围堰结构设计指南

围堰结构设计指南

1前言

桥梁墩台基础大多位于地表水位以下,有时水流较大,施工时都希望在无水或静止水条件下进行，桥梁水中基础最常用的施工方法是围堰法。基础、墩台修筑出水面后即可将其拆除，以免堵截水流或航道，是一种施工用的临时性结构。由于各桥梁墩台处的水文、地质、气象、航道等条件不同，不可能有一种适合于所有桥梁基础修建的围堰结构形式和施工方法。目前，桥梁基础修建中采用的防水围堰大致有以下几种：土石围堰、钢板桩围堰、锁口钢管桩围堰、有无底钢套箱围堰、双壁钢围堰等，以下作简要介绍。

1.1 围堰工程的主要作用

围堰的主要作用是在河流中构筑一个封闭的隔水区域保证施工在干地上进行，有时起着支撑施工平台和基坑坑壁的作用。

1.2围堰工程的类型及适用条件

围堰类型的选择应根据河道的水文、地形、地质及地方材料、施工技术和装备等因素，常见围堰类型及适用条件见表1：

2围堰工程的一般技术要求

（1）围堰高度应高出施工期间可能出现的最高水位(包括浪高)0.5～0.7m，钻孔桩基础时，其围堰顶标高应结合护筒埋设情况，宜高出施工水位1.5m以上。

（2）围堰外形应考虑河流断面被压缩后，流速增大引起水流对围堰、河床的集中冲刷及影响通

航、导流等因素，并应满足堰身强度和稳定的要求。

（3）堰内平面尺寸应满足基础施工的需要。

（4）围堰要求防水严密，减少渗漏。

2.1围堰顶标高的控制

围堰顶高应高出施工期间可能出现的最高水位（包括浪高）0.5～0.7m，钻孔桩基础时，其围堰顶标高应结合护筒埋设情况，宜高出施工水位1.5m以上，用于防御地下水的围堰宜高出水位或地面0.2～0.4m

2.1.1明挖基础围堰顶标高的控制

一次开挖距基坑底面以上要预留20～30cm，待验槽前人工一次清除至标高，以保证基坑顶面坚实。同时保证基底应符合设计要求的嵌岩。明挖基础围堰顶标高控制在高出施工期间可能出现的最高水位0.5～1m。

2.1.2钻孔桩基础围堰顶标高的控制

钻孔桩基础时，其围堰顶标高应结合护筒埋设情况，宜高出施工水位1.5m以上。围堰顶的标高偏差控制在30mm。

2.2围堰平面尺寸的控制

围堰的外形应适应水流排泄，大小不应压缩流水断面过多，以免壅水过高危害围堰安全，以及影响通航、导流等。围堰内形应适应基础施工的要求，并留有适当的工作面积。堰身断面尺寸应保证有足够的强度和稳定性，使基坑开挖后，围堰不致发生破裂，滑动或倾覆。

2.2.1明挖基础围堰平面尺寸的控制

基坑下口开挖的大小应满足基础施工的要求，在基底平面尺寸应适当加宽50～100cm，便于设置集水井、排水沟和安装模板。

2.2.2钻孔桩基础围堰平面尺寸的控制

钻孔桩基础的钢围堰平面图尺寸根据承台的外形尺寸确定，可直接用钢围堰内壁作承台施工时的模板，围堰平面尺寸可设计比承台各面尺寸大10cm。

2.3围堰防止渗漏和冲刷的技术措施

对围堰外围的边坡和河床防冲刷一般是采取在围堰迎水面抛投块石，形成块石防冲体平台。当汛期水流冲刷防冲体迎水面时，可能在围堰脚形成掏刷坑，防冲体上部块石可自行塌滑覆盖冲刷坑，不致危及围堰迎水坡面稳定。

围堰防渗漏措施：

一是控制封底混凝土与钢围堰内壁之间粘结良好，一般是在结合段的钢围堰内壁设置剪力钉或抗剪环板。

二是河床土质渗透系数小时，杂土体围堰中加填粘土芯墙；

三是围堰本体无渗漏，但河床土质渗透系数大，可以采用在围堰上沿基坑四周钻孔压注水泥浆的措施。

3围堰工程的结构形式及简要施工方法

3.1土围堰（填土围堰、草土围堰、草麻袋围堰）

3.1.1技术特性

土围堰适用于水深1.5m 以内、水流流速0.5m ／s 以内，河床土质渗水较小时。具体技术参数如下表2：

表2

土围堰技术参数

分 类

填 料 顶 宽（m ） 边 坡

内 侧 外 侧 填 土 围 堰

粘土、砂粘土 ≮1.5 1:1～2:3 1:2～1:3 草 土 围 堰

粘性土及草 ≮1.5 1:1～2:3 1:2～1:3 草、麻袋围堰 粘 性 土 1～２ 1:0.2～1:0.5 1:0.5～1:1

3.1.2 结构形式

土围堰主要结构形式如下:

