深水基礎(chǔ)圍堰施工方法

1、深水基礎(chǔ)圍堰施工方法【摘要】就深水基礎(chǔ)套箱圍堰的幾種結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)進(jìn)行了論述，并介紹了相應(yīng)的應(yīng)用情況，為類(lèi)似工程的施工提供了有益的經(jīng)驗(yàn)?！娟P(guān)鍵詞】深水基礎(chǔ)圍堰施工近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，跨越大江大河的橋梁也越來(lái)越多。我們中國(guó)鐵道建筑總公司近幾年來(lái)也修建了許多深水橋梁，深水基礎(chǔ)的施工水平逐漸提高。在許多方面已趕上和達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。本文針對(duì)深水橋梁施工中的難點(diǎn)低樁承臺(tái)的施工圍堰加以總結(jié)，以便我系統(tǒng)在類(lèi)似工程的施工中參考。一、圍堰的類(lèi)型目前，圍堰主要有以下幾種：鋼板樁圍堰、混凝土圍堰、鋼套箱圍堰以及鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)圍堰。其中，鋼板樁圍堰主要為單壁結(jié)構(gòu)；混凝土圍堰又分為重力式鋼筋混凝

2、土圍堰和雙層薄壁鋼筋混凝土圍堰；鋼套箱圍堰又分為單壁、雙壁以及單雙壁組合式鋼圍堰；鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)圍堰也可分為上鋼下混凝土、下鋼上混凝土形式。每種圍堰都有自己的特點(diǎn)和適用條件，因此需根據(jù)各自的水文、地質(zhì)、材料價(jià)格以及設(shè)備情況等比選而定。下面分別就每種圍堰的結(jié)構(gòu)形式及適用條件結(jié)合實(shí)例加以綜述。二、鋼板樁圍堰鋼板樁圍堰是一種比較傳統(tǒng)的深水基礎(chǔ)施工方法。鋼板樁是從國(guó)外引進(jìn)的一種制式產(chǎn)品，我系統(tǒng)主要為德國(guó)拉森式鋼板樁。鋼板樁可以打入上中或連到物件上，組成承載及防水結(jié)構(gòu)，工作結(jié)束后，拔出或拆下重復(fù)使用。1結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)鋼板樁圍堰一般采用單壁的矩形、圓形等結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)部根據(jù)水位情況設(shè)置支撐，該圍堰因?yàn)槭?/p>

3、重復(fù)使用，因此，一般沒(méi)有封底混凝土；它是一種施工簡(jiǎn)單、快捷、成本較低的圍堰形式。但是，該圍堰也有其很大的局限性，其一，由于是組拼式結(jié)構(gòu)，整體剛度較小，因此其抗水流及沖刷能力差，不宜于在流速較大的情況下使用；其二，由于其本身強(qiáng)度、剛度局限，在承臺(tái)較深時(shí)，需設(shè)置強(qiáng)而密的支撐，對(duì)后續(xù)的承臺(tái)及墩身施工干擾很大，因此，不宜于在水位較高的情況下使用；其三，因?yàn)橐貜?fù)使用，不宜灌注封底混凝土，因此，在既要滿(mǎn)足底部支撐力，又要滿(mǎn)足較小滲流的情況下，對(duì)河床提出了較高的要求，因此，不宜在透水性強(qiáng)，承載力小的地層條件下使用。施工工藝及施工要點(diǎn)(1)施工工藝流程(圖1)設(shè)趕導(dǎo)樁框架淸理鋼板樁插打鋼板樁T設(shè)置內(nèi)支擢抽水

