熊戈原

（柳州市城市投资建设发展有限公司，广西 柳州 545001）

近年来，随着我国公路建设的迅速发展，桥梁建设也取得了巨大成就。深水基础是大跨度桥梁施工的关键，施工技术复杂，投入的船舶机具设备很多，对整个桥梁工程造价影响甚大。目前大跨度桥梁深水基础多采用钻孔灌注群桩基础，由于基础施工是在水下进行，受水位影响较大，且制约着承台及上部结构的施工，因此选择合适的施工方案非常重要。

因为每座桥梁所处的水文、地质、气象、航道等条件的不同，不可能有一种适合于所有桥梁基础修建的围堰结构形式和施工方法。文章对钢吊箱围堰和双壁钢围堰予以简单介绍，并阐述了广雅大桥采用双壁钢围堰施工的依据。

1 钢吊箱围堰

吊箱围堰就是悬吊在水中的有底套箱，目前广泛应用于深水高桩承台施工，当承台底面距河床面较高，或承台以下较厚的软弱土层、且水深流急，修建桥梁深水桩基及其承台时可采用吊箱围堰。

其结构主要由侧板、底板、内支撑和支吊系统4部分组成，支吊系统又可分为上承系统、下承系统和吊杆。其工作原理是：在深水桩基完成后，用吊装设备将钢吊箱整体或逐步拼装成整体后，安装下放，然后通过力的转换，将整个套箱重量（及以后封底混凝土重量）悬吊在桩基主护筒顶部，然后灌注水下混凝土封底；待水下混凝土形成强度后，钢吊箱即和封底混凝土结合在一起，并通过封底混凝土锚固在桩基主护筒上，抽干水后，撤去原来的钢吊箱支吊系统，然后进行一系列承台施工。

2 双壁钢围堰

双壁钢围堰施工工艺原理，在加工场进行单元块加工，制作完成后，将单元块运至拼装场地进行拼装；拼好、水密性检查合格后，下水，用拖轮将围堰拖至桥位处，经测量精确定位后，注水下沉至设计标高。

3 广雅大桥双壁钢围堰与钢吊箱围堰比选

3.1 广雅大桥工程概况

广雅大桥及两端道路东接广雅路与市中心相连，西接河西路、磨滩路与西环路相连，全长约1 410.487 m（含引道），桥型布置为两部分，即主桥与引桥。其中，主桥采用海鸥式双孔中承钢箱拱桥，孔跨布置为63＋2×210＋63 m，全长546 m。引桥部分长512 m，道路部分长352.487 m。

根据广雅大桥的特点、柳江该区段内地质情况、柳州当地气候条件，水中主墩13#、14#、15#墩基础结构方案采用了双壁钢围堰施工，钢围堰形式为尖端矩形双壁钢围堰，围堰外径47.3 m，内径44.2 m，分28块组拼。

3.2 广雅大桥选择双壁钢围堰依据

对于广雅大桥，钢吊箱围堰和双壁钢围堰优缺点比较见表1：

表1 双壁钢围堰与钢吊箱围堰优缺点比较

3.2.1 地质情况

柳江在广雅大桥桥址处覆盖层很薄，13#和 15#墩河床底最浅的覆盖层厚度80 cm，14#墩只有30 cm，搭设平台时插打的钢管桩埋深很浅，不满足施工平台的稳定性要求，因此平台需要与钢围堰连成一体。双壁钢围堰和吊箱围堰相比，由于双壁钢围堰落在河床底，浇筑完封底混凝土后，其稳定性远远优于悬浮在水中的钢吊箱围堰，大大增强了平台的稳定性，保证了施工的安全。

3.2.2 水文情况

根据对柳江近几年水文情况的分析，在5～8月份的汛期，洪水来势迅猛，水位变化很大，尤其在2009年7月4日水位上升至89.64 m，为20年一遇特大洪水，江面上很多漂浮物，如遇平台阻挡，冲击力会很大，如果采用钢吊箱围堰，整个吊箱围堰浮在水中，阻水面积很大，整个平台、围堰、悬挂吊箱的定位桩都易遭破坏。

3.2.3 施工组织情况

双壁钢围堰顶部的施工平台，能承受较大的施工荷载，在围堰范围内平台下设有支撑，适宜于使用大型钻机。为加快施工进度，完成明年汛期来临之前水下基础施工计划，每个平台计划上8台钻机施工，对平台的冲击力很大，双壁钢围堰恰好能满足这个要求。

因基础工程大，柳江一到汛期水位便猛涨，流速较大，一个枯水期如不能完成，一般只能在洪水期停工，待水位下降后继续施工。在此期间还必须保证已经施工的工程的安全，考虑到2010年汛期来临时平台和围堰的稳定性，保证非洪水时期能正常施工，决定选用双壁钢围堰方案。和钢吊箱围堰相比，双壁钢围堰结构刚性大，可接高，汛期时高度可由15 m加高至18 m。另外，双壁钢围堰能承受向内或向外的压力，能承受较大水压，能尽可能的提高抽水水位。所以，不怕洪水淹没围堰，也不怕下沉时翻砂，施工十分安全可靠，只要及时在围堰内封底，就能安全渡洪。

