龙山大桥双壁钢围堰施工关键技术

何千里

(湖北省路桥集团有限公司，湖北 武汉 430056)

1 工程概况

龙山大桥位于丹江口水库汉江干流之上，大桥全长829.0 m，桥面宽24.5 m。主桥为6跨预应力混凝土连续梁-刚构组合体系，跨径组成为(5×30)m+(75+4×130+75)m。

2 双壁钢围堰基本构造

双壁钢围堰主要由底板和侧板两大部分组成。底板钢吊箱底板分块在加工厂内制作，面板采用10 mm钢板，纵横向肋板采用∠100×10的等边角钢。由于底板上在桩基钢护筒和现状承台位置处均设有开孔，底板的面板须在精确测量钢护筒及承台位置的基础上，根据护筒和承台的实际位置情况对设计的开孔位置和开孔大小进行适当调整，以便悬吊、封堵和承担封底混凝土的压力。

侧壁面板采用10 mm钢板，侧壁竖向加劲肋采用∠100×10的等边角钢，布置间距不大于500 mm，侧壁的水平环板采用板厚20 mm 钢板，布置间距1.6 m～1.8 m，局部加强处理，侧壁水平支撑桁：斜杆采用∠100×10等边角钢，局部采用2根∠100 ×10，局部须加强处理，侧模竖向分为三节，分别为8 m，8 m，5 m。

3 双壁钢围堰预制、拼装工艺

3.1 总体方案

根据本桥钢围堰工程特点，围堰总体采用板单元制作，分段组装完成。7号墩～9号墩采用围堰节段分两半整体岸上匹配制作完成后对钢围堰做密闭性试验→气囊下水→水中浮运→底节段两半套合焊接→底节段下沉→顶节段两半套合→底节段上浮→顶节段两半套合焊接。6号墩与10号墩采用内场制作平面立体单元，墩位进行现场拼装[1-2]。

3.2 节段划分

内场制作的制造板单元件长度为底节段最长不超过16 m，宽度控制在3.5 m以内，板单元制作分：壁板单元制作、水平隔板单元制作、铅垂隔板单元制作。

分段制造：将壁板单元、水平隔板单元、铅垂隔板单元组拼成立体分段，分段长度16 m，宽度3.5 m以内，最大节段重量约22 t。节段划分示意图见图1。

3.3 内场制造流程

内外壁单元件壁板制造主要工序为：下料→胎架制作→拼板→校平上胎架定位→划线装配球扁钢加劲→胎架上焊接焊→无损检测→标记标识。中隔板单元件制造主要工序为：下料→划线装配→胎架上焊接焊→无损检测→标记标识。然后进行小节段拼装及焊接，为了保证钢围堰产品的焊接质量，在制造过程中均严格执行焊接工艺的要求，在焊接完成后应进行焊缝检测，如发现焊缝缺损，应及时采取修复措施。

4 双壁钢围堰施工关键技术

4.1 总体方案

6号墩～10号墩采用双壁钢套箱进行承台结构的施工，其中6号墩和10号墩采用先桩基后围堰的施工顺序，先搭设栈桥和施工平台进行桩基的施工方法，再在现墩位进行双壁钢套箱拼装下放浇筑封底混凝土，最后施工承台。而7号墩～9号墩采用先围堰后桩基的施工顺序，先在拼装码头进行拼装，后采用气囊进行下水，再浮运至墩位进行抛锚定位，下沉到位后再进行桩基施工[3-4]。

7号墩～9号墩双壁钢套箱浮运到墩位定位完成后，先利用设置在墩顶的定位系统对围堰进行初步定位，拼装前端未封口单元件，使围堰闭合。利用浮吊配合振动锤插打新增8根护筒，然后进行钻孔灌注，成桩后转换吊点，下放围堰至设计标高，浇筑封底混凝土至已有承台标高，待混凝土达到设计强度后拆除吊挂系统，割除护筒，破桩头，凿毛，然后植筋加高4 m承台。

4.2 施工前期准备

1)根据拼装需要，平整一块约80 m×38 m的场地，并打设一层20 cm的混凝土硬化层，两侧及后端为吊车作业区，作业区宽度按照10 m考虑。

2)根据坡道平面布置，部分支点设置在坡道上，另根据需要再设置8个混凝土独立拼装支座，基础尺寸为100 cm×100 cm，厚度120 cm，支座平面与坡道同高，基础承载力要求150 kPa，若基础满足不了要求，则需要进行换填处理。

3)坡道根据现场水位情况对坡道进行修整，其中坡道坡比按3%～10%进行整治，承载力不小于150 kPa，坡道表面铺毛石垫层和碎石层，厚度由当地土质情况确定。坡道宽28.5 m(钢套箱宽度23.5 m+2 m(气囊外伸)+3 m(车道))。

4.3 施工要点

1)底节围堰拼装。为便于运输，底节从竖向上也进行了分节加工，通过汽车从厂家运输到岸边的拼装场地后，逐节进行预拼装，第一节整体预拼完成后，再锁定焊接，而后再拼装底节的第二节。为了防止围堰侧翻，在围堰内外两侧场地设置围堰节段固定点，用倒链进行内外固定。

2)双壁钢套箱围堰下水、浮运。底节围堰拼装完毕后，在钢套箱底部各设置50 t的千斤顶，间距 2 m一个，将钢套箱拼装平台后端顶起来，使两节滑道形成一个纵坡，尾部通过地锚倒链拉住防止失稳(地锚设计为50 t)，而后通过坡道设置的气囊进行下水。 围堰下水后，采用后端用机动船前端用牵引钢丝绳的施工方法把双壁钢套箱牵引到墩位，由于7号～9号墩离北岸下水处分别为440 m，310 m，190 m。拼装码头及浮运路线见图2。

