深水墩高桩承台围堰施工方案分析

摘要：钢套箱围堰方法是桥梁深水基础施工方法之一，由于其施工速度快，成本低，安全性较高等优点，近年来在各大桥梁施工中得到了广泛的应用。文章主要结合工程实践，根据自己的经验，重点介绍了深水基础混凝土围堰、双壁钢套箱围堰的应用情况, 为类似工程的施工方案比选提供有益的经验。

关键词：钢吊箱围堰； 桥梁深水基础；施工方法

Abstract: steel cofferdam method is the bridge of box deep foundation construction one of the ways, because its construction speed, low cost, safety higher advantages, in recent years in all major bridge construction in a wide range of applications. This article mainly in combination with the engineering practice, according to his own experiences, focusing on the deep water double-wall steel cofferdams, concrete foundation of box, the application of the cofferdam, for similar project construction scheme is selected to provide useful experience.

Keywords: steel boxed cofferdam for; The deep water foundations bridge; Construction method

中图分类号： TU473.5文献标识码：A文章编号：

我国桥梁深水基础技术，从20世纪50年代修建武汉长江大桥开始，发展至今已进入国际先进水平，在跨越大江、大河等深水河流中得到广泛的应用。桥梁深水基础的修建，施工中防水、防土以及防止冲刷、滑坡等是关键，也是难点。除沉井和沉箱基础具有防水功能外，深水中管桩、桩基础的施工，常需要配以防水围堰。

目前，桥梁深水基础施工中，采用的防水围堰大致有：钢板桩围堰、双壁钢围堰、异形钢围堰、双壁薄层钢筋混凝土围堰、锁口钢管桩围堰以及钢吊箱围堰等形式。下文结合某大桥主桥深水承台施工为例,对钢吊箱围堰与混凝土围堰在高桩承台施工中的应用进行比较分析。

一、混凝土围堰

混凝土围堰可分为重力式混凝土围堰和薄壁混凝土围堰。重力式混凝土围堰结构与沉井相似, 一般用于岸上或浅水能筑岛的施工区域, 是一种比较传统的

围堰形式。根据钢筋混凝土的受力特点, 一般以圆形结构为主, 其同沉井的唯一区别是, 沉井是桥梁基础结构的一部分, 而混凝土围堰仅是一种施工结构。二者

的施工方法相同。

薄壁混凝土围堰一般采用双壁结构, 其结构形式以圆形居多, 也有圆端形结构。它是一种分节、分层预制的装配式结构。其壁厚一般为20cm左右, 其平面形状根据承台结构形式以及水文等条件而定, 其高度根据浮运能力而定, 节与节之间一般采用法兰连接, 壁间下部为封底需要填充混凝土, 上部填充砂砾。该种结构的特点为: 其一, 须在岸上预制, 因此在桥位附近需有码头并设有下水滑道；其二, 由于其重量较轻, 下沉困难, 因此, 仅适用于河床覆盖层较浅的水中区域；其三, 由于需采用水下对接, 因此其下沉须配备潜水员协助, 对水流较大、较深的水域不宜实施。

二、钢吊箱围堰

其中钢吊箱围堰是为承台施工而设计的临时阻水结构,其作用是通过吊箱围堰侧板和底板上的封底混凝土围水,为承台施工提供无水的干燥施工环境。同钢围堰比较,钢吊箱围堰具有施工工期短、水流阻力小、利于通航、不需沉入河床、施工难度小、混凝土用量少等特点，因而在大跨深水大型桥梁中得到了广泛应用。

三、应用实例

某大桥总长为1981m，其中引桥长1222m，斜拉主桥长 755m。主线为双向6 车道，设计车速为80km/h。主桥采用双塔单索面预应力混凝土刚构斜拉桥。主桥墩身采用双薄壁实心墩，主墩承台施工包括22#、23#墩，均处于深水中。承台为整体式圆柱承台，直径为29.0m，厚度为5.0m，顶面高程为－1.3m，底面高程为－6.3m。承台采用C30混凝土。

