某特大橋主墩鋼圍堰施工技術
1工程概況
廈深鐵路5標段某特大橋在某縣跨越榕江，跨江主橋為4跨連續(xù)鋼桁梁柔性拱橋，跨徑組成為110m+220m+220m+110m，其中71～73號三個主墩位于榕江深水區(qū)，設計為低樁承臺群樁基礎，主墩承臺采用雙壁鋼圍堰圍水后干施工橋位區(qū)域榕江江面寬850m，受下游人海口海水的潮汐影響，為感潮水域段，屬不規(guī)則半日潮，每日兩潮，一次漲落歷時約13小時，橋址處河床覆蓋層主要為淤泥質粘土，內夾貝殼。
2鋼圍堰制作與就位
2.1鋼圍堰結構
主墩鋼圍堰由壁體、刃腳、內撐等三大部分組成。
壁體主要由隔艙板、箱形梁、水平環(huán)板、水平斜桿及內外壁板構成。刃腳高度2.0m，作為圍堰底節(jié)的組成部分一道加工，刃腳砼澆筑高度2.0m。在內撐位置設置豎向箱形梁作為一級支撐結構，水平設置環(huán)形板作為二級支撐結構，垂向設置角鋼次梁為三級支撐結構，內外壁之間通過水平斜桿和水平環(huán)板連接而形成整體。
內撐用型鋼構成平面框架，與鋼圍堰箱形梁一起形成穩(wěn)定結構體系，另外設置豎向支撐，減小受壓桿件的自由長度。
在圍堰壁體設置補水管，補水管標高在低水位以下，在圍堰下沉前打開蓋板，保持圍堰內外水位平衡，在圍堰抽水時關閉補水管蓋板，圍堰內外隔開，一個鋼圍堰設置4個直徑300mm的補水管。
2.2鋼圍堰制作與運輸
鋼圍堰按現(xiàn)場施工要求分節(jié)在工廠加工，鋼圍堰高度21m，豎直方向分四節(jié)，第一、二節(jié)高度均為4.5m，第三、四節(jié)高度均為6.0m，水平方向分為14塊，分塊單元最大尺寸7.8x6m，最大重量16.8t。
鋼圍堰塊件由加工廠用汽車運到下河碼頭，再用駁船運輸至墩位。
在運輸過程中，以及各分塊在起吊、裝卸、擱置過程中，應在規(guī)定的吊點掛索，吊點位置加設臨時撐桿，防止塊件變形，吊點位置要進行局部加固處理。
2.3鋼圍堰拼裝
鋼圍堰拼裝參照壁體分塊圖，采用兩個吊點反對稱方式拼裝各塊段。
2.3.1底節(jié)拼裝
鋼圍堰底節(jié)高4.5m，平面上分14塊。底節(jié)在墩位拼裝平臺上逐塊安裝，并焊接成整體。
底節(jié)塊件拼裝前，在平臺上通過測量放樣塊件的輪廓線，在輪廓線位置焊接定位件，每個塊件焊4個定位件，以此控制鋼圍堰下口的平面位置。
吊機將圍堰塊件吊起至安裝位置，下口通過定位件就位后，與定位件臨時焊接固定，上口用型鋼和手拉葫蘆與鋼護筒臨時連接固定，根據(jù)測量結果對圍堰塊件進行調整，達到設計要求后，塊件之間間進行焊接連接。
塊件現(xiàn)場焊接時，組織技術最好的焊工進行焊接，并對所有壁板及隔艙板焊縫進行煤油滲透試驗，如發(fā)現(xiàn)有滲透現(xiàn)象，應及時進行補焊。
2.3.2水上接高拼裝
鋼圍堰底節(jié)下水自浮后，其余三節(jié)鋼圍堰在水上用吊機逐塊拼裝、焊接，拼裝前在下一節(jié)圍堰的上口外側焊接臨時操作平臺，焊接定位件，水中部分的圍堰依靠導向裝置穩(wěn)定在水中，兩個吊點反對稱同步吊安圍堰塊件，拼裝前控制圍堰干舷高度2.0m左右，任何時候圍堰干舷高度不小于1.0m，拼裝、焊接要求同底節(jié)拼裝。
3鋼圍堰沉放
3.1鋼圍堰沉放施工步驟
第一步：下放前準備，安裝導向裝置和下放系統(tǒng)，吊桿收緊，準備下放。
第二步：底節(jié)整體起吊，割除牛腿，選擇在低平潮下放底節(jié)，底節(jié)入水自浮后，檢查密水情況，隔艙內灌水下沉，控制干舷高度2.7m。
