维普资讯 http://www.cqvip.com 总第１２１期 ２００６年第５期 西部探矿工程 ＷＥＳＴ—ＣＨＩＮＡ ＥＸＰＬ０ＲＡＴ１０Ｎ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ｓｅｒｉｅｓ Ｎｏ．１２１ Ｍａｙ．２００６ 文章编号：１００４—５７１６（２００６）０５—００１３—０２ 中图分类号：Ｕ４４３．８６文献标识码：Ｂ 九圩港双壁钢围堰施工技术 苏亦宣 （南京市交通工程有限公司，江苏南京２１１８１２） 摘要：介绍江苏通启高速公路九圩港深水墩承台的施工方案的选定与实施，简述双壁钢围堰的结构形式及施工过程。 关键词：深水墩承台围堰，施工技术 １工程概况 单壁围堰，围堰横截面同承台为方形，内设支撑梁，保证结构受力 稳定。 九圩港大桥位于通州市平东镇境内，大桥起点桩号为Ｋ１２４ ＋４００．３０ｍ，终点桩号为Ｋ１２４＋８３９．７０ｍ，全长４３９．４ｍ，全桥跨 径布置为５×２５ｍ＋（３６ｍ＋６０ｍ＋３６ｍ）＋７×２５ｍ，桥面宽２８ｍ。 根据水位情况，６＃、７ 墩承台围堰顶口标高均设计为 ４．０３７ｍ，底口刃脚标高：６＃、７ 主墩分别为一７．２２５ｍ、一６．８７０； 则６ 、７ 墩各围堰总高分别为：ＩＩ．２６２ｍ、１０．９０７ｍ。根据计算， 钢围堰封底厚度均为Ｉ．５ｍ。 钢围堰堰内平面尺寸比承台大２０ｃｒａ，以６ｍｍ厚钢板作面 板，在面板上焊有水平加劲板及竖向加劲角钢，两面板间以Ｌ７５ 桥梁分左右幅，水有两个墩，即６ 、７ 墩。其中６ 、７ 主墩 位于九圩港主河槽内，每个墩均分上、下游两个承台。 ６ 主墩承台面标高为一３．２５５ｍ，承台底标高为一５．７２５ｍ， 河床面标高约为一２．８ｍ；７ 主墩承台面标高为一２．８７０ｍ，承台 底标高为一５．３７０ｍ，河床面标高约为一２．５ｍ。承台尺寸均为 １０．５ｍ×１０．５ｍ×２．５ｍ，承台高为２．５ｍ，承台埋入河床底约 ３．０ｍ，两承台间净距为４．０ｍ。 角钢作双壁间支撑桁架。 钢壳围堰采取在岸边分节分块制造，利用下河码头１０ｔ龙门 吊机起吊下河，用船运至墩位在现场组拼。钢围堰竖向可分两 九圩港水中墩位处河床地质从上往下为淤质层、粉砂层。淤 节，每节分４块，分块后单块重量不超过１０ｔ。具体分节如表Ｉ所 示。 表Ｉ钢壳圈堰分节表 泥层厚约Ｉｍ，其下为粉砂层，厚度约１０ｍ。九圩港水流较平稳， 有潮水，潮差约Ｉｍ。设计最高通航水位为３．０３７ｍ，通航净空为 ５ｍ。 根据水文地质情况及承台结构，水中６ 、７ 墩承台为低桩 承台且水深较深、土层透水性强。 ２围堰的工程施工方案比选 如果采用钢板桩围堰，则堵漏抽水的工程量很大，由于水深， 板桩将受到很大的水压力，内支撑较多，结构复杂，同时在钢板桩 钢围堰单块在岸上制造好后，经检查合格后运至墩位平台 上组拼。组拼时使用浮吊吊装，在平台上设临时支撑，先将钢围 堰底节四个单块，在平台上组拼成型，点焊固定。检查围堰尺寸， 插打过程中由于水面会严重影响通航，采用双壁钢围堰，则 具有结构整体性能好，内支撑少，可为承台墩身施工提供充分的 空间。经过深入讨论比较，决定在深水槽的墩采用双壁钢围堰施 工。 无误后进行焊接。钢围堰拼缝拼处全部满焊，起吊下放前对围堰 结构的连接焊缝质量认真检查（可做煤油渗透试验）并及时补强， 以确保防水要求。 ３双壁钢围堰的结构形式及施工过程 水中墩承台施工采用钢围堰法。上下游（左右幅）两承台各 做一围堰分开施工。为节约材料，底节采用双壁围堰，顶节采用 钢围堰底节拼装好后，接高四角钢护筒，在钢护简上制安扁 担梁，每个梁上设１个２０ｔ倒链，用４个２０ｔ倒链将钢围堰底节吊 Ｍｅｃｈａｎｉｃａｓ ａｎｄ Ｆｏｕｄａｔｉｏｎ Ｅｎｇｅｎｅｅｒｉｎｇ［Ｃ］．