龙溪嘉陵江特大桥钢吊箱围堰施工技术研究

邱斌

中交一公局集团有限公司 北京 100000

摘要：桥梁深水基础施工安全风险高、难度大，本文以合长高速龙溪嘉陵江特大桥9#钢吊箱围堰施工为例，阐述钢吊箱围堰加工、拼装、浮态接高、下放、水下混凝土封底等施工技术，提出了一套安全、可靠的钢吊箱围堰施工技术方案。

关键词：桥梁；钢吊箱；围堰；施工；控制要点

1工程概况

龙溪嘉陵江特大桥主桥结构为预应力混凝土连续刚构（108+200+108）m，9#主墩为圆端形整体承台，平面尺寸44.5m×14.5m×5m，顶标高为+194.2m，桩基直径2.8m，共19根。桥位处于库区范围内，常水位+203m。

9#墩承台采用双壁钢吊箱围堰，长47.8m，宽17.8m，壁厚1.5m。钢围堰高16.8m，从下往上分2节，第一节9m，第二节7.8m，每节分44小块，共计88小块，内支撑采用壁厚10mm直径1020mm钢管，竖向设置两层、横桥向五道；封底采用C30砼，厚度2.5m，共计1158m³，隔舱板内混凝土浇筑高度7.5m，强度为 C20，共计1251 m³。其它相关参数如下：

钢围堰顶标高：+203.5m；承台顶标高：+194.2m；承台底标高：+189.2m；

封底底标高：+186.7m；

2钢吊箱围堰加工、拼装及下放

2.1施工步骤

步骤一：割除中间一排8#～12#共计5根钢护筒，割除至+194.2m。

步骤二：拆除钻孔平台，安装钢围堰临时拼装平台，在临时拼装平台上拼装底板及龙骨，拼装钢围堰第一节侧板（ h=9 m），在内壁上安装导向装置，安装提升下放装置与底板连接，安装吊挂系统底板连接。

步骤三：利用提升下放装置下放钢围堰第一节（h=9m）至自浮状态后拆除提升下放系统；调整钢围堰姿态向隔舱内注水，浮态接高第二节钢围堰（h=7.8m）。

步骤四：调整钢围堰姿态继续向隔舱内注水下沉直至钢围堰底板到设计高程（+186.7m），进行钢围堰体系转换。

步骤五：钢围堰吊挂系统安装完成后，对钢围堰内壁与护筒周边进行清理，且对钢围堰底板进行堵漏，完成之后进行封底。

步骤六：待封底混凝土达到设计强度分两次在钢围堰壁内填充7.5m高C20混凝土（第一次填充3.5m，第二次填充4.0m）。

2.2钢吊箱围堰加工

选择加工厂严格按图纸分节块加工，第一块制成后，应量测单元产品全部尺寸，经检查无误，再制作第二件，完成后与第一块进行试拼装，合格后进行批量生产。 主要控制要点如下：

（1）围堰制造要求放样准确，加工成型后，上下层围堰的竖肋及隔舱板必须严格对齐。同一节围堰各分块相邻水平环板必须严格对齐。竖向角钢必须与水平环板焊牢。

（2）焊接前应进行工艺评定，按工艺评定报告确定焊接工艺。

（3）焊接时必须保证焊缝高度符合设计要求，焊接完成后清除焊缝表面及两侧 10mm 内熔渣、飞溅及其它污物，采用肉眼及KL型焊缝检验尺检查外观质量，如不满足要求立即进行补焊，直至合格。

（4）壁板、隔仓板、环板对接接头等重要部位必须按照一级焊缝进行探伤抽检100%，探伤方法采用超声波探伤。在工厂内焊接的二级焊缝，每条按照20%抽检，且焊缝探伤长度不得小于200mm。