4、;堵漏挖菽泥1硬化基底承仔屜身施上L廠二-拔除鋼板樁-(2)施工要點(diǎn)插打鋼板樁應(yīng)用固定的臨時(shí)導(dǎo)向架插打鋼板樁，在穩(wěn)定的條件下安置樁錘。一般宜插樁到全部合龍，然后再分段、分次打到標(biāo)高。插樁順序，在無(wú)潮汐河流一般是從上游中間開(kāi)始分兩側(cè)對(duì)稱(chēng)插打至下游合龍，在潮汐河流，有兩個(gè)流向的關(guān)系，為減少水流阻力，可采取從側(cè)面開(kāi)始，向上、下游插打，在另一側(cè)合龍。樁錘一般采用振動(dòng)樁錘。堵漏鋼板樁插打到位后，可在其外側(cè)圍一圈彩條布，在布的下端綁扎鋼管沉入河床，并用砂袋壓住，堰內(nèi)抽水時(shí)，外側(cè)水壓可將彩條布緊貼板樁，起到一定的防水作用；在板樁側(cè)鎖口不密的漏水處用棉砂嵌塞，堵漏效果明顯。C.吸泥、硬化基層在水抽干后，即可人

5、工挖泥，或不抽水采用高壓水槍配合泥漿泵吸泥至設(shè)計(jì)標(biāo)高，之后回填片石，澆注30cm的混凝土硬化基底，進(jìn)行承臺(tái)施工。3應(yīng)用實(shí)例新長(zhǎng)鐵路長(zhǎng)江輪渡北棧橋7號(hào)13號(hào)墩高潮位時(shí)水深在16m之間，河床地質(zhì)為淤泥質(zhì)砂粘土，承臺(tái)尺寸相同，均為5.4m*8.0m，施工采用鋼板樁圍堰,其結(jié)構(gòu)及內(nèi)支撐尺寸相同，便于周轉(zhuǎn)和重復(fù)使用；由于水淺，堵漏及抽水工作量較小。綜合考慮水文、地質(zhì)、工期、造價(jià)等因素，7號(hào)13號(hào)墩用單壁剛板樁圍堰。鋼板樁采用德國(guó)拉森（larssen）式槽型鋼板樁，長(zhǎng)度15m，其數(shù)量能同時(shí)滿(mǎn)足兩個(gè)墩使用，便于交叉作業(yè)，板樁入土深度為8m（承臺(tái)底面以下56m），內(nèi)設(shè)兩道支撐，支撐采用240栓接菱形框架式結(jié)構(gòu)

6、，如圖2所示。三、混凝土圍堰混凝土圍堰可分為重力式混凝土圍堰和薄壁混凝土圍堰。重力式混凝土圍堰結(jié)構(gòu)與沉井相似，一般用于岸上或淺水能筑島的施工區(qū)域，是一種比較傳統(tǒng)的圍堰形式，根據(jù)鋼筋混凝土的受力特點(diǎn)，一般以圓形結(jié)構(gòu)為主，其同沉井的唯一區(qū)別是沉井是橋梁結(jié)構(gòu)的一部分，而混凝土圍堰僅是一種施工結(jié)構(gòu)。二者的施工方法相同，本文不再贅述。下面重點(diǎn)介紹薄壁混凝土圍堰的結(jié)構(gòu)及施工工藝特點(diǎn)。薄壁混凝土圍堰的結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)薄壁混凝土圍堰一般采用雙壁結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)形式以圓形居多，也有圓端形結(jié)構(gòu)。它是一種分節(jié)、分層預(yù)制的裝配式結(jié)構(gòu)。其壁厚一般為20cm左右，其平面形狀根據(jù)承臺(tái)結(jié)構(gòu)形式以及水文等條件而定，其高度根據(jù)浮運(yùn)能力

7、而定，節(jié)與節(jié)之間一般采用法蘭連接，壁間下部為封底需要填充混凝土，上部填充砂礫。該種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)為：其一，須在岸上預(yù)制，因此在橋位附近需有碼頭并設(shè)有下水滑道；其二，由于其重量較輕，下沉困難，因此，僅適用于河床覆蓋層較淺的水中區(qū)域；其三，由于需采用水下對(duì)接，因此其下沉須配備潛水員協(xié)助，對(duì)水流較大、較深的水域不宜實(shí)施。施工工藝及施工要點(diǎn)（圖3）拔除鋼板樁（1）施工工藝流程（2）施工要點(diǎn)混凝土圍堰的預(yù)制在靠近墩位的岸邊設(shè)置預(yù)制場(chǎng)，將場(chǎng)地平整夯實(shí)后，在刃腳位置布置木枕，在其上組拼模板；內(nèi)模與鋼筋一次組裝，綁扎成型，外側(cè)模分次組立，邊灌混凝土邊接高，以便搗固。預(yù)制時(shí)，應(yīng)確保模板不滑移、不變形，特別是兩節(jié)連接

