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1、湘桂铁路柳江双线特大桥双壁钢围堰浮运施工技术摘要：此文论述了湘桂铁路柳江双线特大桥深水基础双壁钢围堰浮运施工的关键技术及主要施工过程。关键词：双壁钢围堰 ， 浮运， 下沉控制 ，水下砼封底1.工程概况 柳江双线特大桥为湘桂铁路跨越柳江、黔桂铁路、柳太公路而设，桥梁中心里程DK504+879.7，受地形、水文和立交控制设计，为深水复杂特大桥，位于柳州市白露乡，跨越柳江河红花水电站上游河段。 全桥长1970.46米，跨江采用（60+5104+60）m连续梁，27#、28#、29#、30#墩为水中墩，采用钻孔桩柱桩基础，桩径2.0m，桩长1031m之间；承台采用二级圆端形承台，一级12m16.4m3
2、m，二级8m12m1.5m；墩身采用圆端形，墩高均为24.0m。河床底标高、河床岩面标高及承台底标高详见表1。 表1水中墩相关标高数据表 2.桩基及承台施工工艺 27号墩：先施工钢结构平台，在钢结构平台上安装钢护筒、钻机，进行钻孔作业，成桩后在平台上拼装双壁钢围堰、下沉、定位及水下砼封底，封底后抽水、拆除钢护筒、凿桩后施工承台。 28、29、30号墩：先进行水下爆破，将墩位处岩面标高爆破至标高69.3m（保证水下砼封底厚度不小于2m）。双壁钢围堰在加工场加工，汛期过后在拼装平台上将双壁钢围堰拼装成整体，然后整体浮运至墩位处，定位、灌水下沉、水下砼封底，封底后在钢围堰上架设平台、安装钻机进行钻孔
3、作业。成桩后在双壁钢围堰内抽水、拆除钢护筒、凿桩后施工承台。 3.双壁钢围堰浮运施工工艺 3.1双壁钢围堰设计与加工 围堰采用圆形双壁钢围堰，顶面标高为79.8m，钢围堰高10.5m。钢围堰内壁直径为17m、外壁直径为19m，壁厚1m，每圈平均分成8块圆弧，共设7层，每层各高1.5m（27#墩钢围堰顶层为单壁）。 钢围堰内、外壁、隔仓板均采用6厚钢板，水平主肋及竖向主肋均采用I14工字钢，水平及竖向工字钢间距最大为1m，层与层之间的连接肋采用50505等边角钢，双壁之间的水平横撑及斜撑采用75758等边角钢。 钢围堰块件在工地现场胎具中施焊成形，用汽车运到施工码头。在加工场内使用钢板及型钢制作
4、两个内径为17m的半圆形胎具，以分块加工双壁钢围堰。 3.2钢围堰下沉与定位 1）27#墩钢围堰拼装下沉 利用钻孔平台进行组拼成形下沉： 桩基钻孔完成后，移除钻机，将钢围堰处的螺旋管连接杆件拆除，利用抓斗和抽砂机抽除墩位处河床面的砂土； 在水面以上2m处的螺旋管上焊接牛腿； 在牛腿上拼焊第一层钢围堰，重21.4t； 利用两台20吨汽吊吊起第一层钢围堰离开牛腿0.5m，拆除牛腿，汽吊将第一层钢围堰放入水中使其悬浮，入水约0.4m； 在第一层钢围堰上拼焊第二层钢围堰； 灌水使钢围堰下沉，依次拼焊第3、4、5、6层； 测量定位，使钢围堰下沉到岩面，水下抄垫、码砂袋； 灌注水下封底砼； 抽水后拆除钢护
5、筒、凿桩头，绑扎承台钢筋，灌注承台砼。 2）28#、29#墩钢围堰拼装下沉 利用27#墩下游的螺旋钢管及另设的螺旋钢管平台进行整体组拼成形，整体浮运到位，定位下沉。 在27#墩平台的下游方向增设10根螺旋钢管桩，并用型钢将其与27号墩施工平台焊接牢固； 在螺旋钢管桩水面以上2m处焊接牛腿； 在牛腿上拼焊第一层钢围堰，重21.4t； 利用两台20吨汽吊吊起第一层钢围堰离开牛腿0.5m，拆除牛腿，汽吊将第一层钢围堰放入水中使其悬浮，入水约0.4m； 在第一层钢围堰上拼焊第二层钢围堰，灌水使钢围堰下沉，依次拼焊第3、4、5、6层。组拼完成后拆除一侧的3根螺旋钢管桩，将钢围堰整体拖离至27号墩栈桥上游