（5）在对围堰焊缝外形尺寸及焊缝探伤完成后，所有壁板和隔舱板都必须进行水密试验。试验前，箱体表面和焊缝必须打扫干净，采用煤油渗透试验时，在检视面刷一层石灰浆并凉干，以便观察。试验中，如发现有水流或渗水（渗油）现象时，将焊缝铲除重焊，再次对该部位进行检查，直到全部合格。

（6）围堰单元制造好后，应对其进行编号，经检查合格后，再出厂。

2.3钢围堰现场拼装、下放

2.3.1钢围堰拼装

钢围堰拼装前必须先进行试拼，试拼合格后方可进行拼装，拼装时严格保证围堰各部焊缝的焊接质量，对关键受力焊缝，采用超声波探伤法进行检验，并作煤油-石灰渗透性试验。

（1）利用龙门吊拆除钢围堰范围内的钻孔平台及水下割除多余护筒、钢管桩，搭设钢围堰临时拼装平台。

（2）放样

以设定的钢围堰的中心轴线为基准，在平台面上放出钢围堰底板的位置线，底板安装时要根据现场钢护筒插打的位置和垂直度确定，安装底板后精确放出各单元块的位置，再进行拼装施工。

（3）底板拼装

按设计图拼装底板，其龙骨材料全部为HW488×300型钢，在进行配料时需考虑材料的排版，保证每个相邻的对接接头错开200mm以上。钢围堰下放时需要穿过19 根φ3.2m的钢护筒，因此在底板上设置相应数量的孔，施工时注意根据钢护筒的实际水平偏差及垂直偏差对底板进行开孔。

（4）侧板拼装

预先焊接临时限位器，在铺设完底板后开始拼装侧板第一块，侧板定位安装好后，检查其倾斜度和端头的垂直度，符合要求后依次拼装其他的侧板直至所有侧板安装完毕。

2.3.2安装吊挂系统

钢吊箱围堰吊挂系统采用双拼[28b+φ32精轧螺纹钢作为受力杆件。 首先在钢护筒上安装横纵向分配梁（双拼45b工字钢），受力杆件上端与分配梁满焊刚性连接，下端则采用销接。 在底板位置处开槽耳板底板与底板龙骨焊接，耳板顶板与槽钢焊接，四周用加劲板加固。 受力杆件单根长度约18m，共56道，吊挂杆件随着钢围堰一起下放，下放到设计标高后，将槽钢与钢护筒上分配梁焊接成一个整体。另在8#～12#钢护筒四周按同位置设置短受力杆件（共20道），待钢围堰抽水施工后与钢护筒焊接。

2.3.3安装限位导向架

由于钢护筒的平面位置及垂直度均存在差异，因此导向架要根据现场实测钢护筒的数据进行安装。 施工方法： 测量安装导向架护筒的垂直度，根据护筒垂直度加工导向架，导向架与钢护筒接触面设置硬橡胶，导向架与钢护筒之间间隙按5cm控制。 整个钢围堰共设置导向3层，每层共设5个导向架（上游侧3个， 下游侧2个），最上层导向架只设置上游侧，共计13个。

2.3.4安装提升下放系统

（1）接高2#、5#、15#、18#钢护筒至+217m作为下放系统的承重钢护筒。

（2）钢围堰采用8台350t千斤顶和钢绞线提升、下放，共设置8个吊点。在第一节钢围堰拼装合拢后，安装钢围堰提升下放系统。下放装置均提前在加工厂制作完成由驳船运至临时拼装平台。提升下放系统由下至上依次为下吊点装置、底锚及底锚组件、钢绞线、垫梁 A（16 mm自制双拼钢板梁， 高度为1216 mm，宽度30 mm）、提升大梁（材料同垫梁 A），垫梁与提升大梁安装均有牛腿钢板进行限位固定。钢板吊点安装在钢围堰隔舱板上。

2.3.5钢围堰下放

（1）拆除临时拼装平台

转换受力体系并提升钢围堰，拆除临时拼装支架。利用提升下放系统将钢围堰吊起，使之脱离临时拼装平台5cm，静置30分钟并调平，进行受力体系的转换，之后拆除临时拼装平台。