8、處，應(yīng)確保尺寸準(zhǔn)確。b設(shè)置滑道從預(yù)制場(chǎng)至河內(nèi)一定距離設(shè)置滑道，滑道需伸入一定水深的河內(nèi)，以滿(mǎn)足龍門(mén)浮吊的吃水要求；滑道設(shè)-05的縱坡，以便圍堰下滑。圍堰下水待圍堰節(jié)的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，用千斤頂將其頂起，將滑道延伸至其下，推入運(yùn)輸平車(chē)就位并固定好，然后將千斤頂放松，使圍堰節(jié)落到運(yùn)輸平車(chē)上，再解除平車(chē)制動(dòng)，用卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引至水上滑道。在拖拉時(shí)為防止失控，在圍堰后方設(shè)一臺(tái)小噸位卷?yè)P(yáng)機(jī)控制溜車(chē)。浮運(yùn)定位利用平駁或浮箱組拼空腹式龍門(mén)浮吊，然后拖至滑道位置，利用4個(gè)吊構(gòu)將圍堰平穩(wěn)吊離滑道，進(jìn)入水域后緩慢放松吊繩，盡量降低其重心，然后用纜繩將四角拉緊，利用2艘拖船或機(jī)動(dòng)舟牽引，與定位船連結(jié)，退出拖船，利用錨

9、繩進(jìn)行定位。圍堰的下沉與拼裝由于薄壁圍堰重量較輕，在流速較大的情況下極易偏移，因此，最好先在其墩位上下游設(shè)置定位樁，引導(dǎo)圍堰下沉。圍堰下沉至接近河床時(shí)，潛水員下水清理刃腳處的卵石并大致磨平，然后用吸泥機(jī)吸泥，使其落于基巖上，再用編織袋裝干硬性水泥砂漿刃腳墊平。底節(jié)圍堰就位后進(jìn)行臨時(shí)錨碇，然后沉放第二節(jié)圍堰外壁，對(duì)位后穿螺栓連接。之后沉放內(nèi)壁，將刃腳處填塞找平。兩壁間吸泥干凈后，在兩壁間灌注封底混凝土。圍堰封底后，再依次沉放其余內(nèi)壁，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，最后在內(nèi)、外沉井間填充砂礫石。應(yīng)用實(shí)例京九線(xiàn)泰和贛江特大橋，位于贛江中游，1號(hào)6號(hào)墩位于主河道上，水深1015m,2號(hào)、3號(hào)墩處覆蓋層24m，為中密飽

10、和的粗砂夾卵石。本著充分利用既有設(shè)備和資源、因地制宜的原則，綜合考慮水文、地質(zhì)和通航要求等因素，經(jīng)比選，位于主航道的2號(hào)、3號(hào)墩采用雙層薄壁鋼筋混凝土圍堰進(jìn)行施工。圍堰外壁為圓端形，長(zhǎng)20m,寬16.34m，壁厚20cm，采取分節(jié)預(yù)制，節(jié)長(zhǎng)3m,節(jié)間法蘭連接。內(nèi)壁為矩形，長(zhǎng)13.8m,寬13.4m,壁厚20cm，框內(nèi)設(shè)十字形隔墻。內(nèi)、外沉井預(yù)制好后，按先外后內(nèi)的順序逐節(jié)下水浮運(yùn)拼裝，內(nèi)外壁之間填充混凝土及砂礫石,組成擋水圍堰。圍堰構(gòu)造如圖4所示。A廠関4雙薄壁睥擬土國(guó)堰結(jié)構(gòu)不意團(tuán)四、鋼套箱圍堰近年來(lái)，由于鋼材價(jià)格的下降，以及鋼結(jié)構(gòu)加工、運(yùn)輸、下沉方便等方面的優(yōu)越性，鋼套箱圍堰越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于