6、处； 图1钢围堰拼装及浮运示意图 使用8个中-60浮箱及贝雷梁作为定位浮箱，将钢围堰固定在定位浮箱的中部，定位浮箱的四个角各安装一台10吨电动卷扬机； 在28#、29#墩位四周预先设置5个20t的砼锚，并利用浮筒将预留钢丝绳悬浮在水面。利用两台100t的拖船将钢围堰整体拖至墩位处，拖船大致抛锚定位后，将砼锚上预留的钢丝绳与定位浮箱上的10吨电动卷扬机的钢丝绳连接，开动卷扬机进行调节定位； 图2钢围堰浮运定位系统示意图 定位完成后，灌水使钢围堰下沉到岩面，水下抄垫、码砂袋，利用抽砂机抽除河床面的砂土； 在钢围堰上安装导向及支撑工字钢，将预焊好的钢护筒沿导向架放入钢围堰内并固定，在支撑工字钢上铺设
7、3mm厚花纹钢板； 灌注钢围堰内、双壁内、外侧水下封底砼，安装钻机进行钻孔作业。 图3钢围堰施工平台立面图 钢围堰拼装时上下隔舱板对齐，各相邻水平环形板对齐，上下归并，肋角可不一定对准，但必须与水平环形板焊牢。所有壁板和隔舱的工地焊缝，须做煤油渗透试验，方法为：焊缝外涂白垩粉浆，晾干后内刷煤油，半小时后检查，无煤油渗漏斑点为合格，渗漏处铲除重焊。 钢围堰在下沉快接近岩面时，停止下沉，对钢围堰位置进行全面测量、调整，使钢围堰保持垂直，且围堰中心与墩中心基本重合，继续在钢围堰内灌水下沉至岩面。当确认钢围堰已触及岩面，立即停止下沉，浮吊将预焊在钢围堰外壁上的4根36工字钢沿钢围堰外壁竖直插入河床，支
8、撑在岩面上，将水面以上的将工字钢与钢围堰焊接牢固。潜水员在钢围堰底部与岩面间隙进行抄垫堵塞，再次进行测量检查，确认无误后，向钢围堰隔舱内灌水压重，使钢围堰稳妥地支承在岩面上。 为增加钢围堰抗浮力，除钢围堰内的最少1.1m厚的封底砼外,在钢围堰双壁内灌注4.5m高的水下砼。再在钢围堰2.5m外设置一圈人工砂袋围堰，砂袋围堰高2.5m，最后在钢围堰与砂袋围堰之间灌注水下砼。 3.3钢围堰抗浮力检算 1）钢围堰组拼时浮力检算 第1层钢围堰重23.0t，内空84.8m3，入水约0.4m，灌水下沉使其入水至0.8m；第1、2层钢围堰重42.8t，内空169.6m3，此时入水约1.2m，灌水下沉使其入水至
9、2.0m；第13层钢围堰重62.6t，内空254.4m3，此时入水约2.4m，灌水下沉使其入水至3.5m；第14层钢围堰重82.4t，内空339.2m3，此时入水约3.9m，灌水下沉使其入水至5.0m；第15层钢围堰重102.2t，内空424.0m3，此时入水约5.4m，抽水使钢围堰上浮使其入水至5.0m；第16层钢围堰重122.0t，内空469.4m3，此时入水约5.4m；第17层钢围堰重141.8t，内空593.8m3，此时入水约5.8m，抽水使钢围堰上浮使其入水至5.4m； 经过计算，钢围堰在组拼阶段其自身浮力均能满足要求。 2）钢围堰抽水后抗浮力检算 钢围堰所受的最大可能的浮力=3.1
10、49.59.510.5=2975.5t 钢围堰抗浮力 钢围堰自重：23.0319.82556.75=128.9t 钢围堰内水下封底砼重：3.148.58.52.02.3=1043.6t 钢围堰双壁内水重：(3.149.59.53.148.58.5)10.51.0=593.8t 砼与桩基钢护筒之间的摩擦抗拔力:3.142.321010=1444.4t（摩擦抗拔力按建筑施工手册取最低值为10吨/m2） 钢围堰外侧水下砼重：(3.1410.510.53.149.59.5)1.52.3=217.8t 在不考虑砼与河床面的粘结力的情况下，钢围堰抗浮力=128.91043.6593.81444.4217.
