桥梁深水承台钢吊箱围堰施工技术研究

吴 江,黎 峰

（抚州市公路事业发展中心崇仁分中心,江西 崇仁 344200）

0 序言

在现有水工围堰技术中，主要有钢吊箱、钢套箱和钢板桩3种围堰技术常用于深水桥梁作业中。其中钢吊箱围堰的功效更好，其刚度大、防阻水功效好、安全性高、适用性能优异、可重复循环使用，为多数深水桥梁基础施工所采用。

钢吊箱围堰是一种有底的向桥梁深水承台施工提供防阻水保障的结构，通过吊箱侧板和混凝土封地底板实现围水防水功能，为深水承台施工提供干燥作业环境。与普通钢围堰相比较，钢吊箱围堰有无须沉入河床、水流阻力小、工期短、应用难度低、混凝土用量节省、利于工期通航等一系列特点，下文将对钢吊箱围堰技术在桥梁施工中的具体运用作详细阐述。

1 工程概况

案例是一座公铁两用的简支钢桁梁大桥，其深水高墩区域的非过航孔桥跨径88 m，全长16.34 km。钢桁主梁采取双层钢结合梁结构，桁宽14.0 m，桁高13.5 m，其公路层桥面采用桥板预制组装施工工艺，预制件通过剪力钉与横梁、纵梁和上弦杆进行连接。桥墩采取门式结构，纵向变宽、横向等宽，宽度分为21.40 m和20.00 m两种，单柱横宽6.00 m。顺桥向桥墩采取1∶30放坡。采取矩形主梁承台结构设计，承台厚度5.0 m。基础设计采用群桩基础形式，共设有钻孔桩14根，桩径3 m，分3排，呈左右上下对称布置。承台规格17.70×29.90×5.00 m，底部高程-9 m，顶部高程-4 m，采用C40混凝土浇注。

海域年平均风速6.90 m/s，百年一遇的十分钟内最大平均风速甚至能够达到44.80 m/s；年度高于6级风力约在290 d左右，高于7级风力约在210 d左右，高于8级风力约在115 d左右，高于9级风力约在58 d左右；台风登陆每年约在3.8次左右，多集中发生在6—9月之间。海域平均低潮位-1.89 m，平均高潮位+2.39 m，最大平均潮差达到4.28 m。风大浪高，所以工程选择以钢吊箱围堰工艺作为承台施工的围护结构和模板。

桥梁的1#桥墩采取钢吊箱围堰施工技术，钢吊箱规格32.00×19.80×20.40 m，顶高程7.90 m，底高程-12.50 m。吊箱围堰由龙骨、底板、侧板、内支撑、斜撑、限位系统、吊挂平台、牛腿、刚性压拉杆以及连接固定机构等部分构成。

工程作业难点：

（1）海况和气候恶劣。所处区域风期长，风力大，全年风力高于7级的占55%。海况条件恶劣，潮流强，波浪大，桥梁部件承受性、现场定位准确性和就位效率经受严峻考验，工程施工难度很大。该水域围堰施工操作过程中，做好抗风防浪准备十分重要。

（2）桥梁墩位所在区域属于深水区。大多数墩体所在位置的水深≥20 m，部分墩体所在位置的水深≥40 m，桥梁基础深水作业，增添很大操作难度，风险很高。

（3）桥址所在区域的盖覆层不足，一些区域甚至没有或者仅存在很薄的盖覆层，使得施工过程中像施工平台、栈桥、围堰等结构部件装配遭遇临时场地不足的问题。

2 钢吊箱围堰施工方案

承台5 m厚度，垂向（2.5 m+2.5 m）分2次浇注施工，按照高墩深水承台作业方案开展施工，待墩体完成施工，高程大于溅浪高程，而且墩体混凝土涂装完防腐以后，进行围堰结构拆除。

施工方案：场地内装配龙骨以及底板→装配侧板以及内支撑→装配封底平台和吊拉杆→整体吊起并转运到墩位→下放围堰、挂吊于桩顶→松钩和退出墩位→刚性压拉杆和牛腿焊接→清洗钢套筒，封底→抽水→封底找平层施工→承台施工→墩体施工→墩体涂装防腐→拆去围堰。

可以分为4个操作过程：

过程1：厂制围堰结构部件，制备完成后转运到装配场地，借助100 t级履带吊，按设计装配每个结构部件。同时在施工墩位将承台范围内钻孔平台拆除，割除钢套筒至+8.00 m顶标高，在四角支栈桥配置缆风阻尼系统，以抑制围堰摆动，角桩钢套筒顶口焊接好导向结构。

过程2：选择海况条件较佳的时间窗口，以2 000 t级浮吊将围堰整体吊起并转运到墩位。初步对位围堰平面位置，在堰底口距离护筒顶面约2 m时，装配并收紧四角缆风绳，以控制和降低围堰平面的摆动。