11、大型深水橋梁的基礎(chǔ)施工中。1.結(jié)構(gòu)形式和特點(diǎn)鋼套箱圍堰按形狀可分為矩形（圓端形）和圓形，其中每種圍堰又有單壁、雙壁以及單雙壁組合式鋼圍堰。圓形圍堰，由于在水壓力作用下，只產(chǎn)生環(huán)向軸力，可不設(shè)內(nèi)支撐，因此能夠提供足夠的施工空間，另外，由于其截面可以導(dǎo)流，因此抗水流能力強(qiáng)，它適用于流速較大的深水河流的低樁承臺(tái)的施工中。但是，由于承臺(tái)尺寸一般為矩形，因此，其封底的截面積較大，封底混凝土的量較大。矩形或圓端形圍堰，可按承臺(tái)的尺寸形狀設(shè)計(jì)，減少了圍堰鋼壁的用鋼量以及封底混凝土的用量。但是由于該圍堰需加設(shè)內(nèi)支撐，給后續(xù)工程的施工帶來(lái)諸多不便。另外，其抗水流沖擊能力和整體性較差，不宜在流速較大的河流中使用。

12、單、雙壁的構(gòu)造主要是考慮鋼圍堰下沉的需要而設(shè)計(jì)，由于鋼圍堰重量輕，在需要人土較深的情況下僅靠自重難以下沉，需灌注配重混凝土，因此必須設(shè)置雙壁結(jié)構(gòu)；如果下沉較淺，借自重可以下沉，可設(shè)計(jì)為單壁結(jié)構(gòu)；如在滿(mǎn)足下沉需要的前提下，又要節(jié)省材料，可設(shè)計(jì)成單、雙壁組合式結(jié)構(gòu)。鋼圍堰結(jié)構(gòu)形式的確定受多種因素的制約，如水文、地質(zhì)、起重設(shè)備等。平面形狀的確定主要受承臺(tái)平面尺寸的影響以及水深的影響。我們?cè)鲞^(guò)比較，當(dāng)承臺(tái)的平面尺寸長(zhǎng)寬比小于1.5時(shí)，采用圓形圍堰更為合理，但水深大于15m的情況下，若采用矩形圍堰，需加設(shè)多層內(nèi)支撐，施工空間難以保證，同時(shí)也大大增加了鋼材的用量，此時(shí)采用圓形圍堰更為合理。2.施工工藝及

13、施工要點(diǎn)(1)施工工藝流程(圖5)|鋼圍娶加工就位1下沉第一節(jié)J拼裝下一節(jié)臺(tái)內(nèi)注水或混凝土，吸泥.下沉I清洗鋼圍堰箱壁及樁周澆注封底混擬土(2)施工要點(diǎn)a.圍堰的加工為運(yùn)輸方便，一般選擇船運(yùn)比較方便的工廠進(jìn)行加工。為減少墩位處拼裝工作量，一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)起重能力分節(jié)在工廠加工。其加工順序?yàn)椋确謫卧谔ゾ呱霞庸こ尚?，然后在浮體上組拼。矩形圍堰由于較輕，一般是分塊加工，一次拼裝成型。圍堰的浮運(yùn)圍堰的浮運(yùn)根據(jù)下沉的設(shè)備情況而定，如果采用大型浮吊下沉，可用平駁進(jìn)行浮運(yùn)；如果采用組拼的龍門(mén)浮吊下沉，可直接用浮吊進(jìn)行浮運(yùn)。圍堰的下沉矩形圍堰由于重量較輕，可一次拼裝到位，因此，精確定位后，可一次放置于河床上。