区内沿线地表覆盖第四系冲淤积层及砂土层，根据钻探结果，主桥位区从上到下: 22#墩主要为淤泥层(少部分墩位)、粉砂、全风化混合岩、强风化混合岩、

弱风化混合岩、微风化混合岩；23#墩主要为淤泥层、全风化混合岩、强风化混合岩、弱风化混合岩、微风化混合岩。该区域水道径流来自西江、北江和流溪河，年际变化和年内分配与西江、北江的变化一致。多年平均山潮比为0.26，属潮汐作用为主的河口。

四、主墩承台施工方案比选

大桥两个主墩承台处地质情况复杂，22#墩处河床最低高程－1.41m，承台埋置河床深度4.89m；23#墩处河床最低高程－2.43m，承台埋置河床3.87m。根据基桩勘测地质资料显示:22#墩从河床向下除局部存在强风化岩层外，其余均为砂层；23#墩从河床向下覆盖1～ 2m 淤泥外，其下均为全风化或者强风化岩层。结合以往经验，承台封底厚度暂按2.5m考虑，则22#墩承台开挖深度最浅为 7.89m，23#墩则为6.87m。

由于承台埋置河床深，受水深(高潮水位至承台底深13.84m)和过往船只的影响，给施工带来了很多难点。为保证施工安全，通过对地质、水文等分析计算，决定采用无底双薄壁钢筋混凝土围堰或无底双壁钢套箱围堰进行承台施工。下面对两种围堰从工期、施工安全和经济性方面进行比较。

1、钢筋混凝土围堰

1.1结构简介

考虑施工成本及围堰的受力情况，外壳采用4mm钢板内填充C30混凝土双薄壁结构。薄壁厚度为30cm，双薄壁混凝土围堰的厚度为1.6m，空腔为1m。每隔 1.5m 设置一个20cm 隔板，隔板镂空可以使压舱水和混凝土流动。但每6m设置一个隔舱，利于套箱下沉调平。围堰内径29.4m，外径32.6m，围堰顶高程取+ 8.5m，混凝土围堰底高程取－9.5m，混凝土围堰总高度为18m，总混凝土方量约1200m3，钢材150t。该围堰模型图见图 1。

图1 钢筋混凝土围堰结构模型

1.2 施工工艺流程

1) 22#墩先基桩后钢筋混凝土围堰承台施工主要施工流程为: 振设护筒，搭设工作平台基桩施工(同时预制围堰中间节、顶节节段及加工底节钢外壳其余节段)工作平台拆除初步清淤并搭设拼装平台围堰底节放样、铺设垫块、安装围堰底节施工底节混凝土围堰(钢筋绑扎、模板安装、浇筑混凝土并待强)

拆支垫，底节围堰边清淤边下沉拼装中间节围堰围堰第二次边清淤边下沉拼装顶间节围堰围堰清淤和第三次下沉封底前围堰内水下清淤封底混凝土浇筑、待强承台施工，共367d。

2)23#墩先钢筋混凝土围堰后基桩承台施工根据该墩地质情况，拟定先将河床清理至围堰底高程(甚至超过围堰底高程30～50cm)，同时进行混凝土围堰的制作。该围堰第一层钢外壳在水中浮拼成整体，然后在水中进行混凝土内壳施工，随后在水中浮拼中间节和顶节围堰。同时拼好一节就下沉一节，清淤、下沉到位后，定位主墩基桩钢护筒并封底，进行主墩桩基承台施工等。具体施工流程如下: 承台范围内河床清理、混凝土围堰中间节和底节的分别制作、围堰底节整体制作围堰底节浮运墩位下水中间节、底节吊装和拼装围堰边清淤边定位、下沉和固定围堰内水下清淤围堰内吊装、定位钢护筒封底混凝土浇筑、待强搭设钻孔工作平台基桩施工承台施工，共267d。