襄樊汉江五桥双壁钢围堰分层分块施工技术

2011-07-30赵兴寨张斌斌

铁道建筑 2011年12期

赵兴寨，张斌斌，刘蓓

(1.西安铁路职业技术学院土木工程系，陕西西安 710600;2.中交二公司襄樊汉江五桥项目部，湖北襄樊 441000)

1 工程概况

襄樊市内环线汉江五桥全长2 969．4 m，主桥为(77+138+77)m连续梁。主桥主墩(左航道桥11#～13#墩，右航道桥43#～45#墩)承台，均处于汉江左、右航道深水区，且埋设于河床以下，墩位处平均水深7～10 m。为了实现“干作业”，各主墩承台均采用双壁钢围堰作为围水结构(围堰内壁板兼作为承台模板)，进行承台及部分墩身施工(其中12#承台高程最低)。钢围堰采用竖向分层、平面分块，加工场分块制作，现场分层拼装，加水下沉的施工工艺。主墩各墩位河床实测高程及承台高程见表1。

表1 主墩各墩位河床实测高程及承台高程 m

2 双壁钢围堰施工

2.1 双壁钢围堰构造

汉江五桥12#主墩围堰采用矩形结构。围堰顶设计高程+63.50 m，围堰底设计高程+44.50 m，入土深度 9．17 m。围堰长 26．0 m，宽 19．5 m(围堰平面尺寸比承台长10 cm)，壁厚1.2 m，围堰总高19．0 m，下部设1.7 m高的刃角。面板采用10 mm钢板，纵肋采用［10型钢，间距35 cm。壁板桁架采用双等边角钢∠100×8，桁架腹杆节点间距1.3 m。水平环板采用10 mm钢板(顶层水平环板为单等边角钢∠100×8)，桁架焊接在水平环板上，桁架层距0.6～1.7 m。施工阶段共布置三层内支撑，内支撑水平杆采用 φ630 mm×10 mm钢管，直接焊接于围堰壁板钢箱内侧，第一、二层内支撑之间设I25a立柱与斜撑形成空间桁架结构。以向围堰壁板隔仓内加水或泥砂，作为围堰下沉助沉的主要措施，采用空压机配导管和抓斗吊进行除泥除土。封底混凝土厚2.5 m(计算时取有效厚度2.0 m)，采用C20水下混凝土。钢围堰总体布置见图1。

图1 钢围堰立面布置(单位:cm)

2.2 双壁钢围堰施工

2.2.1 围堰分层分块

围堰钢结构在加工场分块加工制造，平板车或驳船运至现场。围堰各块加工完成做好编号，并在加工场进行预拼，各项检查合格后方可出场。根据围堰的总体设计要求，为了加工、运输方便，以最大起重量作为控制要素，对其竖向分层、水平分块。将围堰沿高度方向分为(5.9+4.8+8.3)m的3层，每层平面又分为14块。其中，每层的14块又分为块A、块B两类。围堰分块情况见图2。

图2 钢围堰平面分块

2.2.2 围堰拼装

根据围堰总体施工工艺，围堰拼装分3层，按照由下到上的顺序进行。第一层围堰在拼装平台上拼装;第二层围堰待第一层围堰入水自浮后，在第一层围堰顶口上接高拼装;第三层围堰待第一、二层围堰下沉稳定后，在第二层围堰顶口上接高拼装。每层钢围堰遵循先壁板后内支撑、斜撑的顺序对称拼装。

2.2.3 围堰下放、下沉

1)围堰限位系统。为了控制钢围堰下沉过程中的偏位，在外围钢护筒上安装限位导向装置，整个围堰共设14套。限位导向装置采用长11 m的HW400X400型钢制作，露出水面部分2.0 m，利用加劲板与外围钢护筒进行焊接。深入水中部分9．0 m左右，作为围堰入水后的限位导向。

2)围堰下放提吊系统。围堰下放提吊系统依托桩基钢护筒，在其顶设置分配梁、贝雷梁，布置吊点，安装精轧螺纹钢筋进行提吊。整个首层围堰共设置吊点10个，其中每个长边设4个，短边设1个，每个吊点设置两根φ32精轧螺纹钢筋。上吊点采用千斤顶、反力梁下放的构造;下吊点设有锚固梁，垫片螺母锚固。每个吊点处设1台液压千斤顶，整个围堰共设10台。

3)首层围堰下放。首层围堰在拼装平台上拼装、焊接完成后，利用φ32精轧螺纹钢筋连接上、下吊点，千斤顶就位并稍微顶起，使围堰提离平台10 cm左右。拆除围堰拼装平台，利用各吊点处千斤顶下放围堰。当围堰入水自浮后，拆除围堰下放提吊系统。

4)刃脚混凝土浇筑，围堰着床。在第一层围堰的基础上接高拼装第二层围堰，在第二层围堰的基础上接高拼装第三层围堰。围堰拼装完成之后，在围堰刃角部分浇筑C20混凝土，使其缓慢下沉直至着床。

5)围堰下沉。刃角混凝土浇筑之后，在其自重的作用下，围堰已经初步入土。由于围堰设计入土较深，依靠自重远远不能达到设计的入土深度，因此，围堰在着床之后采用向围堰壁板隔仓内加水或泥砂，增加围堰自重助沉。或者结合后期承台施工开挖需要，利用抓斗吊对围堰范围内进行除土，减小围堰下沉过程中的阻力。在围堰下沉过程中要重点注意加水加沙要均匀同步，除土吸泥要四周均匀进行，防止围堰倾斜。

2.2.4 封底混凝土浇注

封底混凝土主要作用是为了保证围堰抽水后的安全和不透水，设计封底厚度为2.5 m。根据总体施工工艺要求，采用先浇注底层2.2 m，预留30 cm找平层的施工方案。采用2台卧泵配合2套直径32 cm的导管浇注C20水下混凝土。

2.2.5 抽水

待混凝土强度达到设计强度的90% 以后即可抽水。在抽水过程中要随时观察围堰的变形及漏水情况，防止水压力过大造成围堰变形。如果有漏水或者变形的地方，应及时暂停抽水，待处理完毕并观察不再变形及漏水以后再继续抽水。围堰内的水抽干后，应观察堰底封底混凝土的漏水情况。如果漏水不严重，可以用水泵抽水维持堰内的水位符合要求，如果漏水严重应采取封堵措施。

2.2.6 破除桩头及承台施工

封底第一次浇注之后，预留了30 cm找平层。待围堰抽水后，对其顶面进行凿毛、清理，补浇剩余部分直至设计高程。凿毛完成后，按照设计高程割除钢护筒，并清理混凝土碎渣。凿除桩头多余的混凝土至设计高程，并整理好桩头处伸入承台内的钢筋。

承台钢筋绑扎完毕，检查合格后，浇筑承台混凝土。

2.3 围堰拆除

围堰总体以河床高程(或承台顶面高程)为界可分为上下两部分，其中分界线上面部分为可拆除部分，下面部分由于埋设于土层之中且已与承台混凝土黏结作为不可拆除部分。待承台施工完成，且墩身施工高出围堰达到安全高度后(一般超1.5 m)，打开水下连通管，使得围堰内外水头相等，即可择机拆除围堰可拆除部分。拆除时结合围堰设计时分块，按照原分块线竖向将围堰进行切割。