金沙江大桥主墩双壁钢围堰施工方案探讨

金沙江大桥主墩双壁钢围堰施工方案探讨

【摘要】随着社会、经济的不断发展，越来越体现铁路的重要地位。高标准铁路的建设项目日趋增多，由于受到设计时速和地形等因素的限制，长大隧道及高难度桥梁陆续开工建设。近年来，我国修建了不少跨越大江大河甚至跨越海湾的深水基础，取得了很大的成绩。由于桥梁深水基础往往处于水深流急，地质条件极其复杂的环境，因此，桥梁施工中水中墩基础施工是控制工程建设进度的关键，本文以金沙江大桥1#墩为例，浅析双壁钢围堰拼装、接高及下沉过程中的施工工艺及注意事项，探讨合理的围堰施工方案。

【关键词】双壁钢围堰；拼装；接高；下沉；管理

1 工程概况

攀枝花金沙江大桥自桐子林隧道出口后，连续上跨既有成昆铁路、红格大道、金沙江及金沙江大道。下部结构采用桩基、承台+空心桥墩，上部结构采用双塔双索面预应力混凝土矮塔斜拉桥跨越金沙江。孔跨布置为（120+208+120）m，采用梁塔固结、墩梁分离的结构体系，主梁为单箱双室连续结构。桥塔采用钢筋混凝土结构，斜拉索采用扇形布置。桥梁全长473.3 m。1#墩桩基为钻孔桩，直径 2.5m，桩长25.5m。承台分三层：第一层：28m*22m*5m：第二层：21.4m*15m*2m：第三层：18.4m*12m*2m。1#墩承台位于攀枝花市红格大道公路边坡下方，金沙江中。河床下主要为块石土，块石体积较大并夹有大量孤石。层厚约14m。承台嵌入强风化岩约2.5m。

水文气象资料：

攀枝花金沙江大桥跨越我国第一大河长江中上游之金沙江河段，地表水极为发育，水量巨大，受旱季及雨季影响，桥址区上游约20km处为二滩水电站。下游有乌东德水电站。水位及水面宽变化较大。2011年3月13日实测水位H=977.50m，水面宽约213.0m；2012年8月实测水位标高H=982.851m，水面宽约260m。设计施工水位H=982.25m。雨季水位较高，2014年8月份实测水位989.00左右。水文资料：Q1/100=26200.0m?，H1/100=998.84m，V1/100=5.5m/s。气象资料：攀枝花市境内，属南亚热带～北温带的多种气候类型，6月上旬至10月为雨季，11月至翌年5月为干季，无霜期300天以上。年平均降雨量833.6mm。

2 双壁钢围堰总体施工方案

攀枝花金沙江大桥1#墩河床下主要为块石土，块石体积较大并夹有大量孤石。层厚约14m。承台嵌入强风化岩约2.5m；需采用水下爆破进行开挖水下基坑后方可将双壁钢围堰下沉到位。

3 双壁钢围堰设计与加工

3.1 双壁钢围堰设计

攀枝花金沙江大桥1#墩第一层承台尺寸为28m*22m*5m，确定对角线长度为35.609m，承台对角线处富余量按0.50m考虑.为此确定钢围堰内径36.6m，外径39m，壁间厚度120cm，封底砼厚度2.7m。围堰采用圆形双薄壁钢结构，为全焊水密结构。双壁钢围堰顶面标高按983m设计，双壁钢围堰总高度为14.3m。洪水期如果水位超过983m，应将双壁钢围堰内灌满水，暂停施工。

考虑到双壁钢围堰在加工场集中制作，需采用公路和便道运输至现场，受现场运输条件限制，每节围堰高度一般为3m，调节段高度为 2.3m。高度方向分为5节，从下向上分节高度为3m+2.3m+3*3m；按照设计图纸编号即J1+J2+J5*2+J6，双壁钢围堰平面分为8块，各块之间以及各节之间连接均采用焊接，单块最大重量为13.19t，3m底节重71.38t。

面板厚度J1节、J2节、J6节为5mm，J5节为6mm。竖向、环向龙骨采用L75角钢和T型组焊件，水平衍架斜撑采用L75角钢。块间用5mm厚钢板设置隔仓板，每块围堰制作时只在单侧设置隔仓板，每个隔仓上下贯通，左右封闭。

