双壁钢吊箱围堰封底漏水事故及处理1

1. 2
钢吊箱围堰施工 底节钢吊 箱 围 堰 陆 上 预 制 完 毕 后， 采 用“气 囊 +
“抽 水 — 堵 漏 ” ， 考虑到如此循环 无法彻底解决问 题， 决定暂停进一步处理， 维持强排抽水保持围堰内基 本干施工状态 。 并及 时 组 织 国 内 外 相 关 专 家， 召开专 题会议对漏水事故进行分析， 以寻求妥善的处理钢吊箱围堰设计 某在建三塔五跨斜拉桥 3 号主塔墩位于长江中深
水区， 基础设计为 22 根 直 径 2. 8 m 的 钻 孔 灌 注 桩， 桩 长 76 m ， 为摩擦 桩 。 承 台 为 整 体 式 承 台， 尺 寸 为 52. 5 m × 30. 75 m × 6 m ， 四周设置半径为 4. 5 m 的圆弧角 。 根据自身的施工技术经验 、 设备及其他因素， 施工单位 兼作钻孔桩施工平 采用了有底双壁钢吊 箱 围 堰 方 案， 台及承台 、 塔座施工的临时挡水围堰 。 钢围堰外轮 廓 尺 寸 为 56. 7 m × 34. 95 m ， 由双壁 底板及龙骨 、 底 隔 仓、 内 支 架、 吊 杆 和 上、 下固定 侧板 、 导环和活动导环组 成 。 钢 吊 箱 围 堰 分 3 节， 底节钢围 堰高 16. 0 m ， 重 2 568. 8 t ， 采用陆上整体预制 、 气囊滑 道下水 、 整 体 浮 运 到 位 的 施 工 工 艺； 中 节 及 顶 节 各 5
收稿日期 ：2010-06 -01 ；修回日期 ：2010 -07 -31 作者简介 ： 卢小伟（ 1979 — ） ， 男， 湖北广水人， 工程师， 工程硕士 。
图1
双壁钢吊箱围堰结构图
主要设 计 指 标：钢 材 材 质 Q235B ， 允 许 抗 拉、 抗压 和抗弯 应 力［σ ］= 170 MPa ， 工 厂 贴 角 焊 缝 抗 拉、 抗压 和抗剪强 度［τ ］= 120 MPa ， 工地手工焊缝抗剪强度 ［τ ］= 70 MPa 。 封底混凝土强度等级为水下 C25 ， 封底
2010 年第 11 期
铁 道 建 筑 Railway Engineering
17
1995 （ 2010 ） 11-0017-03 文章编号 ：1003-
双壁钢吊箱围堰封底漏水事故及处理
卢小伟 ， 张自荣
（ 中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司， 武汉 430050 ）
摘要 ： 通过对某大型桥梁主塔墩有底双壁钢吊箱围堰封底混凝土施工中出现漏水事故的分析和研究 ， 探 讨大型钢吊箱围堰封底混凝土漏水事故产生的原因及相应的处理措施 。 大型钢吊箱围堰临时结构施工 难度大 ， 各施工环节稍有不慎均可能造成严重的后果 ， 必须予以充分重视 。 该钢吊箱封底混凝土漏水事 “钢板封闭 + 引流 ” 故最后采取 的方案成功处理 ， 可为其他类似工程提供参考和借鉴 。 关键词 ： 钢吊箱围堰 封底混凝土
［ 2］
。 钢吊箱封底混凝 土 浇 筑 质 量 的 好 坏， 直接关系
塔座及 索 塔 的 施 工， 轻 则 渗 漏 影 响 承 台、 到后续承台 、 塔座干施工， 重则威胁整个钢吊箱施工期间的安全， 甚 至出现严重的质量 和 安 全 事 故， 以 至 于 前 功 尽 弃。近 桥梁深水基 础 大 型 围 堰 施 工 中 较 大 漏 水 事 故 十年来， 尚未见报道， 仅在少数中小型桥梁施工中出现过， 本大 型钢吊箱围堰封底事 故 具 有 较 强 的 典 型 性， 可作前车 之鉴 。
［ 3］
2
事故原因分析
经过详细查阅施 工 过 程 各 项 记 录， 参建各方多次