Ｔｏｋｙｏ：Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｓｉｏｌ Ｍｅｅｈａｆｉｃａｓ ａｎｄ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｅｇｉｎｅｅｒｌｎｇ，１９７７：３９￣４７． ［７］蒋忠信．拉力型土锚锚固段剪应力分布的高斯曲线模式［Ｊ］．岩土工 程学报，２００１，２３（６）：６９６￣６９９． ［５］Ｏｓｔｅｒｍａｙｅｒ Ｈ．Ｓｃｈｅｅｌｓ Ｆ．ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｇｒｏｕｎｄ ａｎｃｈｏｒｓ ｉｎ ｎｏｎｃｏｈｅｓｉｓ ［８］Ｃｌｏｕｇｈ Ｇ Ｗ，Ｄｕｎｃａｎ Ｊ＾，Ｌ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｉｆ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｗａｌｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ［Ｊ］．ｉｏｕｒｎａｌ ｓｏｉｌ Ｍｅｃｈ＆Ｆｏｕｎｄ Ｄｉｖ ＡＳＣＥ，１９７１，９７ （ＳＭ１２）：１６５７￣１６７４． ｓｏｉｌｓ［Ａ］．Ｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ９ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｈａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｓｉｏｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｓ ａｎｄ Ｆｏｕｄａｔｉｏｎ Ｅｎｇｅｎｅｅｒｉｎｇ［Ｃ］．Ｔｏｋｙｏ：Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｓｉｏｌ Ｍｅｃｈａｒｉｃａｓ ａｎｄ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ Ｅｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，１９７７：９２￣９７． ［９］刘学增，朱合华．上海典型土层与混凝土接触特性的试验研究［Ｊ］． 同济大学学报，２００４，３２（５）：６０１￣６０６． ［６］王建宁．按共同变形原理计算地锚工程中粘结型锚头内力［Ａ］．岩土 锚固工程新技术［ｃ］．北京：人民交通出版社，１９９８：５２￣６３． 维普资讯 http://www.cqvip.com 西１４ 部探矿工程 Ｍａｙ．２００６ Ｎｏ．５ 起，拆除水中施工平台上纵向型钢分配梁，在钢护筒外侧及定位 桩的内侧设置好导向设施，将钢围堰底节顺着导向设施放入水 （５００＋１０．２）一３８５．５２一ｌ２４．６８ｔ （２）围堰封底后抗浮力计算：围堰封底抽水后，承受最大的 水浮力。水浮力由围堰自重、封底砼重、填充砼、封底砼与钻孔桩 中，此时围堰自浮于水上。为安全起见，起吊用的倒链暂不拆除， 但不受力，仅悬挂于吊点上。 将底节围堰调平后，即可进行顶节围堰的安装工作，随着围 之间握裹力及围堰外侧与土层间的摩阻力克服。 封底砼重量： Ｐ一１０．９×１０．９×１．５×２．４＝４２７．７２ｔ 堰的接高、围堰自重的加大，围堰吃水逐渐加深，此时应密切注意 吃水深度，及时用倒链收紧使围堰稳定。围堰顶节接高完成后， 严格检查各焊缝，符合要求后，用倒链缓缓将钢围堰下放（配合井 箱内灌水）着床。围堰着床前，应将承台部位河床清理整平，潜水 围堰自重：Ｇ＝８０ｔ 井箱填充砼重量：Ｇ１＝３０５．５２ｔ 封底砼与钻孔桩之间握裹力计算 工水下搜索清理钢围堰刃脚下影响下沉的异物。 