14、而雙壁或單、雙壁組合式圍堰由于體積大，需在水中邊下沉邊接高。其作業(yè)步驟為：將第一節(jié)放入水中定位，利用雙壁所產(chǎn)生的浮力自浮于水中，然后接高第二節(jié)，灌水或混凝土下沉，再繼續(xù)接高下一節(jié)，直至圍堰全高。在圍堰上搭設(shè)吸泥平臺(tái)，布置吸泥機(jī)進(jìn)行下沉。圍堰設(shè)計(jì)時(shí)，雙壁間應(yīng)設(shè)隔倉(cāng)，灌注時(shí)應(yīng)分倉(cāng)對(duì)稱(chēng)進(jìn)行，以防鋼圍堰的偏移。封底混凝土的施工鋼圍堰沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，灌注封底混凝土之前，要求潛水員用高壓水槍進(jìn)行清理，整平河床面，同時(shí)，為了保證封底混凝土與樁身、箱壁的良好結(jié)合，達(dá)到止水效果，潛水員應(yīng)用高壓水槍將樁身和箱壁上附著的泥漿沖洗干凈。封底混凝土的施工采用垂直導(dǎo)管法。水下混凝土靠自身流動(dòng)性向四周攤開(kāi)。導(dǎo)管一般采用300

15、mm無(wú)縫管，頂部設(shè)漏斗，導(dǎo)管數(shù)量根據(jù)鋼圍堰內(nèi)凈空面積確定。對(duì)于矩形鋼圍堰由于封底混凝土數(shù)量巨大，可分成幾個(gè)倉(cāng)，分次灌注封底混凝土。混凝土一般由岸上拌合站或大型拌合船供應(yīng)，泵送至澆注位置。應(yīng)用實(shí)例雙壁鋼圍堰1993年已成功運(yùn)用于京九線(xiàn)泰和贛江橋4號(hào)墩的施工中，該圍堰為拼裝式矩形圍堰，此不贅述?，F(xiàn)將新長(zhǎng)線(xiàn)長(zhǎng)江輪渡北棧橋的應(yīng)用情況作一介紹。該橋1號(hào)6號(hào)墩高潮位時(shí)水深在610m之間，加之承臺(tái)的入上深度以及封底高度，水頭差均在1221m之間。根據(jù)承臺(tái)的尺寸以及水位情況，我們對(duì)2號(hào)6號(hào)墩鋼圍堰采用圓形和矩形分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)比較，這些承臺(tái)平面尺寸均為5.4m*8m，水頭高度均在12m左右，在能滿(mǎn)足承臺(tái)墩身的施

16、工條件下，采用矩形鋼套箱圍堰施工，封底混凝土量小，鋼材用量少，圍堰加工簡(jiǎn)單，因此，2號(hào)6號(hào)墩選用了單壁矩形鋼圍堰，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6。AKKZ8BiL!，*rln-，戶(hù)rA.nIL1壁板166);2兀藍(lán)向龍HUBGh孑一大水平肋(136);4一小醴向肋(L薊兀於只刃；，一內(nèi)玄掙(2龍)圖石矩形蒯套箱鰭構(gòu)C單位：mm)1號(hào)墩承臺(tái)尺寸最大，為12.4m*7.6m其水頭差達(dá)21m，橋墩輪廊尺寸為9.4m*5m,且構(gòu)造復(fù)雜，采用矩形圍堰，內(nèi)支撐較多，不能滿(mǎn)足墩身施工空間要求。而采用圓形鋼圍堰，可不設(shè)內(nèi)支撐，可為承臺(tái)、墩身的施工提供較大的空間，另外，該墩位于深水區(qū)，流速大，采用圓形截面也更為有利，考慮到下沉配重需要以及最大限度地節(jié)省材料，五號(hào)墩采用了單雙壁組合式鋼圍堰，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖7。為平衡壁間混凝土的灌注，共設(shè)8個(gè)隔倉(cāng)。該橋由于有大型浮吊配合施工，因此其下沉方法為:矩形圍堰一次拼裝下沉；圓形圍堰按單雙壁分兩次接高下沉。圖7單.雙變組合式鋼圍地結(jié)枸示尊五、其他在實(shí)際的施工應(yīng)用中，還經(jīng)常采用鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)圍堰，下部為混凝土圍堰上部采用鋼圍堰時(shí)