第三步：解除底節(jié)下放系統(tǒng)，水上接高鋼圍堰第二節(jié)，澆筑刃腳砼2.0m，隔艙內灌水下沉，控制干舷高度2.8m。
第四步：水上接高鋼圍堰第三節(jié)，隔艙內灌水下沉，圍堰入水9m后，利用導向裝置和圍堰上口的手拉葫蘆控制圍堰的平面位置和傾斜度，在平潮期間灌水下沉、著床，測量圍堰平面位置和傾斜度，滿足設計要求后，繼續(xù)灌水下沉，圍堰刃腳入河床約2.6m，控制干舷高度2.4m。
第五步：水上接高鋼圍堰第四節(jié)，澆筑隔艙砼7m，繼續(xù)灌水下沉，同步在圍堰內吸泥，在下沉困難時，采取在隔艙內灌砂壓重，直至刃腳達到設計標高。
3.2鋼圍堰底節(jié)整體下放
鋼圍堰底節(jié)在平臺上拼裝、焊接成整體并完成焊縫檢查及油滲試驗后，用8臺千斤頂配精軋螺紋鋼筋整體下放、入水。
3.2.1下放系統(tǒng)
下放系統(tǒng)由下放架、下放千斤頂、上錨板、下錨板、撐腳、油泵和精軋螺紋鋼筋組成。
下放千斤頂選用8臺100t穿心千斤頂，張拉行程200mm，精軋螺紋鋼筋選用780級的φ32精軋螺紋鋼筋，理論提升能力480t。
3.2.2下放系統(tǒng)布置
8個下放系統(tǒng)分別布置外側8個鋼護筒上，型鋼下放架焊接在鋼護筒上，下放架頂面標高為+8.36m，千斤頂和撐腳安裝在下放架頂面，并對準鋼圍堰壁板上的吊點，
3.2.3下放工藝
在千斤頂、油泵、撐腳安裝到位后，將精軋螺紋鋼筋的一頭穿過千斤頂，穿入壁板上的吊點內，在吊點板上下各裝一個螺帽，上、下錨板各裝一個螺帽。在鋼圍堰下放前，做好4項工作：①對提升系統(tǒng)進行調試，以確定每臺千斤頂?shù)墓ぷ鳡顟B(tài)處于良好狀態(tài)，檢測伸縮行程是否一致；②根據(jù)各千斤頂在圍堰平衡下放時的荷載進行逐一預拉；③完成預拉后，擰緊下螺帽，將主頂活塞向下縮回到統(tǒng)一的高度位置，作為整個系統(tǒng)的下放起點；④將圍堰提起3～5cm檢查圍堰上的吊點及千斤頂下放系統(tǒng)-和圍堰結構是否正常。檢查無誤后拆除拼裝平臺，割除平臺牛腿，正式開始下放。
4圍堰沉放主要工藝措施
4.1鋼圍堰內吸泥
每個鋼圍堰內需清淤約6500m3，在鋼圍堰著床后，在圍堰內同步進行清淤工作。采用2套空壓機氣舉吸泥系統(tǒng)、2個1.5方抓斗、2臺大直徑吸泥機清淤，直至刃腳到達到設計標高位置。
空壓機氣舉吸泥系統(tǒng)主要由空壓機、吸泥導管、供氣管、射水管、高壓水泵組成，采用高壓射水破土，由2臺20m3空壓機帶動進行氣舉吸泥。
對圍堰內分層吸泥除土，每層厚度不超過50cm，從圍堰中心開始吸泥，逐漸由中心向外呈放射狀園環(huán)移動吸泥，使圍堰內河床形成“鍋底”，圍堰在下沉重力作用下，克服下層阻力而下沉。當圍堰出現(xiàn)傾斜或偏位時，根據(jù)圍堰內周邊測得的水深，換算出泥面標高，并依此現(xiàn)場制定吸泥糾偏方案。
圍堰下沉過程中，關鍵是對各種形態(tài)下圍堰下沉系數(shù)的掌握。每個工班，測量2-3次圍堰內壁周邊水深，換算出圍堰內壁處對
應的泥面標高，當此泥面標高低于刃腳標高1.0m，圍堰仍不下沉時，說明圍堰下沉重力不夠，則向隔艙灌水或灌砂，以增加圍堰的下沉重力。
圍堰內吸呢應力求均勻，使其保持平穩(wěn)下沉，如圍堰一直是傾斜的，則應停止吸泥，由潛水員對圍堰刃腳周邊進行探摸。如有異物(如木頭、鋼管等)，應及時取出，然后才能繼續(xù)吸泥下沉。
