深水双壁钢围堰施工技术探讨

摘 要：某大桥桥墩位于深水河流中，承台类型为低桩承台，设计施工采用双壁钢围堰方案。该文通过对双壁钢围堰的制作、安装、下放和封底施工技术进行总结梳理，分析各个阶段的操作方法和重点管控措施，以及对施工中可能会出现的问题展开论述，提出一些应对措施和处理方法，为同类钢围堰的施工积累经验。

关键词：深水施工；低桩承台；双壁钢围堰；下放系统；吸泥；砼封底

中图分类号：U445.55 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）29-0189-04

Abstract： The pier of a bridge is located in the deep-water river， the type of cap is low pile cap， and the design and construction of double-wall steel cofferdam is adopted. This paper summarizes the construction technology of double-wall steel cofferdam， analyzes the operation methods and key management and control measures in each stage， discusses the problems that may occur in the construction， and puts forward some countermeasures and treatment methods， so as to accumulate experience for the construction of similar steel cofferdams.

Keywords： deep water construction; low pile cap; double-wall steel cofferdam; lowering system; mud suction; concrete bottom sealing

目前跨江或跨海大桥已比较常见，水上作业受水流、潮汐、水流深度等影响较大，一般来说，水上桩基施工完成之后紧接着要做水上大型围堰。通过某水上特大桥水上双壁围堰施工，梳理双壁钢围堰施工中流程和所遇到的一些问题，提炼双壁钢围堰施工中的方法精髓，为后续同类钢围堰施工提供借鉴。

1 工程概况

某大桥主桥为2×120 m单塔单幅混凝土斜拉桥，主墩承台处于深水区，分左右两幅，单个承台尺寸为23.25 m×17 m×5 m，为两端半圆+中间矩形的组合形状（图1）。河流水深约12 m，洪水一般出现在4—8月，水流速度5 m/s。大桥主墩承台为低桩承台，开挖基坑深度约24 m，考虑河中间水流速度较大、承台入土深度大，且河床以下10 m均为淤泥质粉砂。该处围堰因开挖深度及水流地质条件等，明显不适合使用钢板桩围堰法施工；前期项目曾考虑使用单壁钢套箱围堰进行施工，因水位较深，且单壁钢套箱围堰法在制作后下放过程中，需要克服水中较大的浮力，钢材耗费巨大，并且需要加设多层内支撑，施工空间没法保证，现场投入较大，经济效益较差。经过充分论证，项目采用双壁钢围堰做沉井施工，封底厚度为5 m，双壁钢围堰是承台施工的临时挡水结构以及承台混凝土浇筑时的侧模。

双壁钢围堰平面外尺寸为26.05 m×19.8 m（图2），为两端弧形段+中间直线段组合结构，最外侧弧长74.7 m，最大弧度半径为9.9 m；围堰壁厚1.2 m，内壁板距承台边20 cm。主墩钢围堰内设竖向四道Φ820 mm×10 mm钢管内支撑，支撑于围堰壁板的竖纵梁结构上。

2 施工方法

2.1 围堰制作

主墩双壁钢围堰从下往上依次分底节、中节、顶节3个节段（图3），其中底节段高8.7 m，中节段高为8 m，顶节段高为6.9 m。平面上共分12块（图4）。单元为圆弧形与直线结合的大型结构，为保证钢围堰单元尺寸的准确及控制焊接质量和变形，必须借助胎架施工。

钢围堰加工应严格按照设计方案及有关钢结构加工规范进行制造和验收，验收应按节段编号分批次验收，尤其是焊缝质量验收，将焊碴除去后，须检验焊接处是否有孔洞，并在焊缝处涂煤油，验其背面是否有渗出。

2.2 围堰拼装

主墩钢围堰底节段在桩基施工平台和支栈桥上拼装，先在上面测量放样出底节钢围堰刃脚平面轮廓线及块段分段线，采用6、10、16 mm等多种厚度钢板抄垫微调。由于履带吊受吊重、吊距影响，围堰采用龙门吊进行组拼。围堰的拼装要严格控制其平面位置高程及竖直度偏差，经检验符合要求后方可固定。在拼装某一块段时，若出现其平面位置尺寸及竖直度与设计位置误差较大时，应重新吊装起该块段进行安装，或者采用切割接口焊接调整该围堰块段尺寸，需避免合龙段拼装时出现较大的累积误差。焊接两块钢围堰之间的拼缝，涂刷煤油以检测背面渗透情况，进而判读拼缝情况。

钢围堰面板采用6 mm钢板制作，制作过程中由于焊接电流过大、焊工焊接水平参差不齐等原因，造成面板对接焊接处存在漏焊、烧穿及夹渣等缺陷。采取对焊接工人进行专业培训并对缺陷处进行补焊措施（图5、图6）。

2.3 围堰下放（类似于沉井下放工艺）

底节段拼装完成后，在原有Φ2 800 mm桩基钢护筒上接长Φ1 020 mm×12 mm钢管桩，安装下放吊点、下放限位器及2HM588下放横梁（图7），吊点距离底节顶1.5 m，下放限位器焊接在护筒上（图8）。中节段围堰自重约200 t，采用4台200 t连续千斤顶，每台千斤顶安装10束钢绞线进行提升及下放钢围堰。

下放系统采用轻型钢管桩接长，经验算满足受力要求，大大缩短了钢护筒卷制、焊接、接长的时间，且安装、拆除过程简便。

4台200 t连续千斤顶均安装位移传感器并采用一个泵站进行控制（类似于智能化控制），提升或下放过程具有同步、均匀、速度快等优点，大大缩短了下放时间；每台千斤顶分为上、中、下3个自锚式夹具，不受断电、油压不足及机械故障等影响，自动锁死、安全系数高（图9）。

