摘 要：結合施工經驗，針對浮運平臺法施工雙壁鋼圍堰進行總結，為類似施工提供了借鑒。
關鍵詞：雙壁鋼圍堰;浮平臺
Abstract: This paper combined with the construction experience, the floating platform construction of double wall steel cofferdam was summarized, to provide reference for similar construction.
Key words: double wall steel cofferdam; floating platform
中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：
1前言 ：工程概述
橋梁水中基礎通常采用筑島圍堰施工及鋼圍堰施工以保證工期及質量，其中鋼圍堰施工技術以其操作可控，封水效果好，是為水中基礎輔助施工的首選。
楊家灣黃河特大橋是新建蘭渝鐵路蘭州樞紐北環線上的重難點工程，全長1.442公里。橋梁上部結構為3-32m簡支梁+(40+2×64+40)預應力混凝土連續梁+32-32m簡支梁+3-24m簡支梁，共42跨，其中為連續梁主跨5#墩位于黃河主河道中。大橋與黃河斜交25度，橋位處黃河通航規劃為五級航道，水流較為平緩，水深5米左右。根據調查及鉆探揭示，河床為加里東期侵入花崗巖，覆蓋物較少，無法進行固定平臺鋼管樁施工，因此我項目采用浮運平臺法。
2 雙壁鋼圍堰設計
為使鋼圍堰達到能自浮及注水平穩下沉的目的，鋼圍堰采取雙壁結構，采用圓形圍堰，內徑為19m，外徑為21.8m，并用隔倉板分隔10個部分，每個隔倉是獨立的，相互間不貫通。雙壁鋼殼結構均由內、外壁板，豎向肋骨、豎向加勁肋、水平桁架、豎向桁架組成。鋼圍堰高11.4米，分四節總重265噸。
3 施工方法簡介
3.1鋼圍堰制作
制作工藝流程：按設計圖下料→壓制平刃腳防水板和水平桁架角鋼→按劃分單元分榀制作水平桁架→按單元組拼骨架(隔艙板組焊于其上)→按節組拼骨架→檢查、校正骨架→圍焊內、外壁板→水密試驗、檢查焊縫質量并補焊→焊制吊耳、錨環、劃高度標尺→成品檢查驗收→吊運接高
3.2浮運平臺搭設
在加工鋼圍堰同時，用20T水上浮吊作起重設備，把15節標準舟節、6臺電動錨機、4組分別長36m的軍用梁、2I20a型鋼等設備與材料按照鋼圍堰尺寸加工、組裝鋼圍堰底節拼組浮龍門，并用Φ30mmQ235圓鋼把軍用梁固定在標準舟節上，形成組裝浮體。(見附圖)
3.3套箱底節焊拼
根據套箱尺寸，在龍門浮體上進行放樣，然后將已預制完畢的鋼套箱塊件從加工廠用平板車運輸到臨時碼頭，用浮吊把單片鋼套箱依次按照編號吊至龍門浮體上進行組裝，組裝完畢，根據設計要求，把第一節10片套箱焊接連接成一整體。
3.4沉放系統設計及安裝
沉放系統主要采用4臺200t千斤頂下放(行程為20cm)。
①首先布置起吊系統龍門架，龍門架用8根Φ529mm×10mm×4m鋼管樁作立柱，用[14a槽鋼焊接剪刀撐，把鋼管樁連接成整體，并在立柱頂用2I40b工字鋼作橫梁(橫梁長15m)，橫梁與立柱用16mm加強板焊接固定。然后在橫梁頂端兩管樁中心用3組軍用梁拼組架設、加固后形成起升系統龍門吊。