由于淤泥質粘土的粘性很大，在鋼圍堰內撐下面形成一堵泥墻，采用高壓射水效果不是很明顯，后采用潛水員在墻體安裝炸藥，炸藥每次控制在1Kg左右，多次爆破后泥墻體坍塌，吸、抓泥而出。
4.2鋼圍堰定位
4.2.1平面位置
鋼圍堰平面位置粗調通過在鋼圍堰壁體內壁板與鋼護筒間設置的導向裝置來實現(xiàn)。著床時的平面精確控制主要通過圍堰內圍設置的手拉葫蘆和夾壁內注水未實現(xiàn)。鋼圍堰在覆蓋層中下沉時的平面控制依靠吸泥和壓重調整。
4.2.2標高及其垂直度控制
鋼圍堰垂直度由定位裝置及下沉工藝進行調整調控。由于拼裝誤差，平面位置、標高與垂直度在實際施工中可能出現(xiàn)難以同時達到要求的情況，此時則以垂直度和頂口處平面位置控制為主。
控制方法：
圍堰在注水下沉時，由于水流和淤泥對圍堰產生部分不平衡作用，使得河床上、下游標高不一致，為維持圍堰平面位置，此時需要通過向各個隔倉內不等量注水來調整圍堰平面高差。同時通過吸泥進行調整。下沉過程中，應隨時分析，研究測量資料，掌握圍堰下沉進度和偏移情況，一旦發(fā)生偏移，分析原因，調整圍堰下沉吸泥部位及局部加重進行糾偏，保證圍堰平穩(wěn)下沉。圍堰內注水根據(jù)外圍水位的變化對圍堰水位進行控制，依靠抽加水位未調節(jié)。
4.2.3鋼圍堰固定
鋼圍堰標高控制主要是通過在夾壁內注水未進行調整，并在鋼圍堰標高到位后，在鋼圍堰四周盡快安裝反壓牛腿。反壓牛腿采用136b。反壓牛腿在高潮位時承受淤泥厚度沖刷變化下圍堰向上的浮力。
經抽水調整，使鋼圍堰頂口略為頂住反壓牛腿下表平面，馬上組織焊工將鋼圍堰頂口與反壓牛腿進行焊接，反壓牛腿與鋼護筒連接，反壓牛腿焊接要及時并且8個位置同步進行。
5鋼圍堰封底
5.1基底找平及側壁清洗
圍堰達到設計標高后，圍堰基底找平，拋填30cm左右碎石墊層，潛水員下水整平。用高壓水槍對圍堰刃腳內側、樁身周邊淤泥殘留物進行清洗。
5.2搭設封底平臺
封底平臺由第四道內支撐和安裝在鋼圍堰頂口的貝雷梁組成。兩組貝雷梁分別布置在橋軸線兩邊各4.0m位置，在貝雷梁和內支撐頂鋪設型鋼和模板，作為溜槽布設和人員行走平臺。
5.3灌注系統(tǒng)布設
在墩位中間鋼護筒上安裝一個20m3的中心儲料盆，中心儲料盆設8個放料口。
中心儲料盆與10個小料斗間以溜槽連接，中心儲料盆出料口搭設高度根據(jù)小料斗頂口高度，混凝土溜送距離及溜槽坡度確定，溜槽坡度按不陡于1：3搭設。
按水下封底砼5m擴散半徑布置封底導管，共布置10根導管，導管直徑φ300mm，導管使用前作水壓、水密性實驗，合格后使用，試驗的水壓按水深的1.5倍取值。導管用手拉葫蘆吊掛于平臺梁上。
5.4測深點布置
在圍堰內各導管位置和砼流動困難的區(qū)域布置測深點，共布置26個測點。準備測量錘26個，每個重量3kg，測繩25mx30根，并校核其長度，
每個澆筑點及測點處平臺標高提前測出，作為測量混凝土面的依據(jù)，并用油漆標示在該處。
5.5混凝土生產和運輸
主墩封底砼由3號拌合站生產，拌合站兩臺1200型主機，實際拌合能力按100m／h考慮，能滿足封底砼連續(xù)澆注的要求。
6結束語
某特大橋3個主墩，在第一個主墩施工時由于對地質的樂觀估計，致使施工設備準備不足，圍堰下沉施工用了近3個月的時間，后面兩個主墩在吸泥設備上加以投入，在吸泥方法上加以改進，每個主墩吸泥下沉用了不到一個月的時間。本工程的施工經驗對同類工程施工具有較好的借鑒作用。
參考文獻：
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