高、低刃脚双壁钢围堰施工工法

高、低刃脚双壁钢围堰施工工法

中铁建工集团北京路桥公司牛畅苏石李宣

1．前言

在深水基础施工中，双壁钢围堰应用较为广泛，它是为桥梁下部施工而设计的临时阻水结构，其作用是通过四周仓壁和封底混凝土围水来承受较大的水压，从而为深水基础提供安全、无水的施工环境。

但围堰施工对河床面的平整度有着很大的要求，高、低刃脚双壁钢围堰能够有效的应对河床坡度的变化，并且有着水下爆破量小、结构用料省等其它围堰无法比拟的优势。

中铁建工集团北京路桥公司承建的州河铁路特大桥是达州化工

园区铁路专用线控制工程，其中8#墩为深水基础且所处河床面沿桥纵向坡度较大，高差最大可达9.3m。8#墩通过采用我项目部自行设计的高、低刃脚双壁钢围堰施工，大大减少了水下爆破及清渣作业量，与其它普通双壁钢围堰相比，也减少了自身材料的用量。

2．工法特点

高、低刃脚双壁钢围堰与传统的双壁钢围堰相比，着床前水下爆破、清渣工作量小，施工安全简便，可有效缩短施工工期。因高、低

刃脚双壁钢围堰根据河床坡面进行设计，减少了围堰自身钢材用量和封底混凝土的数量，降低了施工成本。同时也免去了大量爆破对相邻墩台基础及两岸居民造成的不利影响。

3．适用范围

高、低刃脚双壁钢围堰适用于水深＞10m且河床坡度较大或河床

面高低不平的深水基础施工。河床覆盖层较厚或是不允许水下爆破及有特定环保要求的深水基础也可采用高、低刃脚双壁钢围堰进行施工。

4．工艺原理

根据实际探测的河床面高程数据少量爆破，通过围堰四周高、低

刃角和河床面相契合，再利用封底混凝土在水中创造一个无水的施工作业面。

首先按照探测数据绘制河床面高程图，根据高程图找出河床与高

低刃脚双壁钢围堰的契合面。计算并设计出围堰图，分节、分块在加工场进行加工制作，检查合格后进行实地拼装，再是在现场进行测量放样、分层分部位进行组装焊接。下沉到设计深度后，进行封底混凝土施工。待混凝土强度达到后抽出围堰内部的水即可创造出一个无水的基础施工平台。

5．施工工艺流程及操作要点

5.1 高、低刃脚双壁钢围堰施工工艺流程

首先对基础位置进行摸底探测，并结合水文及地质资料设计钢

围堰，设计、验算完成后进行施工。具体施工工艺流程如下图：

实际探测

根据探测结果设计高低刃脚双壁钢围堰

加工、制作双壁钢围堰

少量爆破河床并进行清底

运输高低刃脚双壁钢围堰至施工现场

放样、定位围堰位置

按照设计图纸逐步拼接、下放钢围堰

围堰封底混凝土施工

抽水后开始深水基础施工

5.2高、低刃脚双壁钢围堰总体设计方案

州河特大桥8#墩所处地形为1：1.5陡坡，且地质为钙质泥岩，覆盖层较薄。设计高低刃脚双壁钢围堰前、后壁为双壁钢围堰；侧壁

后半部分（即河床底高于承台底部分）采用双排φ外508*10锁扣钢管桩，钢管桩侧壁通过堵头板与后壁双壁钢围堰之间采用螺栓连接；

侧壁前半部分（即河床底低于承台底部分）双壁钢板围堰与后侧壁之间采用锁扣相连。

围堰平面形状为距形，内长23米（承台长22.6米），内宽16.2米（承台宽14.8米）。先插打侧壁后端的堵头板，利用堵头板定位插

打钢管。双排锁扣钢管桩设计桩尖穿过全风化层并进入中风化层50cm 地以上。钢管桩之间采用公、母锁扣连接成整体，顶端设置对拉杆，

前端设置堵头板和与钢板围堰连接的锁扣。双壁钢板围堰采用6mm厚钢板做内、外壁面板；16mm厚钢板做横梁桁架内、外弦；匚10型钢做竖肋杆和支撑杆；刃脚开放并用10mm厚钢板加强。设计刃脚穿过全风化钙质泥岩，与中风化岩层接触。围堰水平内支撑采用φ外508*10钢管，设置三层，上层和中层间间距均为 6.0米，中层和下层间间距为 4.0m，下层支撑在承台顶标高以上50cm。三层水平内支撑间设置竖向φ外508*10钢管桩。

钢管桩壁内承台顶标高以下部分水封混凝土，承台顶标高以上部分填土石后再注水泥浆。双壁钢围堰壁内承台顶标高以下部分填充混

凝土。围堰内河心侧（河床低于承台底标高部分）采用水下混凝土封底。围堰内岸侧（河床高于承台底标高部分）在围堰安装成功后，抽

水开挖，开挖完成后用砖砌护壁，承台基坑底用水泥砂浆铺底找平。

图5.2高、低刃脚施工方案图

立面

施工水位214.0

A

承台标高196.387

5.3高、低刃脚双壁钢围堰施工方法

5.3.1高、低刃脚双壁钢围堰加工

5.3.1.1材料要求：双壁钢围堰加工使用的全部钢料、焊条、焊丝、焊剂等主要材料均应符合《主墩承台双壁钢围堰设计图》和现行

标准的要求并附有出厂合格证。

所用钢材表面应平整光洁，没有疤痕，分层、夹碴压入的氧化皮

及其他影响强度的缺陷；工厂手工焊和工地手工焊所用焊条主要用

J422酸性焊条。

有些钢材由于工期紧，短时间内难以在市场采购到，需要改变材料型号尺寸时，必须经总工程师批准并有围堰设计部门出具变更文件

允许后，才可以使用。

5.3.1.2加工场地及起重设备要求：为了满足从加工厂到桥墩位

处的要求，需将围堰分块加工运输，除底节外，其余各节均为5m标准节。

钢结构加工厂场地内应设置胎具焊接内桁架以防扭曲变形，胎具外径即为围堰外壁半径。

场地内还应有单台8t起吊能力的吊机，以适应焊接拼装需要。

5.3.1.3下料要求：钢材下料精度按钢结构加工规范的有关要求

执行，钢板下料用自动切割机，钢板切割后，实际切割线对预定切割

线（号料线）的偏差不得超过1mm，切割后的边缘不得有裂纹及超过

1mm的缺棱。考虑电焊收缩，双壁钢围堰在弧长方向下料时每单元应

加长5mm。焰割后应清除表面的金属毛刺渣滓、溅斑和熔瘤。钢材要

用纸板放样配套才能下料，钢板、型钢下料前要求调直、检查、编号。

5.3.1.4焊接拼装组成单节：双壁钢围堰分块制作，按竖向分节，其中前壁和侧壁钢围堰分节相同，分节均为三大节，底节和中节均为10m（各由5m长的两小节构成），顶节为5m；后壁钢围堰分为两大节，底节为8m，顶节为5m。横向以每一个仓为单位分块，宽5米左右前后壁横向均由5个仓构成。在施工现场分块匹配加工。钢板电焊组拼和肋角定位点焊，所用焊接材料型号不得低于正式焊接所使用的焊接

材料。点焊高度一般不宜超过设计焊高的1/2。长度为50mm，间距400—500mm。

钢板在平台上组拼时，先用手工点焊，再用自动电焊机焊接，焊

接顺序应先焊横缝后焊纵缝。焊缝高度和长度满足施工组织设计要

求。