

将已定位好的块段与相邻块段利用马板临时焊接，然后焊接内外壁板及水平环板。完成后，再将新吊装的围堰块段下端固定，继续拼接下一块围堰。围堰最终在两个长边的中间合拢。合拢块段的尺寸大小根据现场的实际尺寸进行加工制造和调整。围堰组拼完成后，安装围堰内支撑，内支撑分上下两层，从下到上按设计位置依次安装。围堰拼装见图5。

图5 围堰拼装

围堰块段拼装时，前定位型钢位置应准确，围堰块段到位后，应及时安装后定位型钢及上下两层固定型钢，防止围堰块段前后移动和倾覆。

4.5 围堰下放

经检查，焊缝及水密试验均符合要求后，穿接钢绞线，开始下放围堰。刃脚进入水面以前，利用两台天泵浇筑刃脚混凝土，然后继续浇筑舱壁混凝土、吸泥直至围堰下沉到位，最后浇筑封底混凝土。

围堰下放前应检查双壁舱漏水情况，发现有漏水情况及时封堵，围堰下放前，确保双壁舱不漏水。检查所有双壁舱水泵数量与功能是否正常。围堰下水见图6。

图6 围堰下水

打开围堰双壁上的连通孔，围堰双壁上设置有4个连通孔，其目的是保证围堰封底施工过程中围堰内外江水连通，使围堰内外水位保持平衡，在围堰下放前需要将连通孔打开。

围堰整个下放过程采用纠偏式吸泥方法，辅以灌水和壁舱浇筑混凝土等压重措施。在围堰下沉中，必须做好记录工作，将围堰下沉的有关资料随时记录在工程日志和记录表格中，记录下围堰高度、刃脚高程、顶面高程、本次灌水高度、累计灌水高度、围堰外水位、围堰内外水头差等关键技术数据。

为了使钢围堰在下放过程中保持垂直度，整个下放过程必须使每台千斤顶带荷载50t至100t。围堰在着床之前，呈悬浮状态，此阶段的围堰下沉较容易，只要向井壁内灌水，克服水的浮力，围堰即可平衡下沉。在向井壁内灌水时，应遵循对称加载的原则，对称的隔舱，同时灌水，且流量一致，以防围堰倾斜。双壁舱加水下沉，布置6台20m扬程潜水泵，在加水过程中观察油顶压力变化，当油顶达到100t荷载时，开始松顶下沉；当油项压力接近50t荷载时，停止下放，继续加水。钢绞线每次下放高度控制在20cm左右。为增强围堰刃脚的刚度以便于围堰能更好地切入河床内，在围堰底口刃脚距离河床面约0.5m左右时，暂停下放，进行围堰刃脚混凝土浇筑。直接利用天泵在平台，上分次对称浇筑1.7m高刃脚混凝土。

围堰刃脚混凝土浇筑完成，待混凝土强度达到设计强度后，继续下沉至围堰着床。当围堰进入河床一定的深度后，刃脚受力不均，围堰会产生一定的高差，此时的围堰工况，采用纠偏式吸泥下沉。下沉时，首先是采用灌水配重，每次灌水高度根据千斤顶的受力大小确定（每台千斤顶受力不超过100t）。当围堰双壁舱内水已灌满，围堰底高程还未下到设计底标高-1m时，此时向双壁舱内灌注混凝士进行压重，灌注的原则与灌水一样。在整个下沉的过程中，通过纠偏式吸泥的方式辅助围堰进行下沉。吸泥时，先吸围堰中间，再两边，始终保持围堰内部是一个“锅底”。围堰刃脚边2m范围内禁止用吸泥机吸泥，以防围堰刃脚出现涌砂现象。

当围堰刃脚底接近设计标高时，放缓钢绞线下放高度，每次下放高度控制在10cm左右。最终使围堰底标高控制在-1（+0，-0.1m）范围之内。在围堰下沉中，必须做好记录工作，将围堰下沉的有关资料随时记录在工程日志和记录表格中，记录下围堰高度、刃脚高程、顶面高程、本次灌水高度、累计灌水高度、围堰外水位、围堰内外水头差等技术数据。