（2）钢围堰第一节下放

通过提升下放系统缓慢均匀下放钢围堰。钢围堰的下放要有专人通过计算机控制液压泵站，液压泵站控制千斤顶同步下放，每个千斤顶并配备一个人协助观察，下放前在在护筒上做好刻度标记，所有连续穿心千斤顶统一减压下放，每下放一定距离，使用全站仪和水准仪进行测量，检查钢围堰的中线和标高，确保钢围堰垂直度和平面位置满足设计及规范要求。第一节入水自浮后，拆除提升下放系统，以便第二节浮态接高。

（3）第二节钢围堰浮态接高及内支撑安装

第一节钢围堰下放完成并将钢围堰调整好位置后，利用龙门吊接高剩余钢围堰。以第一节钢围堰为基准，安装初步定位、测量放样、精确定位、焊接安装方法，从钢围堰长边中部向两短边进行对称焊接施工，现场拼接一块单元板时，同时在相应位置的另外一侧采用挂重物或者在平台的另一侧与驳船连接，以保持钢围堰的稳定性，在完成第一节所有块段的拼装后，检验其安装精度、尺寸、焊缝质量、侧板水密性等，拆除临时施工平台，向钢围堰隔舱内注水下沉。

在拼装内支撑之前，量测整个围堰的结构尺寸，拼装时由中间往两侧拼装，先将中间单元块就位到侧板上，使其中心线与侧板隔舱中心线对齐，精确定位好后，将内支撑与侧板密贴、焊接连成整体，随后依次拼装其它内支撑。

钢围堰下放采用隔舱板内对称灌水的方式下沉，施工时采用在外壁板焊接吊耳并在钻孔平台上布置6个卷扬机牵引钢丝绳的方法控制钢围堰下放姿态，直至下放到设计标高。

2.3.6吊挂系统转换

（1）安装吊杆装置：吊杆随着钢围堰一起下放，当围堰下放到设计标高后，将槽钢与上部分配梁焊接成一个整体。

（2）封底抽水施工完成后，将吊挂系统的受力杆件割除至+189.35m，受力杆件与钢护筒焊接成一个整体，增加钢围堰的抗浮、抗沉安全系数。

2.3.7钢围堰拼装施工控制要点

（1）现场拼装。

围堰块段拼装时，下方应采取固定措施以够避免块段移动及倾覆，拼装完成后，采取煤油渗透试和超声波探伤验检验其焊缝质量。

（2）钢围堰拼装焊接要求

②钢板电焊组拼时应注意不得有十字交叉接缝。T型焊缝之间距离应大于200mm。

③焊接接缝要求：壁板拼装焊接时，焊接缝隙宜在0～3mm，壁板对接高差应小于1mm。肋角钢与钢板拼接缝交叉或重叠时，相交部分焊缝要铲平。

上、下节隔舱板之间以及相邻壁板或单元（分块）之间采用对接焊缝，对接焊要求焊透（一级焊缝）。其余各处采用连续角焊缝。

2.3.8钢围堰下放施工控制要点

（1）钢围堰的下放要有专人通过计算机控制液压泵站，液压泵站控制千斤顶同步提升、下放；（2）向钢围堰壁内灌水时，应遵循对称加载的原则以防钢围堰倾斜；（3）钢围堰下沉时，每沉一段，测量其顶面中心位移、顶面标高、倾斜度、下沉量、内外水头差等数据，用以指导施工。（4）钢围堰底距离设计标高约0.5 m时，通过向钢围堰侧壁内注水调整钢围堰平面位置姿态，确保钢围堰的平面位置偏差满足规范要求；（5）钢围堰下沉到设计标高后，测量并观测钢围堰的偏差情况，如果钢围堰位置偏差超过规范规定值时，抽除压重水，使钢围堰浮起，重新测量定位，合格后，重新注水下沉。