②在龍門吊上設計四個起吊支點作千斤頂承重梁，承重梁采用2I40b工字鋼，長度為2.5m，在千斤頂安放處及吊筋位置上下翼緣板用16mm鋼板加強，腹板用1cm鋼板加強。
③千斤頂上布置起吊扁擔梁，為2I40b工字鋼，長度2m。千斤頂頂推處及吊筋位置上下翼緣板用16mm鋼板加強，腹板用1cm鋼板加強。
④吊筋采用φ32精軋螺紋鋼，布置在套箱的兩側，每根長度為9m(由套箱下沉高度確定)，承重梁及起吊梁上布置錨固螺母，吊筋下方固定在焊接于套箱兩側的2I40b起重倒牛腿上形成起吊下放系統。(布置圖見附圖)
3.5套箱下沉步驟
第一節套箱下沉時，須用白灰及柴油進行密封實驗，保證套箱的密封性后才能下沉套箱。第一節套箱下沉至平臺平面位置后拼裝第二節，待第二節拼裝完成后，通過地錨及錨機牽引運至墩位處下沉。在橋位上游300m處南岸設置2個30t地籠，北岸設置2個25t地錨，并在上游拋設2個10墩拋錨，用φ28鋼絲繩把套箱、龍門吊、浮吊進行錨固保證施工安全，并在下游設置2個10t拋錨用于調節移動方向。通過實地勘測目前河床平均標高在1494.7，最大高差為1.6m。由于未進行施工地質勘探基底卵石層厚度及致密情況是否與設計相符目前暫不清楚，因此在鋼套箱浮運沉到位后需由潛水員進行水下勘探，已確定基底情況，并根據情況對套箱封底混凝土厚度及方式進行適當調整。
鋼圍堰按如下步驟進行下沉：
在龍門浮體上拼組第一節圍堰→安裝起吊梁及千斤頂→千斤頂起吊圍堰，吊離浮體承重梁，拆除浮體上承重梁→利用φ32精軋螺紋鋼吊裝及千斤頂循環操作下沉圍堰入水→圍堰自浮，拆除起吊梁→在臨時碼頭拼裝第二層圍堰→移動、測量定位第一、二節圍堰到施工墩位→注水、吸沙(或用抓斗)下沉第一、二節圍堰→拼裝第三層圍堰→下沉第三節圍堰→拼裝第四層圍堰→下沉第四節圍堰→圍堰下沉到位→安裝鋼護筒→鋼圍堰封底 →完成圍堰施工→搭設固定平臺→鉆孔樁施工。
鋼圍堰在覆蓋層中采用向隔倉注水、圍堰內清渣的方法使之下沉，圍堰下沉到設計標高(鋼圍堰頂面標高+11.4.0m;刃角標高+1.2m)。抓斗布置在圍堰的中心附近開始撈渣，并逐步向刃腳部分擴展，圍堰通過自重下沉。圍堰下沉過程中隨時用全站儀監控圍堰頂面的觀測點，發現偏位，立即糾正，糾正主要采取以下三種方法：
①調整隔倉水：用抽水機往鋼圍堰高的一側隔倉內加水，把低的一側隔倉內的水抽出，利用兩側重力不同，使鋼圍堰水平，但此法需要保證隔倉與隔倉之間、隔倉與隔倉外的水頭差在允許范圍內。
②用抓斗鋼圍堰的刃腳處撈渣，利用鋼圍堰高低兩側下沉時所受阻力不同，實現圍堰糾正。
③采用隔倉中的隔倉砼進行調平。
3.6 下下沉注意事項：
①圍堰下沉就位工作應盡量安排在水位較低，流速較小的時間進行;
②圍堰下沉前要再一次對墩位處的河床進行一次全面的測量，根據測定情況，再一次清理河床面處的雜物;
③圍堰著落河床高差較大時，應視情況拋小片石或潛水員支墊小鋼墩將河床找平，使圍堰刃腳盡可能平衡著床。并在圍堰外側插設鋼板，內側堆碼沙袋進行堵漏。
④圍堰精確定位后，應快速注水并進行跟蹤測量，使圍堰精確快速的落入河床，圍堰穩定后將雙壁間注滿水，8個20T倒鏈協助定位糾偏。