3)围堰下水滑倒布置。通过计算需对现有坡道进行重新调整，围堰下河坡道共分为三段，围堰后端根据地形设置坡度3%，长度约20 m，中间设置坡度6%过渡，长度30 m，前端设置1∶10的坡道(坡度10%)，长度44 m。对于围堰前端的场地，需对地基进行处理，以达到承载要求，在水口处拟采用在换填片石后上铺麻料的方式进行加强,处理完成后的围堰下河滑道地基承载力要求为18 kPa，滑道距岸边10 m范围内地基承载力要求不小于250 kPa。

4)围堰下水地锚。为保证围堰在滑道能够控制围堰下滑的速度和大致方向，需要在围堰上设置后拉缆。根据计算数据和围堰的外形结构，确定围堰下河时的牵引采用一点牵引法，牵引点的位置布置在正对隔板的位置，通过一个地锚进行固定牵引。

现场下水设备和地锚布置为：围堰后端控制围堰下滑的地锚布置于拼装围堰的正端头34 m距离处，后面控制拉缆下滑速度的拉缆设计拉力为100 t，大于围堰自重的最大下滑分力(不考虑摩擦阻力)T=820÷10=82 t。

地锚为埋置式钢筋混凝土锚，共设1个，地锚设计水平拉力为160 t，尺寸为：长6 m，宽6 m，深2 m，顶与地面平齐，预埋钢板锚环。拉缆通过1台120 t滑车组(10 t卷扬机、六门走十二滑车组)与地锚相连。钢围堰壁板上设置牵引耳板，提供地锚牵引索的附着点。

5)气囊布置及充气安装。钢围堰制作完成后，报检合格并签证后，在钢围堰下的支撑点间布置气囊，底隔舱下气囊按2 m～3 m间距布置，共需布置30个气囊(底托板下24个，围堰外6个)。对于少量与钢凳位置有冲突的气囊，待其余气囊充气，钢凳与围堰脱离后再进行布置。钢围堰下方两侧气囊对称布置，如图3所示。

6)双壁钢套箱围堰定位、下沉。a.钢套箱定位。利用机动舟顶推底节套箱至现有墩位处，然后挂上上游锚绳，并通过上下游的锚锭对浮箱精确定位，而后，焊接套箱内部横撑，使横撑形成井字架将套箱夹住。封闭套箱，用钢套箱将墩身包进去后，将C字型缺口封住，将套箱形成一个整体。利用辅助倒链进行套箱精确定位，再下沉到位。下沉过程中利用现有墩身及承台作为定位受力点。 b.钢套箱接高。在底节顶面定出一个测量基准面并确定中心点，以保证接高围堰的顺直，并以此基准面和中心线为准进行结构尺寸的测量控制，然后由浮吊吊装上节钢围堰单元体拼装接高，接高拼装由两台浮吊对称拼装。吊装接高时，要随拼装，随调整，待全部点焊成型后，方可全面焊接。拼接施焊中，先焊环板，后焊内壁，再焊外壁，并按对称施焊要求进行。c.套箱围堰下沉。钢套箱每接高一节立即均匀灌水下沉，预留一定的高度，以便接高下一节时便于对接施焊作业。围堰到达现有承台底标高之前，用全站仪观测套箱顶上顺桥向的两个点，调整围堰的倾斜和偏位，直到两点的坐标与设计坐标基本相符为止，然后立即启动抽水机向隔仓同时注水，使围堰迅速下沉。根据现场情况调查，7号～9号承台底标高均为144.5 m，钢围堰在水中采用自身重力以及向隔仓注水配重的方法使之下沉，围堰下沉过程中随时用全站仪监控围堰顶面的4个观测点，发现偏位，立即纠正。 d.打设钢护筒。为确保护筒定位准确，围堰下沉完毕后，在水面以上1 m位置设置一层护筒定位架，而后布置平台面系并在面系上设置一层护筒定位架，定位架施工时设置部分辅助桩。 e.水下混凝土封底。围堰下沉到位、护筒打设完毕后，在围堰平台面上设水下封混凝土施工平台，准备就绪后进行封底混凝土作业，分仓浇筑，混凝土灌注采用垂直导管水下灌注。 为保证质量，在围堰顶部设混凝土储存罐，储存一定量的首盘混凝土，并设多方向的溜槽，多点均匀布设刚性水封导管，泵送混凝土，连续、多点、快速浇筑。围堰断缆下水见图4。

5 结语

本文结合丹江口龙山大桥项目，针对双壁钢围堰的预制、拼装及施工工艺进行了详细探究，钢围堰制作、运输及沉放施工组织复杂，综合考虑施工条件、材料用量、安全风险、水流条件等各种因素，丹江口龙山大桥主桥桥墩基础采用双壁钢套箱围堰施工，通过先搭设钢栈桥和钻孔平台进行钻孔桩施工，并同步进行双壁钢套箱围堰的设计与加工，合理利用了工期。钢围堰施工期间，在临时拼装平台进行钢围堰底节拼装，采用千斤顶提升下放系统下放，充分控制了钢围堰的下放精度。设备简单，受力明确，操作方便，下放顺利，安全性高。钢围堰封底采用分仓浇筑施工，可连续、多点、快速浇筑，提高了施工效率。实践证明，该双壁钢套箱围堰施工工艺可行，安全可靠，操作方便，经济效益高，对同类工程有一定参考意义。