会议讨论， 并根据专家会意见， 对钢吊箱封底漏水事故 进行了全面的分析 。 下面分别从设计 、 加工制造 、 使用 及封底混凝土施工等几个方面进行简要阐述 。 2. 1 钢吊箱设计 底节钢吊箱在细部设计方面存在一定的欠缺 。 吊 杆与底板（ 10 mm ） 及 底 板 下 方 龙 骨 （ 606 mm ） 之 间 连 接形式不够明确， 底板可能存在局部漏焊导致出现开 裂 。 纵横向底隔仓宽 度 分 别 为 3 m 和 2 m ， 而深度为 4. 5 m ， 呈深槽状， 且内部加强角钢斜撑较多， 导致封底 混凝土灌注前围堰内 水 下 清 淤 难 度 较 大， 局部可能存 从而 在淤泥堆积于底隔仓 角 落 无 法 清 除 干 净 的 现 象， 导致封底混凝土夹泥， 形成孔洞及渗水通道 。 2. 2 钢吊箱加工制造 该建设项目钢吊箱为建设单位委托第三方加工制 长江水位下降等各 造（ 无制造监理） 。 由于工 期 紧 迫， 种因素， 底节钢吊箱 在 陆 上 制 作 基 本 完 成 后 即 匆 忙 下 可能在制作 方 面 存 在 局 部 漏 焊 甚 至 未 焊 的 问 水浮运， “气囊 + 滑道 ” 题 。 采用 方 案 下 水 时， 未严格对滑道坡 度、 强度 、 平整度等方 面 进 行 控 制， 下滑时尾端反拉卷 扬系统钢丝绳被拉断， 导致钢吊箱以较快速度冲入江 可能导致底板局部出现损伤或撕裂 。 中， 从浮运到桥位后 的 现 场 记 录 看， 底节钢吊箱存在 一定程度的渗漏 。 2. 3 钢吊箱使用及封底混凝土施工 底节钢吊箱自浮 运 到 位 至 封 底 混 凝 土 浇 筑， 历时 近 1 年， 浮运 、 定位 、 固结 、 钻孔施工期间施工荷载等基 本 不 会 对 钢 吊 箱 本 身 产 生 较 明 显 的 损 伤， 基本可以 排除 。 钻孔灌注桩施工完毕后， 由于处于长江枯水位， 钢 吊箱与钢护筒之间的 固 结 无 法 直 接 解 除， 采用在钢护 。在第 筒顶设置 扁 担 梁 及 千 斤 顶 进 行“提 升 — 下 沉 ” “提 升 — 下 沉 ” 过 程 中， 由于一根扁担梁出现失 一次 稳， 导致钢吊箱发 生 较 大 偏 斜 扭 转 。 较 大 的 冲 击 荷 载 和扭转变形， 可能导致底板局部出现开裂等问题 。 封底混凝土浇筑前的各项准备工作不充分 。 钢吊 箱底 板 27 1. 0 m 吸 泥 孔 采 用 钢 板 覆 盖 及 砂 袋 反 压， 而未进行焊接固定， 可能在封底混凝土浇筑时被冲开，
+
漏水事故
原因
处理
中图分类号 ： U445. 55 6
文献标识码 ： B m， 根据施工 期 水 位 情 况 进 行 现 场 分 块 安 装 。 围 堰 结 构见图 1 。
有底双壁钢吊箱是近十年发展起来的一种桥梁深 水基础围 堰 施 工 技 术
［ 1］
， 因 其 具 有 施 工 快 速、 无需大
无需沉 入 河 床 底 、 用 钢 量 少、 经济性好等 型起吊设备 、 优 点， 在大跨度桥梁的深水基础中得到广泛的应 用
3 步估计涌水 量 在 1 000 m / h ， 较 难 封 堵。 再 次 回 水 后
对整个底隔仓顶面进行射水吸泥清理及水下凿除松散 混凝土， 顶面补浇约 1. 0 m 厚水下 C40 混凝土封闭 。 3-11 桩 侧 第三次抽 水 至 前 次 大 致 相 同 水 位 时， 1. 5 m 处出现涌水， 采取加大排水能力进行强 排， 至底 隔仓顶 面 （ + 4. 5 m ） 露 出， 发现涌水来自第二次涌水 的底隔仓， 沿第二次 浇 筑 的 封 闭 混 凝 土 与 第 一 次 封 底 混凝土之 间 的 间 隙 四 散 涌 出 。 期 间 一 直 维 持 强 排 抽 水， 对露出水面的部位进行清理 。
图2
涌水点位置示意
— —使 形成孔洞 。 钢护筒与底板间隙未采用成熟工艺 —
2010 年第 11 期
双壁钢吊箱围堰封底漏水事故及处理
19
用 HALF 钢板封闭， 而是简单的用堆码砂袋封堵， 且无 法检查堆码封堵效 果， 可 能 存 在 较 大 隐 患。围 堰 内 采 用空气吸泥清淤及清 理 钢 护 筒 和 钢 围 堰 内 壁， 未采用 — — 潜水员用钢刷类工具对钢护筒及钢围堰 成熟工艺 — 可能存在较大隐患 。 内壁板进行彻底清理， 封底混凝土施工过程中的问题 。 水下封底混凝土 8 按照 钢 吊 箱 结 构 特 点， 进 行 分 仓 浇 筑 （ 9 个 底 板 仓、 个底隔仓） ， 采用“中 央 集 料 斗 溜 槽 导 管 法 ” 进行封底 “商 品 混 凝 土 + 水 混凝土水下灌注施 工 。 