（1）土围堰结构见图1

（2）草、麻袋围堰结构见图2

3.1.3施工方法

（1）填土围堰施工方法：先清除堰底河床上的树根、石块等，自上游开始填筑至下游合龙。处于岸边的的应自岸边开始，填土时应将土倒在已出水面的堰头上再顺坡送入水中。水面以上的填土要分层夯实。

（2）草土围堰施工方法：用麦秸、稻草或茎杆较长的杂草夹填粘性土，以一层土（20～30cm ）夹一层草，分层铺填夯实。其他同填土围堰。

（3）草、麻袋围堰施工方法：用草袋（或麻袋）盛装松散粘性土，装填量为袋容量的1/2～1/3，图1土围堰结构示意图

图2草、麻袋围堰结构示意图

袋口用细麻线或铁丝缝合。用粘性土心墙时，也可用砂性土装袋。施工时要求土袋平放，上下左右互相错缝堆码整齐。流速较大处，外围草袋可改用小卵石或粗砂，以免流失，必要时也可抛片石防护或用竹篓或柳条筐装盛砂石在堰外防护。

3.2钢板桩围堰

钢板桩围堰是一种比较传统的深水基础施工方法。钢板桩是从国外引进的一种制式产品，主要为德国拉森式钢板桩。钢板桩可以打入土中或连到物件上，组成承载及防水结构，工作结束后，拔出或拆下重复使用。钢板桩围堰主要由钢板桩和钢围囹组成，钢板桩起防水、挡土及水下封底混凝土模板的作用；钢围囹作为下沉导管柱的悬挂和导向结构，同时用作钢板桩的支撑，其顶层又作施工平台，它是一种临时辅助结构。

3.2.1技术特性

钢板桩围堰技术特性：

（1）由于是组拼式结构，整体刚度较小，因此其抗水流及冲刷能力差，不宜于在流速较大的情况下使用；

（2）由于其本身强度、刚度局限，在承台埋置较深时，需设置强而密的支撑，对后续的承台及墩身施工干扰很大，因此，不宜于在水位较高的情况下使用；

（3）其三，因为要重复使用，不宜灌注封底混凝土，因此，在既要满足底部支撑力，又要满足较小渗流的情况下，对河床提出了较高的要求，因此，不宜在透水性强，承载力小的地层条件下使用。

3.2.2结构形式

（1）钢板桩围堰平面形式：有矩形、圆形、多边形、圆端形。矩形及多边形围堰在转角处使用特制的同类型角桩，圆形及圆端形围堰，在板桩锁口联结时能转一定的角度，使板桩联结成圆形。

（2）钢板桩类型规格按断面形状分四类：平型、槽形、Z形、工字钢或槽钢。

（3）按钢板桩锁口分为三类：阴阳锁口、环形锁口、套形锁口。

3.2.3施工方法

（1）钢板桩运到工地后，应进行检查、分类、编号及登记。

锁口检查：用一块长1.5～2m符合类型规格的钢板桩作标准将所有同类型的钢板桩作锁口通过检，凡钢板桩有弯曲、破损、锁口不合、长度不够的均应进行整修、接长直至合格。

（2）插打钢板桩

应用固定的临时导向架插打钢板桩，在稳定的条件下安置桩锤。一般宜插桩到全部合龙，然后再分段、分次打到标高。插桩顺序，在无潮汐河流一般是从上游中间开始分两侧对称插打至下游合龙，在潮汐河流，有两个流向的关系，为减少水流阻力，可采取从侧面开始，向上、下游插打，在另一侧合龙。桩锤一般采用振动桩锤。

（3）堵漏

钢板桩插打到位后，可在其外侧围一圈彩条布，在布的下端绑扎钢管沉入河床，并用砂袋压住，堰内抽水时，外侧水压可将彩条布紧贴板桩，起到一定的防水作用；在板桩侧锁口不密的漏水处用棉砂嵌塞，堵漏效果明显。

（4）吸泥、硬化基层