钢围堰着床后，在围堰顶安装２个４０ｔ水箱，水箱内设隔板 将水箱分成４个单元，用水泵将水箱均匀对称的灌满水，使围堰 迅速地沉入河床一定深度。然后安装吸泥机吸泥，吸除围堰内、 刃脚下土体，减小围堰下沉的阻力，使围堰继续下沉。吸泥时，应 对称、均匀地进行，且吸泥机的出口应经常变换位置。在吸泥的 过程中，应跟踪测量围堰的水平位置及倾斜，及时测量围堰内外 河床面标高，以指导吸泥施工。进入粉砂层吸泥时，不可将刃脚 下过吸，以防翻砂。当围堰内外壁连通管快进入河床前，应及时 安排潜水工水下将连通管封堵好。若吸泥难以使钢围堰继续下 沉，则可进行井箱砼填充，以增加围堰自重。井箱混凝土填充，可 采用导管法水下灌注。井箱内混凝土填充深度：６＃、７ 墩为 ３．８ｍ，根据计算，经过压重、井箱混凝土填充、吸泥除土，钢围堰 能够下沉至设计位置。钢围堰下沉到位后，将钢围堰与定位桩牢 固固定。在双壁钢围堰的施工过程要进行下列的计算。 （１）围堰下沉必须符合的条件（以６ 墩计算）：围堰下沉采 用围堰内吸泥清空方法，因此围堰下沉的阻力为外侧边的摩阻力 与水浮力。 围堰外侧边周长Ｉ＝（１２．５＋１２．５）×２—５０ｍ 围堰入土深度：ｈ一５．０ｍ 综合摩擦系数取ｆ一２．０ ｔｆ／ｍｚ 围堰自重Ｇ＝８０ｔ 摩擦力Ｆ１＝ｌｈｆ＝５０×５．０×２．０—５００ｔ 水浮力Ｆｚ＝Ｇ／７．８５×１．Ｏ＝１０．２ｔ Ｆｌ＋Ｆｚ一５１０．２＞＞Ｇ，因此围堰靠自重无法下沉，采取在双 壁围堰内填充砼。根据封底混凝土的厚底及承台的高度，井箱混 凝土填充高度为１．５＋２．４—３．９ｍ（１．５ｍ为预计封底厚度，２．４ｍ 为水下承台底以上厚度）。 填充砼数量为：（１×０．８÷２＋２．９×０．８）×４６．８—１２７．３ｍ。 重量为：Ｇ１＝１２７．３×２．４＝３０５．５２ｔ 则：Ｇ＋Ｇ１：８０＋３０５．５２—３８５．５２ｔ＜Ｆｌ＋Ｆｚ一５１０．２ｔ 故单靠吸泥、填充井箱混凝土，理论上围堰也难以下沉。故 还必须采取其它措施（如：可采取围堰四周高压射水，减小摩擦 力；可在井箱上压重，增加向下的力量），使围堰下沉到位。 若高压射水，则必须射水破坏的土层深度最小为： Ｉ（５００＋１０．２）一３８５．５２ Ｉ／Ｉ（１２．５＋１２．５）×２×２ Ｉ＝１．２５ｍ 若采用井箱上压重，则压重重量必须大于： 桩周面积：Ａ＝ｎ￣ＤＬ＝９×３．１４×１．７×１．５—７２．０６ｍ２ 砼与桩粘结力ｆ一１５ｔ／ｒｎ￣ 则握裹力Ｆｏ—Ａ ｆ＝７２．０６×１５—１０８０．９ｔ 则抗浮力Ｆ。一Ｐ＋Ｇ＋Ｇ１＋Ｆ０ —４２７．７２ｔ＋８０ｔ＋３０５．５２ｔ＋１０８０．９ｔ 一１８９４ｔ（未计入围堰外侧与土层问的摩阻力） 围堰浮力Ｆ２—１２．５ｒｅｘ１２．５ｍＸ（１１．２６２—１．Ｏ）ｍ×１．ｏｒ／ 一１６０３．４ｔ 因Ｆ１＞Ｆ２故不会上浮（上式中前１．０为露出水面高度ｌｍ， 后１．０为水比重１．Ｏｔ／ｒｎ３）。 计算时考虑施工水位为最高通航水位＋３．０７３，因此该围堰 设计完全能够满足浮力要求。 （３）封底混凝土抗弯计算：封底混凝土在抽水后，混凝土承受 很大的弯矩，故抽水前必须检验混凝土的强度，达到设计强度后 方可抽水。封底混凝土强度验算如下。桩距为４ｍ，钢护筒直径 为１．７ｍ，取ｌｍ宽混凝土验算，计算图示见图１。 图１计算示意简图 弯矩Ｍ＝１／８ｑｌ。＝１／８×１０．２６２×４。＝２０．５２４ｔ・ｍ 截面抵抗矩Ｗ＝ｂｈ ／６＝１×１．５。／６＝０．３７５ｒｎ３ 则应力ｏ＝Ｍ／Ｗ＝２０．５２４×ｉｏ ／（ｏ．３７５×１０ ）一５．５ｋｇ／ｃｍｚ 混凝土应力很小，采用Ｃ１５混凝土即可（Ｃ１５砼Ｒｌ＝ １３ｋｇ／ｃｒｎｚ）。但考虑施工速度，尽快抽水，决定使用Ｃ２０混凝土 作为封底砼。 ４总结 从实际施工过程及结果来看，施工方法是非常成功的，不仅 取得了显著的经济效益，而且获得很高的声誉，为以后类似工程 提供了借鉴经验。
