6、双壁钢围堰施工工艺工法全解

双壁钢围堰施工工艺

（QB/ZTYJGYGF-QL-0206-2011）

桥梁工程有限公司静国锋刘涛

1 前言

1.1 工艺工法概况

我国在20世纪70年代修建九江大桥时，首创双壁钢围堰的围堰形式，在简化施工工序、缩短工期方面有了新的突破。目前双壁钢围堰已成为我国桥梁深水基础施工广泛采用的工艺之一。

1.2 工艺原理

双壁钢围堰是一个带有刃脚的圆形双壁水密井筒钢结构，它既是钻孔桩施工的作业平台，又是承台施工的隔水结构。与无底钢套箱相同都无底板系统，双壁钢围堰的侧面双层壁板结构，通过刃脚直接插入河床，并通过吸泥下沉至设计标高。由于双壁钢围堰刚度大，可直接在其顶部铺设钻孔工作平台，待钻孔桩施工完成后，浇筑封底混凝土、围堰内抽水，在无水状态下施工承台混凝土。

2 工艺工法特点

2.1 结构刚性大、能承受向内、向外的压力，能承受较大水压，施工安全可靠。

2.2 圆形双壁钢围堰对内支撑要求不高，吸泥、灌水下沉和清基，较为方便。

2.3 钻机平台可直接放置在钢围堰的顶部，适宜于大型旋转钻机。

3 适用范围

适用于各种河床的河流、湖泊、水库的深水基础施工。

4 主要技术标准

《铁路桥涵地基和基础设计规范》（TB 10002.5）

《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB 10415）

《铁路桥涵施工规范》（TB 10203）

《铁路桥涵设计基本规范》（TB 10002.1）

《铁路桥涵工程施工安全技术规程》（TB 10303）

《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50）

5 施工方法

根据设计图纸在工厂中分块加工,按互换件和对号入座的办法制成块件,检查

合格后运至现场，分层按号进行组装焊接,待检查合格后浮拖至墩位处，通过灌水、节段拼接下沉着床，然后采取配重、吸泥下沉至设计标高。围堰精确定位后对围堰内部采用吸泥机进行基底清理，在围堰上铺设钻孔桩施工平台，埋设护筒，灌注水下封底混凝土。进行钻孔桩施工；围堰内抽水，进行承台混凝土施工。

6 工艺流程及操作要点

6.1 施工工艺流程

双壁钢围堰施工工艺流程见图1。

图1 双壁钢围堰施工工艺流程图

6.2 操作要点

6.2.1 双壁钢围堰设计

1 水文地质技术参数的选择

处于大江大河上的桥梁基础工程，墩位处往往水深流急，地质条件复杂，水流冲刷较深，施工难度会更大一些；目前在各类基础施工中多采用钢围堰作为承台施工的挡水结构，钢围堰施工具有易加工、速度快、周期短的特点。着床型钢围堰通常采用双壁结构，一般适用于泥沙淤积河段承台淹埋于河床内（承台底面底域河床面）或承台底面虽高于河床面单河床覆盖层较浅的桥梁基础施工。

调查水深、流速、流向、浪高、涨落潮、一般冲刷深度、局部冲刷深度、风向及风力大小、河床地质等情况作为钢围堰结构设计及锚锭系统设计的资料。

2 双壁钢围堰壁板及加劲肋技术参数的选择

双壁钢围堰壁板及加劲肋均按塑性结构计算选择，一般内、外壁板厚度5～6mm，竖向加劲肋为一般为角钢∠63×63×6或∠75×50×6。

3 组拼作业平台、钻孔作业平台选择

钻孔作业平台均直接放在钢围堰上口，根据钻机布置的需要，钻孔平台可为万能杆件拼装，也可用型钢组拼。

4 锚锭系统的选择

为保证钢围堰下沉时能准备达到设计位置，应设置锚锭系统。锚锭系统一般选择由定位船、导向船、锚缆设施组成。具体选择与施工区的流向、流速、河床表层土质有关。

5 封底混凝土选择

封底混凝土主要承受钢围堰和封底混凝土浮力，以竖向荷载为主。以计算封底混凝土的拉应力和剪应力满足要求选择合适的厚度和混凝土强度。

6 主要检算项目及方法

双壁钢围堰的荷载取值：

水平荷载：静水压力+流水压力+风力+其他。

竖向荷载：结构静载+封底混凝土自重+浮力+其他。

主要计算工况：围堰拼装起吊、围堰结构计算、封底混凝土施工阶段计算、

抽水后围堰封底混凝土抗浮计算等。

1）壁板计算

壁板以承受水平荷载为主，其最不利受力工况为抽水阶段。壁板可看作是由加劲肋角钢支撑的多跨连续梁，其荷载为均布水压力q ，取跨中及支点处的弯矩均为

（1l 为加劲肋间距）。

水压力由静水压力和动水压力组成： 静水压： （h 为围堰计算水压高

度）

动水压：

式中 K ——钢围堰形状系数，圆形0.73；

——迎水面积； ——水的容重（kN/m ³）；

——流速（m/s ）；

g ——重力加速度（9.81m/ 2s ）。 图2 加劲角钢与壁板组合 2）竖向加劲肋计算。

竖向加劲肋计算是以水平桁架为支撑的多跨连续梁,计算时可按三跨连续梁计算：2112M K q l =，22V K ql =（1K 取0.1，2K 取0.6，1q 为作用在单根竖肋上的水压可按均布计算，2l 为水平桁架层间间距）根据上述两公式计算竖肋的弯矩、剪力。

竖向加劲肋计算截面按竖向加劲角钢与壁板组合计算，见图2。 组合截面惯性矩：

F——竖肋截面面积；

式中

1

I——竖肋惯性矩；

1

F——壁板截面面积；

2

I——竖肋惯性矩。

2

组合截面的抗弯模量：

竖向加肋劲肋的弯曲应力计算：

竖向加肋劲肋的剪应力计算：

3）水平桁架计算。

水平圆形桁架由内、外侧圆环钢板和斜杆组成，内、外圆环钢板相当于水平桁架的上、下弦杆。水平桁架结构示意图见图3。

图3 水平桁架结构图

（1）水平桁架斜杆计算。

斜杆轴力S：