下放系统安装完成并经检查符合要求，千斤顶（图10）提升钢围堰至刃脚离开拼装平台1.0 m，观察30 min，观察钢绞线受力是否一致，吊点是否有异常等，如无特殊情况，临时固定钢围堰，尽快拆除钻孔平台与围堰下放相碰部位。

底节钢围堰入水自浮后，需要检查钢围堰是否漏水，漏水时必须进行补焊处理，为确保下一节钢围堰能顺利拼装或者适时调整，应同时检查钢围堰平面尺寸和竖直度情况。围堰继续浇筑刃脚砼下沉，浇筑时注意对称，直至底节围堰顶标高达到设计标高时，使下放钢绞线稍微带劲，即可接高围堰。

当接高围堰的重力无法抵抗深水浮力时，需继续向双壁钢围堰内隔舱内浇筑混凝土或灌砂，增加钢围堰整体自重以便围堰顺利下放到位。主墩围堰在下放过程中，出现了倾斜，经现场量测，项目部采用了在另一侧吸泥、加砂配重2种方案逐步调整围堰至水平竖直，在通过均匀的灌注中粗砂使得围堰下放到位，在此过程中必须勤量测、发现倾斜问题，及时处理。

2.4 围堰吸泥下沉

围堰着床后，解除钢绞线，拆除下放系统，继续浇筑隔舱混凝土至设计标高后，后继续向围堰内加水，以克服浮力下沉。围堰壁上设置Φ300 mm连通管，可自动平衡围堰内外水头差（图11）。

围堰采用高压射水配合2 600 m3/h柴油泵与1.3 MPa空气吸泥机吸泥下沉，围堰内吸泥遵循“先四周后中间”的原则，对称均匀吸泥，使围堰下沉平稳，通过吸泥调整钢围堰的平面位置与垂直度。

围堰吸泥完成后，必须及时进行围堰内基底验收，严控围堰底部高程，以确保封底混凝土厚度满足设计要求。

围堰封底前必须对钢围堰内壁及钢护筒表面黏附的泥沙等进行彻底清除，以保证封底混凝土与钢围堰、钢护筒的黏结力，也可防止钢围堰与封底混凝土之间出现涌水通道。

2.5 围堰封底

围堰到达设计标高后，搭设封底平台，采用一台天泵与一台地泵配合进行围堰封底，封底混凝土分区应一次浇筑完成。封底水下砼浇筑采用垂直导管法进行，共布置8根导管（每根导管灌注半径为3 m），导管采用内径Φ300 mm的无缝钢管，导管使用前做好水密承压和接头抗拉试验，合格后方可使用。

封底混凝土采用微膨胀砼，坍落度控制在20～22 cm，提前试配，确保性能合乎要求。

封底前，应将桩身和堰壁上附着的泥浆重新干净，经检验合格后再进行灌注混凝土。灌注混凝土时，在围堰顶面设置储料斗，通过天泵输送混凝土至储料斗，储料斗连接导管，灌注时同时从一端往另一端推进，先灌注低洼处封底混凝土，避免混凝土流动造成导管底口脱空或导管埋入深度过浅，避免基底浮浆集中在基础边缘。

为增强围堰封底混凝土与围堰内壁锚固力，保证封底混凝土质量，在围堰内壁上封底混凝土高度范围内，设置锚固钢筋（图12）。

围堰封底完成后向隔舱内注砂（采用含泥量较大的河沙），其一，可以增大围堰自重以抵抗浮力；其二，隔舱内填筑河沙可增加围堰整体刚度；其三，对于围堰内壁面板上焊缝烧穿存在漏水的位置可以有效封堵，给承台施工创造良好的干施工条件（图13）。

13#墩左幅围堰封底完成抽水后发现封底方式从一端往另一端推进，由于混凝土流动性较大，后封底一端浮浆较多，混凝土质量较差，存在轻微渗漏现象；右幅钢围堰封底采用全断面方式进行封底，抽水后发现封底混凝土质量较左幅明显提高。在后期围堰封底施工采用全断面方式封底。

3 质量控制

第一，进行全面的施工技术交底和安全交底，加强过程质量控制。

第二，钢围堰的拼装过程连接面结构的准确性及拼装后整体的稳定性。

第三，钢围堰下放前，对各块件的拼接焊缝采用煤油渗透试验，检测各焊缝的密水性。

第四，钢围堰吸泥下沉过程中，对基底标高进行加密测量，及时调整位置，防止围堰不均匀下沉。

第五，加强质量监测，及时测量封底混凝土标高，加大测量的频率计测点的数量，防止混凝土面超高。

第六，定期对围堰进行监控，发现超过允许变形值时采取补强措施。

4 结束语

该大桥工程低桩承台采用双壁钢围堰法施工顺利完成了主塔承台施工，2个钢围堰全部一次封底成功，单个围堰采用大功率柴油吸泥泵与空气吸泥机吸泥至封底完成施工周期较普通单纯空气吸泥机吸泥周期可提前1个月，双壁钢围堰利用栈桥和钻孔平台进行拼装及下放，无需投入大型水上起重和运输船只，施工期间不影响航道正常通航，施工定位易于控制，围堰下沉采取一系列综合施工措施，确保在深水条件下双壁钢围堰穿透密实的淤泥质粉砂层得以顺利实施。

参考文献：

[1] 钢结构工程施工规范：GB 50755—2012[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[2] 公路桥涵施工技术规范：JTG/T F50—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[3] 大体积混凝土施工规范：GB 50496—2009[S].北京：中国计划出版社，2009.