何杰 赵永涛
中国水利水电第十工程局有限公司 四川 成都 610072
摘 要：在江河或近海流域中修建桥梁下部结构的时候，围堰施工是必须的工序之一，选择合理的围堰方式至关重要。传统土石围堰虽然施工简单方便，但在环保形势日益严峻的局面下，多数情况已不被采用；而钢套箱围堰技术则与环保问题没有任何冲突，施工中不会对周围环境造成不利影响。同时钢套箱围堰技术具有操作简单、装配式、安全风险低等特点，且能根据河床深度选择有底套箱或无底套箱，适应能力强。白龙江大桥在下部结构施工时采用了钢套箱围堰技术，不仅确保了施工过程中的环境保护，而且提高了桥梁施工的科学性、技术性、围堰隔水封水效果良好，对该施工方法取得的效果进行了评价，积累了施工经验，可供类似工程推广应用。
关键词：桥梁；下部结构；围堰；钢套箱
一、概述
白龙江大桥长约448米，为旧桥加宽项目，原旧桥桥宽为12m，拓宽改造后桥梁全宽为36m。横断面布置：5m（人行道含非机动车）＋11.5m（机动车道）＋3m（中分带）＋11.5m（机动车道）＋5m（人行道含非机动车），全宽36m。桥梁结构上部采用11*40米简支T梁，下部结构采用桩柱式桥墩，两侧桥台采用肋板式桥台，白龙江北岸设置两条连接匝道实现白龙江大桥与北岸滨江路交通转换。工程内容具体包括道路路基、路面、边坡防护与支挡、桥梁以及相配套的雨污水管道、综合管线、交安、照明及供配电设施等附属工程［1］。
白龙江大桥2#～7#墩位于白龙江中，属于水中墩施工。为了顺利修建白龙江大桥2#～7#墩位的水下承台和墩柱，拟施工钢套箱6个，套箱高度按照白龙江大桥20年一遇洪水位468.6设计。
白龙江大桥桩径为1.8m，承台截面尺寸为1.8m*1.4m。钢套箱为单壁、无底结构，尺寸为4m*24.16m。围堰由侧板、围檩及内支撑、导向结构、下放系统组成；围堰竖向为整体一节，水平分为20块，统一拼装［2］。
钢套箱均在后场分块加工，经试拼合格后运至施工墩位处，通过设置在水中作业平台上的汽车吊分块、分节拼装。拼接完成之后，通过8台200t的千斤顶下放入水，下沉至设计标高。围堰采用C30水下混凝土封底，封底厚度1.5m，利用汽车输送泵泵送混凝土导管法一次性浇筑完成。封底混凝土达到设计强度90%后，围堰抽水、割除护筒、凿除桩头，进入承台施工。
二、施工平面布置
钢套箱围堰施工首先在白龙江大桥预制梁场内使用龙门吊和汽车吊进行材料的吊运，然后施工构件的加工、制作，待构件施工完成，且试拼合格后，使用平板车将构件运至相应墩位处，最后再使用汽车吊进行钢套箱围堰的拼装。
三、施工工艺技术
3.1 技术参数
根据白龙江大桥的设计文件和实地踏勘，拟修建6个钢套箱，分别用于2#墩、3#墩、4#墩、5#墩、6#墩、7#墩，套箱高度分别为11m、8m、8m、8m、6m、6m。
钢套箱面板采用12mm厚规格，竖肋采用I36b工字钢，横肋采用【36b槽钢，定位钢管采用φ630*10mm规格，吊挂主梁采用2I56b工字钢，套箱支撑采用2I36b工字钢，吊杆及拉杆采用φ32精轧螺纹钢筋，垫板采用订做300*300*20mm规格［3］。
3.2 工艺流程
施工准备→钢套箱加工、制作→围堰基底处理→钢护筒切割→搭设套箱拼装平台→下放支撑架→钢套箱拼装→安装钢套箱下放系统→拆除拼装平台→下放钢套箱→填筑碎石垫层→搭设封底施工平台→浇筑封底砼→拆除支撑架及下放系统→围堰抽水→承台、墩柱施工→拆除钢套箱［4］。
四、施工方法
4.1 钢套箱加工、制作、运输
钢套箱制作总体工艺采取先进行散件下料，在场内按设计分块制作成块件，再将块件运至施工现场进行组装拼接。钢套箱制作材料均为Q235，材质应符合《普通碳素结构钢技术条件》(GB700-88)的规定。钢套箱制作应按《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205-2001)，《钢结构工程质量检验评定标准》（GB50211-95）中的有关规定执行。
钢套箱拼装成整体时，块与块之间的各拼接构件均采用等强度焊缝连接，所有拼接焊缝均为连续满焊，焊缝金属紧密，焊道应均匀，焊缝金属与母材的过渡应平顺，不得有任何裂缝、未融合未焊透等缺陷。钢套箱构件在梁场内加工完成后，采用平板车将构件运输至相应墩位处。
4.2 围堰基底处理
因围堰仅靠自重无法下放至设计高程，需提前采用长臂挖掘机进行基坑开挖，减小围堰入土深度。同时，由于河床土层下沉，造成同一层标高处土质不同，为保证钢套箱均匀下放，围堰基坑开挖标高比围堰底标高出100cm。围堰基坑开挖宽度每侧比承台宽2m，开挖坡度为1:1.5。