3.7浮力計算
①第一節圍堰下沉時，根據計算，下沉到水面下1.71m時，可自浮。浮力計算為：F浮=ρgV排，
由CAD中量的圍堰平面面積為58.64m2 ，
第一節圍堰自重108.59t，二節為60.68t，第三、四節為97.9t
仞腳處高為1.03m，此處體積V仞腳=V圓柱- V圓臺=π×10.92×1.03m-π×1.03×(10.92+10.9×9.5+9.52)/3=47.26m3
由此，列式求下沉高度：
108.59=47.26+π(10.92-9.52)×h
h=0.68cm
則總入水深度為1.71m;
②第二節圍堰加重后，總入水深度為：1.71+60.68/89.72=2.39m，此時圍堰水面上高度為6-2.39=3.61m，高出浮平臺頂3.61-1.15=2.46m，由于在平臺上直接拼裝第三節圍堰高度過高，不易操作及固定圍堰，定位后需要向圍堰內增加配重，將圍堰下沉到浮平臺高度，即再需下沉2.46米，總入水深度為4.85m，預計此時圍堰已經著河床。 向圍堰隔倉內增加重量時必須保證等量同步，防止圍堰傾斜。
3.8水下封底
套箱下沉到位后，進行封底施工，封底采用環封，及承臺部位不進行封底。在套箱平臺面上設水下封底混凝土施工平臺，利用平臺下放環封內壁，內壁采用鋼板加工，內外側均焊接角鋼，并用型鋼將環封內壁與鋼套箱固定，防止砼澆注過程中移位或變形。安放準備就緒后進行封底混凝土作業，封底砼分倉澆注，混凝土灌注采用φ300mm垂直導管水下灌注，混凝土供應由拌合站供應，泵送入模。輸送泵安裝在6#墩筑島島體上，輸送管道利用浮箱接入澆注點。封底砼的強度達到70%后，可將鋼套箱套箱里的水先抽出部分(0.5m)，觀察套箱內水面情況，用以判斷封底效果。
封底混凝土澆筑面積大，且水位較深，為保證質量，采用多管兩點同時灌注砼。封底混凝土高度為3.5m，為防止砼澆注過程中封混凝土頂面標高超高或不足，提前在套箱內壁上焊出澆注線，澆注過程中通過潛水員探摸及測繩量測控制澆注高度。混凝土的坍落度控制在20～22cm，摻加粉煤灰和高效緩凝劑，以提高混凝土的流動性，延長混凝土的初凝時間。采用水泵抽水的方式排出套箱內封底混凝土置換出的水量。
4 項目要達到的主要技術、經濟指標
從楊家灣黃河特大橋5#墩采用浮運平臺施工雙壁鋼圍堰的實際施工過程和效果看出，較固定平臺施工鋼圍堰有其自身很大的優勢：
①利用浮體搭設施工平臺，能夠有效縮平臺施工周期及拆除難度，有利于節省投資及工期;
②利用卷揚機機及地錨牽引就為，工序單一，工法簡易，無需增加設備投入。
③采用環形混凝土封底施工確保了承臺高度，有利于通航安全。
5 結束語
楊家灣黃河特大橋5#墩采用浮運平臺法施工雙壁鋼圍堰，為基礎施工節省了時間，加快了施工，節約了成本。該施工方法可行，質量可靠，為堅硬地質地段深水基礎施工方法開闊了思路，為同類工程施工提供了借鑒。
參考文獻
⑴ 劉自明 《橋梁深水基礎》 人民交通出版社 2003
⑵桂業昆 邱式中 《橋梁施工專項技術手冊》 人民交通出版社 2004
⑶交通部第一公路工程總公司 《橋涵》 人民交通出版社 2000
⑷周水興 何兆益 《路橋施工計算手冊》 人民交通出版社 2001