4.6 围堰封底

围堰封底混凝士高度为3m，为水下C30混凝土，分两次浇筑，先浇筑2.7m，后浇30cm的调平层，总方量约为1400m3。

围堰下放到位后，对围堰内部进行清淤、封堵。清淤、封堵完成后，在施工现场利用贝雷片搭设封底平台。封底前准备工作完成后，进行封底混凝土的浇筑，封底砼初灌采用翻板拔球法，在施工前应根据各集料斗的具体情况做好翻板，初灌时导管距底板项15cm左右，拔球后连续灌注，直至混凝土达到设计标高。灌注时应注意测量砼面，避免任何一根导管长时间得不到混凝土供应，任一点混凝土灌注间隔时间不宜超过30分钟，砼灌注过程中应使砼面整体均匀上升。在灌注的过程中，会时刻测量灌注点影响直径范围内的混凝土高度，对于局部灌注不到的位置会及时进行补灌。

5 围堰切割拆除

承台顶标高+7.0m，围堰顶标高+13.9m，围堰底标高-1.0m。在承台顶标高以下的围堰壁舱内填充混凝土，混凝土填充高度共8m（-1.0m～+7.0m）。承台项面以上的钢围堰全部切割与拆除。剩下的6.9m高围堰分为水上部分拆除和水下部分拆除。

5.1 施工准备

①围堰拆除前，须确定围堰内各分项工程实体结构已完工，并经相关部门、单位检查验收，确定在后续施工工序中无围堰内无水相关施工活动，且围堰拆除不影响后续其他施工工序。②实体结构验收后，在围堰拆除前，须对围堰内的施工边角料等杂物进行清理。

5.2 切割拆除

①水上部分拆除流程：在靠近水面处开孔→清除围堰内壁砂→围堰分块拆除。在围堰每个隔舱靠近水面约10cm处外壁板上开孔。孔口尺寸为50cm×50cm，间距为1m，采用高压空气或高压射水冲击围堰，使其排除。根据起重设备性能和起吊能力，围堰分块切割。根据围堰结构确定分块重量和切割位置。水平切割位置原则上以每个节段接缝或环形板处为准。每块围堰设置4个吊点，吊点设置在围堰内外壁板开孔。②水下部分拆除流程：围堰内注水→在靠近围堰舱壁混凝土处开孔→清除围堰内壁砂→围堰内支撑拆除→围堰分块拆除。在围堰内内注水，使其与拆除时围堰外水位一致。先拆除承台顶面的内支撑钢管，内支撑拆除完毕后再分块拆除围堰主体结构。在每个隔舱靠近舱壁混凝土约10cm处外侧壁板上开孔。孔口尺寸为50cm×50cm，间距为1m，采用高压空气或高压射水冲击围堰，使其排除。根据起重设备性能和起吊能力，围堰分块切割。根据围堰结构确定分块重量和切割位置。水平切割位置原则上以每个节段接缝或环形板处为准。围堰分块重量以不超过10t为准。潜水员下水，在围堰外侧壁版切割分块标志线。每块围堰设置4个吊点，吊点设置在围堰内外壁板开孔。

围堰烧割成上下两半节时，上节围堰受到水流冲击向下游移动，而且在围堰断开的一瞬间突然移动，为了使潜水员安全施工，可以在烧割线上下各焊一个连接件，其间以倒插螺杆连接，并能够承受水平力。围堰起吊时，将螺杆拔出，同时用方木或其他防倾覆结构将围堰支撑于墩身，以防围堰倾倒。切割顺序原按照从下游向上游切割，可有效防止在水流冲击下围堰错位对潜水员造成安全隐患。

6 结语

武穴长江公路大桥桥14#墩与14#墩围堰施工具有施工难度大、工序繁多、质量控制要求高的特点，14#墩双壁钢围堰加工制造、现场拼装、下放、吸泥下沉、封底、切割拆除等施工关键技术与质量控制要点具有安全可靠的特点，保证了工程质量与施工工期。