张爽

摘 要： 随着我国铁路建设的快速发展，桥梁工程数量也是日益增多，伴随着的跨江跨河也将日益增多。深水基础围堰的施工也就显得尤为重要，每一座深水基础桥梁都有其独特的地质环境。水下混凝土施工连续墙围堰既可以防水、围水，又可以支撑基坑的坑壁。可利用后续引孔栽桩方式解决了深水区无覆盖层河床栈桥钢管柱锚固的难题。采用机械成槽水下混凝土连续墙围堰，解决了不允许爆破的条件下倾斜裸露河床上深水承台施工的难题。

关键词： 围堰；水下混凝土连续墙；基础

一、工程概况

工程位于福建省沙县至三明区间，桥址位于城关水电站大坝上游300m处，承台最近处距既有鹰厦铁路13米。城关沙溪大桥全长399.89m，由2个桥台3个桥墩组成，孔跨布置采用1-32m简支T梁+（96+160+96）m连续刚构。本工程涉及到3号桥墩位于沿沙溪水流走向左侧，承台长21.9m，宽15m，高5m，承台顶面标高位于设计水位下2.3m，水下为裸露凝灰熔岩，强度为550-1000KPa。2号墩至3号墩跨越沙溪河水库水面宽度较宽，现状为V（II）级航道，规划为V级航道，双向通航，3号墩至4号桥台以边跨96m跨鹰厦铁路。

二、深水基础围堰方案比选

本工程桥墩位于鹰厦铁路旁，其承台位置施工时会影响到既有鹰厦铁路边坡，承台范围内岩层呈现斜面状，其岩石斜面倾斜度达到70o，合适选择施工围堰形式尤为重要。经过研究决定在钢套箱围堰方案和水下连续墙围堰方案之间进行比选。

沙溪河地质状况与设计文件描述存在出入，设计中描述有约1-2m 的覆盖层，实际没有覆盖层，围堰范围河底均为裸露岩石。同时围堰范围紧邻鹰厦铁路边坡，施工时还需考虑到铁路运行安全。

（一）方案比选从工期和经济以及安全的角度进行比较

采用钢套箱围堰施工技术方案。以下问题难以解决：

1.由于岩石倾斜面角度较大，刚套箱整体直接入岩止水的难度太大且周期较长。

2.由于场地受限，刚套箱的加工安装以及整体吊装受限。

3.钢套箱围堰下水、定位、下沉等工序水繁多。本桥采用钢套箱围堰进行主墩水下基础施工难度较大。

4.3号墩位于既有鹰厦铁路路基边坡旁，如采用钢套箱围堰，使钢套箱与铁路路基边坡能有效的连接并达到足够的防水要求是非常困难的。

（二）方案比选采用方案及优点

根据本工程現场实际情况，围堰处沙溪河底岩石裸露，均为弱风化凝灰熔岩（浅肉红色，青灰色，凝灰结构，岩质坚硬，裂隙一般发育，δ0=1000kpa），实测河床标高大致在 105.2m～110.1m，承台底标高为107.199m，河床较为陡峭。桥梁下游300m为一水电站，蓄水期水流速度较为缓慢，可利用蓄水期间进行围堰施工。经过论证，最后确定采用“U”型水下混凝土连续墙围堰进行水下基础施工的技术方案。优点在于：1.能够保证工期情况下水下混凝土的模板分块分节加工及安装，加工安全速度较快。2.刚套箱下水需要一套大吨位浮吊及吊车，采用水下混凝土连续墙的模板吊运，可以利用本桥钢栈桥上搭设吊车进行吊装作用。而浮吊系统可以继续在桥墩施工范围内纵向运输，节约施工成本。终上所述最终选择水下混凝土连续墙围堰作为采用方案。

三、 水下连续墙围堰施工方案

（一）施工工艺流程

围堰基础砸槽施工及栽桩法钢管桩安装→管柱基础施工→模板安装→模板加固→钢筋网片安装→连续墙围堰水下混凝土浇筑→围堰内抽水加固→承台范围内岩层凿除→承台及墩身混凝土浇筑

（二） 施工工艺

1. 围堰钢管桩及基础施工

围堰钢管桩植入及岩面砸槽施工利用既有3号墩水上桩基施工平台进行。钢管桩采用直径402mm无缝钢管，上、下游侧按3.0m间距布置，上游侧布置8根钢管桩，间距3m、下游侧布置6根钢管桩，间距3m、靠近河流侧共布置7根钢管桩，间距3.2m。施工前再次由潜水员确认水下地质情况结合人员测量情况绘制准确地质图，并依据地质图编制围堰平面图。

钢管桩采用栽桩法施工，利用孔径φ1.5m冲击钻成孔，桩孔进入岩层深度不少于2.0m。在管桩成孔的同时，上下游侧基础利用既有冲击钻将管桩间岩面顺坡度砸成台阶式沟槽，沟槽宽度不小于2.0m，嵌入岩层深度不小于1.0m。河流侧沟槽利用冲击钻砸成同一深度沟槽。管桩基础及沟槽施工完毕后，采用高压风对管桩基础及沟槽由高到低进行逐段清理，保证浮渣清理干净。按设计位置放置钢管桩并连接固定，经检查无误后管桩基础内灌注C30水下混凝土填充至沟槽底面。钢管桩栽埋应严格控制其垂直度，并保证同排钢管桩形心在同一平面上，这样才能保证钢管桩与连续墙模板连接时线性顺直。