2.3.9 钢围堰下放过程中采取的纠偏措施

钢围堰下放过程中常出现钢围堰倾斜、偏移或扭转现象，可采取以下措施进行预防或调整：（1）下放钢围堰时的偏位或倾斜，可利用提升下放系统起吊调整后二次下放；（2）自浮灌水下放过程中，应观察围堰导向架与钢护筒之间的间隙大小，勤测倾斜度，不满足要求时采取偏位注水或抽水的办法进行纠正，同时采用钻孔平台上的卷扬机牵引钢丝绳配合纠偏。

3钢围堰混凝土封底

3.1封底混凝土配合比设计

封底混凝土性能要求有很好的和易性和流动性。具体性能指标要求如下：强度不小于设计强度；塌落度18～22cm；初凝时间不少于15小时；混凝土扩展度不小于500mm。

3.2 主要施工方法

3.2.1施工前准备

封底砼浇筑前，潜水员下潜用环板对钢护筒缝隙进行封堵。 同时对封底范围内的钢护筒表面、钢围堰内壁等钢混结合面上的微生物及锈蚀进行清理，使之能与封底混凝土粘结良好；导管施工前需作水密性试验并确认合格。

3.2.2导管布置及要求

封底混凝土施工平台搭设采用贝雷片、平台木板、钢管栏杆等组成。沿导管走向布置2组2榀贝雷片。贝雷片之间采用90型花架连接，贝雷片端头搭设在钢围堰或者钢护筒上，且在端头位置使用限位螺栓将贝雷片固定。

导管布置时，应根据各导管的有效灌注半径互相搭接，保证不留盲区并覆盖基底全范围。

3.2.3施工方法

封底采用垂直导管“减球法”施工，通过两台汽车泵泵送砼。

（1）灌注封底前，安装好导管提升支架。

（2）封底混凝土灌注采用导管法横桥向两端对称同步浇筑。混凝土浇筑过程中导管底口埋深不小于80cm，每点浇筑至与相邻布料点高差100cm后，进行下一个导管灌注，逐段灌注至封底混凝土设计标高。

（3）封底临近结束时，量测混凝土顶面标高，对于混凝土顶面标高偏低的测点，在其附近的导管增加灌注，保证封底顶面符合设计要求。

3.2.4施工控制要点

（1）首批混凝土灌注时，导管下口距离孔底控制在15～20cm，混凝土数量不少于18m³；（2）混凝土浇注过程中及时调整导管埋深，导管的埋深一般控制在0.8～1.0m左右；（3）用测深锤每隔半小时，量测混凝土表面标高，用以指导各导管提升及下料，确保混凝土均匀上升，避免导管悬空，浇筑结束时，调平砼表面平整度。

3.2.5 封底混凝土提高握裹力措施

对封底混凝土高度范围内，钢护筒外侧，按50cm间距焊接φ20mm钢筋环，确保钢护筒与封底混凝土之间粘结可靠。

4隔舱混凝土施工

待封底混凝土强度达到设计强度后，进行钢围堰隔舱混凝土施工，采用灌注水下混凝土的方式，分两次对称灌注隔舱混凝土（第一次灌注3.5m，第二次灌注4m）。

结语

综上所述，本文以龙溪嘉陵江特大桥9#钢吊箱围堰施工为例，详细阐述了9#钢吊箱围堰从加工、拼装、浮态接高、下放直至水下混凝土封底的全过程施工，采取的各项管控措施有力的保证了吊箱围堰施工时的安全、质量，且后期抽水施工承台时也未发生渗水现象，以此可以证明总结的钢吊箱围堰施工技术方案安全、可靠。

参考文献

[1]王殿伟．洞庭湖大桥3#主墩双壁钢围堰施工技术研究．铁道建筑技术，2016(4):20－24．

[2]杨少华．复杂水文地质条件下的桥梁水上基础施工技术研究．重庆:重庆交通大学，2011．

[3]赵利军.漳江湾特大桥主墩钢吊箱围堰施工关键技术研究。《中国水运(下半月)》 2018年06期