过程3：围堰摆动比较小后，控制浮吊，徐缓下放围堰。下放到底龙骨接近护筒顶导向时，再度降低下放速度；在角桩均处于底龙骨的预留孔区域内时，加快下放速度；待龙骨底面均低于护筒顶导向顶面高程后，再度匀速缓慢下放；直到封底纵梁置于护筒顶面，然后放开吊钩，此时围堰重量转换到封底平台横、纵梁。

过程4：浇注封底混凝土，达到要求强度后，抽去围堰积水，继而对抗浮牛腿进行焊接，并把刚性压拉杆焊接到牛腿上，对高出承台的刚性压拉杆进行割除，然后浇注找平层。

3 钢吊箱围堰施工技术要点

3.1 钻孔平台拆除

完成桥墩群桩基础施工后，围堰施工开始前，须将围堰施工有冲突的钻孔平台部分给予拆除。操作过程：将履带吊机移至钻孔平台的栈桥附近，准备就绪后，自上而下逐次拆去钢面板、分配梁、贝雷片、分配梁、钢管桩等。拆除钢管桩时，须安排潜水工割除钢管桩的水平面以上的部分，再由履带130 t吊机配合实施拆除作业。

3.2 钢套筒拆除

下放吊箱围堰前，遵从设计要求，将钢套筒切割去除至封底吊挂平台的纵梁的安装标高。割除操作完成后，在拐角处的钢套筒的顶部焊接顶口加强板以及接引导向，以确保围堰的下放精度。钢套筒顶部分别焊接3个护筒导向，注意保证夹角120°。

3.3 围堰的制备与装配

围堰的每个结构部件，根据设计标准在钢结构加工厂制备完成并给予单元分块编码为接下来的分块对接提供标识，预装配而且验收合格以后，转运到桥址附近开展系统整体装配。围堰整体装配包括以下过程：

3.3.1 搭建装配台座

按设计要求，先进行台座定位和放样，再摆放装配台座，为保证台座均匀受力，应用混凝土板抄垫台座底部，混凝土板须用碎石进行抄平。

3.3.2 装配堰底龙骨与底板

堰底龙骨结构部件厂制加工完成，转运到装配现场，按设计图装配成整体，装配完成以后，要确保龙骨的顶面保持平整。在加工场进行龙骨下料时，按设计要求，开好封底吊拉杆孔以及底板和侧板的螺栓连接孔，在装配好的龙骨上装配底板，先装配护筒封堵板，然后焊固龙骨与底板间的角钢，再装配其他底板部分。

3.3.3 装配临时支撑架

临时支撑架用于临时定位侧板，由支撑架斜撑、立柱、临时导梁、支撑牛腿等结构组合而成。立柱长度8.50 m，选择应用2HN700×300 mm的型钢，立柱在围堰龙骨上焊固，保证-4.00 m顶标高。斜撑采用2HM440×300 mm的型钢，围堰龙骨与斜撑底部60°角夹角，斜撑顶部与立柱焊牢。支撑牛腿采取δ=10 m钢板，牛腿的顶面保持-4.76 m标高，用于支撑导梁临时结构。导梁用于侧板的临时定位，采用2HM440×300 mm的型钢。在制备装配临时支撑架时，应确保其有足够的刚度和强度，这是围堰装配的精度的保障[1-2]。

3.3.4 装配侧板

应用180 t级履带吊，逐块装配侧板，依次从短边侧板向两侧开展装配，至另一侧的侧板完成合拢。在龙骨上立侧板，与临时导梁暂时固定在一起，再装配侧板连接螺栓、底板与侧板连接螺栓。

3.3.5 装配内支撑

围堰内支撑按设计要求共需配置两层内支撑，围堰底层内支撑的装配标高，使其顶内撑标高的+4.00 m区域；底层内支撑装配标高在-3.00 m位置，距离侧板的顶面10.9 m。装配内支撑时，先装配围堰底层的内支撑，再装配围堰顶层的内支撑。底层内支撑的内部应用螺栓开展连接，亦通过螺栓与侧板连接；顶层内支撑的内部应用相贯焊接，通过螺栓跟侧板连接。内支撑先于侧板合拢前置放于围堰内，采取先长后短装配顺序。

3.3.6 围堰封底横梁纵梁装配

由4根横梁和4根纵梁形成围堰封底平台。平台纵梁应用2HN900×300 mm的型钢，横梁应用2HN588×300 mm的型钢。横梁与纵梁应用8 mm角焊接缝连接，围堰侧板与纵梁应用径值160 mm的销轴进行连接。