2.水下混凝土连续墙施工

连续墙围堰结构形状采用“U”型，水下混凝土连续墙基础清理施工完毕后，即可进行水下混凝土连续墙施工。连续墙立模后采用水下混凝土浇筑的施工方法。

（1）连续墙内外模采用大块钢模，拼装成整体采用吊车起吊安装就位，底部模板（与连续墙底部基岩面接触部分根据实际坡面单独逐段制作，确保模板与连续墙基础面基本密贴。与钢板桩围堰相接处做好密封措施，模板安装时利用3米一道钢管桩作内支撑，钢管桩间范围模板采用对拉杆加固，间距0.75×0.75m。为保证连续墙60cm厚度砼，沿直径402mm钢管桩基础两侧焊接工10cm长12mm厚钢板，为预防钢筋骨架放入后靠近钢模，在每段模板侧竖向插入φ48钢管3根，水下基槽完成一段，浇筑一段，逐段完成连续墙砼浇筑。

（2）为保证连续墙混凝土整体受力，避免由于受力不均局部混凝土产生破坏影响止水效果，连续墙内安装钢筋骨架。骨架主筋采用φ20螺纹钢，面筋采用既有的φ10钢筋网片。钢筋骨架主筋竖向间距1m， 横向间距0.5m，将φ10钢筋网片焊接在骨架两侧成整体，按钢管桩间距分段制作吊装。钢筋骨架尺寸底部与模型底部相同，顶部高度控制在承台面，骨架长度实测钢管桩净距扣除20cm控制，承台以上不设钢筋骨架，为了使钢筋骨架尽量靠近φ402管桩两侧，确保整体受力，横向连接钢筋控制在端口40cm。

（3）连续墙水下混凝土灌注前，由潜水员下水检查模板与连续墙底部基岩面密贴情况，对密贴较差部分用砂袋在模板外堆码堵塞。为确保连续墙施工质量，布置3根导管进行连续墙水下混凝土浇筑，从迎水面开始向二侧逐渐往岸边进行浇筑，先闭合上游围堰面，再闭合下游围堰面，最后与河岸形成闭合围堰。为防止水下混凝土浇筑不密实或与岩体接触不牢固，在连续墙内每隔3米预留注浆孔。为后期围堰漏水加固施工做好准备工作。

为防止因施工缝原因造成围堰内渗水，连续墙分块整次浇筑。二次竖向分块间浇筑增加止水带来保证防水。待混凝土强度达到80% ，拆除围檩内侧底脚 2m高的模板，封底混凝土浇筑前，再次由潜水工下水对围堰基础进行清理，然后浇筑环型封底 C30 水下混凝土，一次性浇筑高度 120cm，宽度100cm。

3. 围堰抽水加固及凿除岩层

3号墩水下混凝土连续墙及封底混凝土施工完毕后，拆除水上施工平台，待封底混凝土达到强度后进行围堰内抽排水工作，排水至预定内围檩设置标高后停止排水及时进行围檩加固后继续排水，排水完成后承台施工范围内岩层凿除。加固具体布置见上图3-2 连续墙围堰支撑加固图。

4.围堰的顺利实施，为后续承台、墩身以及桥梁上部的施工奠定了基础，城关沙溪大桥最终也按期保质的顺利完成。

四、 水下连续墙的施工中存在问题及解决方法

混凝土围堰在受力設计好以后进行施工，理论施工不存在问题，但施工过程中对于深水围堰来讲，同样存在围堰的漏水止水问题。3号墩水下连续墙围堰在施工过程中存在以下问题：

（一）连续墙与岩面接触部位漏水问题

由于3号墩位处同样是裸露岩面，且岩面较为倾斜，连续墙与岩面接触沟槽是通过冲击钻机砸槽后而形成的，因此就存在在砸槽过程中泥渣堆积，造成部分沟槽内虚渣未有效清除，因此形成薄弱空隙层，造成围堰抽水后形成漏水点。针对此类问题，当围堰底部经水压击穿后同样需要对漏水进水点进行有效的处理，并覆盖适当范围的覆盖层，同时需要对连续墙底部进行双液压浆封闭，使得连续墙底部与岩层接触的所有空隙面密实。

3号墩冲击钻砸槽形成槽面虚碴清理情况，由潜水员下水进行确认，确认是否清理干净，有无虚渣。

（二）水下连续墙本身施工质量问题

3号墩水下连续墙是采用水下立模进行浇筑连续混凝土结构，因此混凝土的浇筑质量将直接影响围堰的受力稳定及围堰的止水能力，沙溪大桥3号墩水下连续墙混凝土施工质量局部较差，导致施工过程中存在部分漏水情况。针对墙体漏水点，采用双液注浆及用棉絮封堵保证止水效果，其最主要的解决办法为从源头控制，做好水下混凝土浇筑时导管布置设计，确保混凝土浇筑连续，控制好水下混凝土混凝土浇筑质量，确保连续墙体混凝土密实。

五、 结语

采用水下混凝土连续墙围堰，为在特定条件下进行围堰基础施工开辟了一种新途径。该方法比钢套箱围堰经济，能够缩短工期、节约成本。该方法适用于江河水流无流速或流速较小，水深在 10m 以内，河床覆盖层较薄或无覆盖层、岩石裸露的工程现场情况。可利用后续施工的采用引孔栽桩方式解决了深水区无覆盖层河床栈桥及钻孔平台钢管柱锚固的难题，保证了栈桥及平台基础稳定。采用机械成槽钢筋混凝土连续墙围堰，解决了不允许爆破的条件下倾斜裸露河床上深水承台施工的难题。

参考文献

[1]沈其明，涂忠仁.混凝土连续墙在桥梁工程水下基础围堰忠的应用.施工技术.1002-8498（2010）12-0050-03.