3.2.4 围堰制作情况

双壁钢围堰工序单一，制造方便，施工简便，围堰在水中是以灌水下沉，主要工作就是拼装围堰钢壳。同时，围堰内支撑很少，吸泥下沉和清基都比较方便。这样，能及时封底，使围堰尽早达到稳定状态。按照事先划分好的板单元制造，运到施工现场进行组拼，合理的块段划分要使块段重量在工厂及组拼场起重机的起重能力范围内，并尽量减少拼接的焊接工作量。围堰的制造要满足《钢结构工程施工质量验收规范》的要求，着重控制结构的尺寸和焊缝质量，并保证围堰侧板有良好的水密性。

钢围堰在水平方向分为14块进行制造，上下节共28个单元，各节块围堰组拼时应按编号顺序进行。各节围堰先点焊组拼成整体然后对围堰直径、倾斜度及围堰结构等进行测量检查合格后方能全面施焊。

围堰焊接完毕，应对焊缝认真检查，对壁板和隔舱板焊缝进行煤油渗透检查，不合格的应予以补焊。

钢围堰主要工艺流程见图1。

图1 钢围堰主要工艺流程

钢围堰制作拼装完成后，对围堰滑移范围内的场地进行清理，保证无杂物尤其是可能戳破气囊的尖锐物，挂好地锚钢丝绳后，开始围堰下水，由于柳江水位较低，需与下游红花电站联系进行柳江蓄水。

3.2.5 双壁钢围堰定位流程

（1）用拖船把双壁钢围堰拖运至墩位处，在围堰上设有4个2 T卷扬机。由于柳江水流速为0.3 m/s，故不设牵引锚。在围堰上下游分别抛2个锚，每个锚对应围堰一个2 T的卷扬机和5 T的滑轮组，为围堰的定位起调节作用，具体见图2。

图2

定位锚的尺寸（1.5 m×1.5 m×1.6 m）具体见图3。

图3 围堰定位锚

（2）用测量仪器进行测量，定出围堰的大体位置；

（3）围堰注水开始于上游端，在围堰两侧对称注水；注水用2台流量在100 m3/h以上的抽水泵。

（4）精确定位：①按事先标好的围堰高度线，在围堰刃角离河床底1～2 m处，下潜水员摸清河床底的具体情况；②离河床底1～2 m处开始精确定位时，注水使围堰下降20～30 cm后用全站仪测出围堰四个角点的位置是否在正确位置，同时再次注水；定位以后误差要保证在5 cm内。

（5）刃脚支垫及封堵。采用多导管分期分批开灌，整体一次浇筑完成的方法。封底原则为先低处后高处，先周围后中部的办法。待围堰刃脚接触河床时，对河床进行处理，使围堰刃脚没入河床覆盖层。由于河床高低不平，在刃脚未接触河床的部分，由麻袋填筑，内装事先拌好的水泥和沙（配比1∶3－1∶4）。填筑方法：由10人一组工作，两个潜水员在水下堵刃脚，使其成锥形，一人负责潜水员的换气工作，7人负责转运麻袋。由于围堰顶到河床底高差有12 m，麻袋下水时会由于浮力而浮到离刃脚2 m开外的地方（当麻袋入水时会使水变的浑浊），使潜水员难以找到麻袋进行填筑，故在围堰做一个挡麻袋的装置，用钢管相连，上口为3～4 m。见图4。

图4

麻袋数量约为30 000只，水泥和沙多备。

3.2.6 设计方面

根据柳州市广雅大桥两阶段初步设计文件：图号 39《海鸥式拱桥方案 主墩钢围堰一般构造图》，见图5，双壁钢围堰为圆形围堰，外径45.5 m，内径42.5 m，堰壁厚1.5 m，单个封底混凝土量达到6 537.3方。

图5 原设计双壁钢围堰半平面图

初步设计中钢材用量和砼量都很大，为此，召开了专家组会议，经设计单位、监理和业主沟通后，决定改为矩形（设尖端）双壁钢围堰，见图6，围堰尺寸根据承台尺寸设计，后期兼做承台模板，长度为47.3 m，宽16.9 m，优化后的围堰单个封底混凝土方量为3 600方，大大节省了封底混凝土用量，钢材用量也大幅减少。

图6 优化后双壁钢围堰平面图

4 结束语

深水基础施工封水方案主要取决于当地地质条件、水文情况、工程概况等，广雅大桥桥址处河床底覆盖层很薄，平台钢管桩的埋深很浅，在洪水期不能满足稳定性要求，因此采用双壁钢围堰增强整个施工平台的稳定性；水位方面，柳江在汛期水位暴涨暴落，洪水和漂浮物的冲击力很大，钢吊箱围堰不能满足渡洪要求；施组方面，双壁钢围堰只要封完底，汛期仍可进行承台和孔桩的施工，对工程进度影响不大，更能保证工期目标；从加工制作工艺方面，双壁钢围堰利用水中钻孔桩施工时间，可在岸上加工制作拼装单元块，减少了水上作业时间，缩短工期的同时，降低了水上机械使用成本和水上作业的风险性。

综上所述，广雅大桥基础施工的封水方案采用双壁钢围堰是科学的、正确的。