3.3.7 装配围堰封底吊拉杆

装配完毕围堰封底平台后，装配封底吊拉杆，吊拉杆长度需开展精确调节。封底吊拉杆应用Φ40 mm规格的精轧螺纹筋，吊拉杆底部与龙骨、顶部与横梁，均应用螺帽固定。

3.4 围堰起吊与运输

整体装配围堰完成后，选择风浪和天气条件较佳时间窗口开展围堰起吊和运输。配备2 000 t级浮吊，根据桥梁设计，直接将围堰吊至施工墩位。

3.5 定位下放围堰

围堰运达指定墩位以后，抛锚定位，定位下放作业要注意海况风浪条件，一般风速不高于7级，浪高须低于2.5 m[3-4]。

按下述过程作业：

第1步：起吊围堰，移送至钢套筒的上方，与护筒的顶口对准，开始操作下放。

第2步：下放围堰到护筒顶口2.0 m区域暂停，给予初步定位，连接好先期预备锚绳。应用2个30 t级倒链，依次将锚绳收紧，在围堰平面晃动低于20 cm时，继续慢慢下放，并逐渐将锚绳收紧。

第3步：下放围堰到接近护筒顶口导向时，下放速度放慢，角桩均处于底龙骨的预留孔区域内时，下放速度加快，全部龙骨底面低于护筒顶导向的顶面高程后，再匀速缓慢下放。

第4步：继续下放，直到封底纵梁置于护筒顶面，进行浮吊松钩，此时围堰重量移到封底横、纵梁。

第5步：顶紧中层、顶层限位系统，抄垫充实，与钢套筒焊固，由潜水工将钢套筒与龙骨活动导环间抄垫密实。焊接压拉牛腿，并在压拉牛腿上焊接刚性压拉杆。

3.6 围堰封底

封底应用C30混凝土，封底厚度3.0 m，一般预留有0.5 m的找平层。封底混凝土浇注导管径值300 mm，根据实际状态开展导管配节。导管装配时，应用25 t级汽车吊配合，底管口悬空≤100 mm。按6.0 m半径确定单管铺摊面积，围堰范围共配置下料点6个，取6 m3容量，应用拔球料斗浇注封底混凝土，即可以满足浇注需求。

封底混凝土浇注须注意下述要点：

（1）完成下放以后，清理钢套筒附物，保证钢套筒和封底混凝土之间黏结力不受影响。

（2）浇注封底混凝土，先从左侧1#和4#导管拔球浇注。完成拔球后，先不拆去料斗，继续浇注混凝土；等1#和4#导管达0.5 m埋深后，再拆去料斗，继续在左侧1#和4#开展混凝土浇注。须注意，要在0.50～0.80 m之间控制导管埋深。混凝土浇注须时刻观察混凝土面高程，待1#和4#导管所在位置达1.0 m混凝土厚度后，停止该范围的混凝土浇注。

（3）测量2#和5#导管区域的混凝土高度，调节导管底口的悬空高程，调节底口悬空高程至10 cm左右，给予固定；料斗装满混凝土，同时对2#和5#导管进行初浇注，导管埋深达0.5 m后，拆去料斗。依次推进，直到右侧3#和6#导管完成浇注。

（4）按前述过程反复浇注封底，直至混凝土浇注厚度3.0 m，完成围堰封底施工[5-6]。

3.7 围堰抽水与基底处理

封底混凝土获得要求强度以后，关闭围堰侧壁连通口，即可进入围堰抽水过程。抽水操作过程中，须注意记录围堰内的水位刻度、抽水机数量、用时等信息，并观察侧板是否存在漏水。完成抽水后，将钢套筒割至匹配承台底标高，然后凿除清理桩头，焊接剪切力环和抗浮牛腿。确保围堰抗浮和抗沉要求，焊接刚性压拉杆至抗浮牛腿，割除超出承台范围的刚性压拉杆，封底找平层浇注混凝土，确保围堰底部处在同一水平。

3.8 承台、墩体施工

启动承台施工以前，拆去底、顶层内的支撑结构，依次进行承台和墩体的施工操作。承台5 m高程，分2次施工，每次浇注混凝土2.5 m。墩体完成施工，高程须大于浪溅区高程，墩体完成涂装防腐后，拆去围堰结构。

3.9 拆除围堰

应用400 t级浮吊，逐块拆去围堰侧板，拆除围堰时，围堰顶口应用框架梁与成建墩体连结成为一体后，再逐块拆除[7-8]。

4 结语

综上，该文探讨了跨海桥梁深水承台钢吊箱围堰施工技术，主要介绍了案例公铁两用跨海大桥恶劣海况下的钢吊箱围堰施工方案，施工过程及关键技术要点。实践证明，严格控制承台钢吊箱围堰各施工关键点质量，能有效保障桥梁使用周期，具有显著技术参考意义。