11、8=3428.5t2975.5t，满足要求。 3）钢围堰抽水后双壁结构受力检算 双壁钢围堰顶面标高为79.8m，承台底标高为71.304m。钢围堰为圆形双壁无底钢围堰，高10.5m，围堰双壁之间间距为1m，内直径为17m，外直径为19m，封底砼厚2m。 为预留水位上升的施工空间及一定的安全系数，按双壁钢围堰高12.0m、水位80.304m进行双壁结构受力检算。 侧模结构：内外双壁采用=6mm钢板；内外壁竖向主肋采用I14b工字钢,按1m间距布设；内外壁环向水平肋采用I14b工字钢,按1m间距布设；水平肋间连接杆采用L75758角钢连接，按1m间距布设。 图4钢围堰受力分析图 从以上受力分析得：
12、 水平环向主肋受力最大处为水面以下8.25m处，受的最大弯距Mmax=PL2/12=41.1412/12=3.43KN.m =Mmax/W=3.43106/(101.7103) =34MPa=145MPa（满足要求） 竖向主肋受力最大处为水面以下8.25m9m处，受的最大弯距Mmax=qL2/12=9.890.752/12=4.13KN.m =Mmax/W=4.13106/(101.7103) =41MPa=145MPa（满足要求） 3.4钢围堰水下砼封底 钢围堰就位后，布置清基设备，作最后一次吸泥清基，确保砼能很好地与岩面粘结在一起。然后在钻孔平台上搭设灌注平台，灌注封底水下砼，砼浇注导管的
13、间隔及根数根据导管作用半径和底面积确定，应使导管有效灌注半径互相搭接。导管作用半径随导管下口超压力大小而定，按计算及考虑钢围堰内10根钢护筒对砼扩散的阻碍作用，每根导管扩散半径按3.5m计算，共布置10个导管灌注点，灌注时导管固定料斗采用移动式浇注砼（如图）。 图5封底砼施工作业平台平面图 砼由搅拌站提供，采用搅拌车运送至岸边用输送泵管道从浮桥上泵送到作业平台上。配置2套砼输送泵及配套设备，砼输送能力达160m3/h。导管按正常布置离河床底0.2m，因基底面不平，灌注顺序从低至高进行，并从周边至中间，以免基底浮泥及封底顶面的浮浆集中在钢围堰边缘。 3.5钢围堰拆除 承台浇筑完毕，并且墩身施工出
14、水面后，双壁钢围堰即可进行拆除作业。拆除采用水下切割方式进行，竖向沿隔舱空隙切割，横向沿壁内砼顶面进行切割。切割完毕后采用浮吊起吊，装船运走。 4.小结 通过湘桂铁路柳江双线特大桥的工程施工实践，钢围堰的制作安装、下沉控制、水下砼封底均非常成功，钢围堰基本无渗漏情况，下沉位置准确，封底面平整，封底的渗水现象很少。在施工过程中，尤其是2010年7月份的特大洪水时，柳江水位高达为91.6m,比设计施工水位高14.4m，严重影响施工安全。但由于采用了科学而有效的施工方法，致使钢围堰施工经受住了考验，为后序的桩基础施工提供了有力的保证。 参考文献： 1.高速铁路桥涵工程施工技术指南 铁建设241号 2.钢结构设计规范 GB50017-2003 3.建筑施工手册（第四版）