3.2 双壁钢围堰加工

钢围堰加工精度、焊接强度应满足要求。

拼装前应对钢围堰块件进行验收，按设计图纸要求对结构焊缝进行检查，内、外壁板对焊接缝通过煤油渗透试验，否则渗漏处必须补焊。施焊成型并经逐层检查焊接质量并做水密性试验后方可下水。

煤油渗透试验检验方法：焊缝外涂白垩粉浆，晾干后内刷煤油，经过半小时后检查，无煤油渗漏斑点为合格。

4 双壁钢围堰安装

4.1 安装双壁钢围堰准备工作

首先沿江修筑便道至1#墩位置。为方便施工，便道至桥墩位置采用搭设钢栈桥，1#墩在钢围堰左右两侧2m搭设，每侧长45m。栈桥长度共90m。

拼装平台安装：钢围堰在加工场分块制作运至现场拼接，钢围堰拼装平台由8组钢管桩立柱构成，8组钢管桩均匀分布在钢围堰周围，每组钢管桩由3根φ630钢管组成三角形，内侧2根，外侧1根。并用[20槽钢进行剪刀支撑连接。每相邻组钢管桩之间采用2根I40工字钢进行连接，以保证拼装平台的整体稳定性。钢管桩采用DZ60型振动锤打入河床中。

4.2 双壁钢围堰拼装下沉

双壁钢围堰底节各块采用集中加工运至现场拼装平台拼接。在拼装平台上准确放出各单元体轮廓位置，采用两台50T吊车拼装。双壁钢围堰拼装好后应对其进行验收。

4.2.1 底节钢围堰下水

在底节每块钢围堰上分别设置一个吊点，吊点采用∠160×140×16角钢和一根φ50钢管组合焊接在两根∠75×8角钢的加强角钢上。用手拉葫芦悬挂在钢管桩顶部横梁上。

底节双壁钢围堰在水中拼装平台上拼装完毕后，采用8个20t手拉葫芦首先将底节双壁钢围堰整体提离拼台下托架，然后将下托架拆除。为保证拼台的稳定性在拆除下托架之前，在钢管桩顶加焊一道剪刀撑。精确测量挂设点，由于挂设点将直接影响到围堰的精确定位。每组拼装平台的钢管桩在钢围堰下降过程中起定位导向作用。各项准备工作就绪后，将底节钢围堰慢慢下放到水中，双壁钢围堰依靠自身浮力自浮于水中。双壁钢围堰放于水中后，立即进行定位锚固。4.2.2 底节钢围堰锚固

为了确保安全和加快施工进度，双壁钢围堰下水就位后，进行锚固，然后进行围堰接高。锚固采用4根十字交叉定位锚固，和1根迎水锚，地锚位于河岸边上挖基坑现浇，位于水中的在岸上预制后抛投到水中。锚绳均采用Φ36mm钢丝绳。

每节钢围堰下1m处，外壁四周设置5个锚耳，锚耳采用20mm钢板插入外壁板后与内桁架支撑焊牢，在外壁设环向6mm厚，50cm宽包带，并设三角加强板。

4.3 钢围堰接高

第一节锚固后，采用两台50t吊车接高钢围堰，钢围堰接高采取环向逐片接高的方式，为保持钢围堰接高过程中的平衡，可采用在对面隔仓内充水来进行调整。接高时先固定定位，然后进行焊接。

内外壁板及隔舱板的焊缝，应进行渗透试验；上下隔舱板对齐，各相邻水平环形板对齐，上下竖向肋角必须与水平环形板焊牢。

4.4 钢围堰下沉定位

第一节钢围堰采用手拉葫芦提升下沉法，其余各节采用在壁内灌水法下沉。采用4台同样大小水泵同时往壁内缓缓注水。直到钢围堰下沉到要求位置。

围堰落河床工作安排在水流较缓时进行。围堰落河床前对墩位处河床和基坑进行一次全面的测量，若与预计不相符，不能满足围堰落河床后使围堰进入稳定深度及围堰露出水面的高度时，则应根据实际情况，调整围堰落河床时高度，以