混 凝 土 采 用 联 合 供 应 方 案 。 浇 筑 期 间， 操作人员的水 上拌合船 ” 平及现场技术管理人 员 的 水 平 明 显 不 足：从 现 场 记 录 看， 有溜槽失稳导致混凝土直接落入吊箱内的情况， 有 浇筑点首封 不 成 功， 重 新 首 封 的 情 况， 有灌注过程堵 管， 上下提升导管 的 情 况 。 这 些 都 可 能 导 致 封 底 混 凝 土过水， 混凝土离析 从 而 形 成 疏 松 、 破裂区域 造成涌水事故 。 封底混 凝 土 浇 筑 厚 度 问 题 。 原 设 计 封 底 厚 度 为 4. 5 m ， 后施工单位根 据 实 际 水 位 进 行 重 新 计 算， 将封 底厚度变更为 3. 5 m （ 未经钢吊箱设计单位确认 ） 。 浇 筑过程凭手感探测 混 凝 土 面， 存 在 较 大 误 差。原 探 测 抽水后发 现 实 际 厚 度 在 封底混凝土厚度 3. 5 ～ 4. 2 m ， 3. 0 ～ 4. 0 m ；另外首日及次日灌注的几个区域， 灌注完 成后重新在上面补灌， 两层封底混凝土之间估计无法 可能存在软弱交接面或夹泥等问题 。 形成整体，
［ 4］
并在封闭钢板上设置独立的引 引流管至横向底隔仓， 流钢管（ 在承台底面高 程 范 围 内 ） ， 以 进 一 步 减 压。全 部涌水集中引流至下 游 纵 向 底 隔 仓 内， 再开孔最终引 流至双壁夹仓内， 集中抽排 。 4 ） 承台 浇 筑 方 案 变 更 。 原 钢 吊 箱 设 计 建 议 承 台 为 稳 妥 起 见， 变更 浇筑高度为 3 m + 3 m 。 后 经 核 算， 为 2 m + 4 m， 以尽量减少第一次承台浇筑对封底混凝 土及钢吊箱的受力影响 。
。
钢吊箱围堰顺利 下 沉 至 设 计 高 程 后， 进行钢护筒 与底节钢吊箱内支架 顶 之 间 的 拉 压 杆 焊 接 安 装 、 吊箱 内射水吸泥清淤 、 底板吸泥孔封堵 、 钢护筒与底板间隙 封堵， 准备就绪后进行围堰封底混凝土水下灌注 。 1. 3 漏水事故经过 首次抽水至一定水位后发现围堰内水位无法继续 顺利下降， 停止抽水后发现围堰内水位回升， 怀疑有漏 3-8 、 3-11 三 桩 之 间 水 。 潜水员水下探 摸 后 发 现 3-3 、 范围内吊杆附近有 涌 水 点 （ 图 2 ） ， 对漏水位置进行了 压钢 板 处 理， 回水至内外持平后对漏水位置钻 4 个 110 mm 小孔进行了压浆封闭， 同时派潜水员对钢 吊 箱底板外侧进行了探摸， 疑底板钢板有撕裂 。 3-2 桩与 3-3 桩间底隔 第二次抽水至最后 1 m 时， 仓范围内出现一处 较 大 涌 水 点， 紧 急 用 棉 絮、 砂 袋、 麻 无 效。 停 止 抽 水 后 根 据 回 水 速 度 初 袋混凝土等压堵，
2 混凝土与钢护筒间握裹力计算取值为 120 kN / m 。 封
底混凝土厚度 4. 5 m ， 承台混凝土分 2 次浇 筑， 每次浇 筑厚 度 3. 0 m 。 最 高 抽 水 水 位 为 + 20. 0 m ， 最大设防 水位为 + 25. 5 m 。
18
铁
道
建
筑
November ， 2010
滑道 ” 方案下水， 拖 轮 顶 推 帮 靠 拖 带 至 桥 位 处， 初步定 位， 注水下沉至施工 高 程 后， 精 确 定 位 及 调 平， 然后插 钢吊箱与钢护筒进行焊 打定位钢护筒及剩余 钢 护 筒， 接固结后进行钻孔灌注桩施工 。 钻孔 灌 注 桩 施 工 完 成 后， 采 用“周 边 吸 砂 船 + 围 堰内底板开 孔 空 气 吸 泥 ” 方 案 降 低 墩 位 处 河 床 高 程， 以满足顺利下沉到位的要求 。 钢吊箱采用设置在钢护 筒上的扁担梁及千斤顶与钢绞线进行提升及下沉
事故处理鉴于前三次抽水过程中已采取了相应的措施进行处理均未取得理想的效果经专家会多次分析讨论并对典型部位进行钻芯确认有效封底厚度在维持强排抽水期间结构安全的状况下以不改变桥墩基础主体结构为原则采取钢板封闭进行钻芯取样确认有效封底厚度在此基础上核算强排抽水期间钢吊箱结构安全系数确保漏水处理及底层承台施工期间的安全