4.3 钢护筒切割、搭设拼装平台
由测量工程师放样出设计高程，然后对钢护筒进行切割，使同排钢护筒顶高程处于同一水平线，并在每根护筒中心割孔安装2I36a工字钢作为钢套箱侧板拼装支架，并且采用I25工字钢布置平台走道。
4.4 钢套箱拼装
拼装前，在拼装支架上放样出拼装轮廓线及每相邻块件间的拼装接线，并在外侧轮廓边线上焊制限位块，以此控制钢套箱下口线的平面位置。钢套箱上口固定及控制采用在钢护筒外侧焊接临时支撑，临时支撑起到既对钢套箱侧板拼装时的临时支撑作用，同时也对钢套箱垂直度进行控制。
汽车吊将分块围堰吊起至安装位置，下口就位后，与限位块临时焊接加以固定，上部用型钢和护筒临时焊接，通过测量仪器校检平面位置和垂直度，检校达到要求后，分块之间进行螺栓连接。在拼装的的同时布设止水条，防止钢套箱出现渗水现象。
4.5 安装钢套箱下放系统
4.5.1 下放系统
下放系统由200t千斤顶、φ32mm精轧螺纹、下放支架、扁担梁等组成。一个主墩围堰设置8个吊点，其中4个为下放吊点，位于四个边角护筒上，另设置4个转换吊点，避免下放设备发生故障而导致不平衡下放。
4.5.2下放设备
（1）下放设备选择
围堰下放采用液压提升系统，根据钢套箱重量及各吊点的荷载值，每个吊点各设置1台额定提升力为200t千斤顶。每台千斤顶配置8根?32mm强度785Mpa级的精轧螺纹钢筋。
精轧螺纹钢筋依次穿过扁担梁、千斤顶、下放支架，与钢套箱上的吊点通过精轧螺纹螺帽相连接构成承力系。
（2）下放设备安装
千斤顶安装在护筒外伸的下放支架上，其锚固端位于其正下方的钢套箱壁板，根据吊点荷载适当加固吊点处的结构。
4.6 拆除拼装平台
钢套箱下放系统安装完成后，利用千斤顶、吊杆使钢套箱整体起吊受力。然后施工人员对拼装平台及人行走道进行拆除。
4.7 下放钢套箱
4.7.1 钢套箱下放
将钢套箱作为整体进行下放。在钢套箱下放前，对提升系统进行调试，以确定每台千斤顶的工作状态处于良好状态，并检测各台千斤顶伸缩行程是否一致。然后将围堰提起3～5cm检查围堰上的锚固点及围堰结构是否正常。检查无误后拆除围堰拼装平台正式开始下放。此外，设置若干个水准仪，随时观察围堰下放的同步性，当发现某点的标高超过最大允许偏差时即对系统进行调整以保证围堰的平衡下放。
4.7.2 钢套箱下放定位平面位置控制措施
钢套箱平面位置控制通过在钢套箱内壁板与最外围钢护筒间设置导向装置来实现。在同一标高平面位置主墩周圈均布置6个导向装置。导向装置设置在底节钢套箱上，随围堰的下放而移动，主要定位围堰下部平面位置。围堰上部的平面位置利用在围檩和护筒之间设置一定厚度的钢板控制。
4.7.3 围堰偏位调整措施
（1）平面位置
钢套箱平面位置主要在围堰入土前进行调整。钢套箱平面位置精确控制主要通过已设置的导向装置的约束来控制。
（2）垂直度
在平面控制的同时进行标高控制，平面控制点除具有平面坐标外还具有高程，以利于测量操作。
在钢套箱下放过程中，对钢套箱纵横两个方向的垂直度进行观测。钢套箱垂直度通过下放千斤顶调整。因拼装误差，钢套箱平面标高与垂直度控制在实际施工中可能出现难以同时达到要求的情况，此时则以垂直度和顶口处平面位置控制为主。
（3）钢套箱基坑回填
钢套箱下放到位后稳定性不强，采取在围堰外侧周围抛填碎石进行稳固，同时避免封底混凝土翻至围堰外侧。
4.8 搭设封底平台，浇筑封底砼
4.8.1 封底平台
由于围堰下放时钻孔平台已拆除，浇筑封底砼时，需要重新搭设浇筑平台。封底平台在护筒上临时搭设，封底平台主、次梁采用I36型钢，面板采用钢板铺设。
4.8.2 封底混凝土
（1）料斗及导管支承系统搭设
采用导管法浇筑封底混凝土，导管采用外径?300mm钢管，导管使用前作水压、水密性实验，合格后使用。试验的水压按导管超压力的1.3倍取值，导管采用手拉葫芦吊挂于夹具梁或平台梁上。
（2）下料点的布置
围堰下料点布置按以下原则进行布置：
① 全部导管作用范围覆盖整个混凝土浇筑区。
② 确保该部分封底混凝土厚度，以防渗水。
③ 导管与钢护筒外侧壁尽量保持一定距离，利于混凝土的均匀扩散。
（3）浇筑封底砼
为保证导管有一定埋深，混凝土灌注顺利时，一般不随便提升导管，即使需要提管，每次提升的高度都严格控制在20cm之内。
根据现场测点的实测混凝土面高程，确定该点是否终浇，终浇前上提导管适当减小埋深，尽量排空导管内混凝土，使其表面平整。
混凝土浇筑临结束时，全面测出混凝土面标高，重点检测导管作用半径相交处、护筒周边，围堰内侧周边等部位，根据结果对标高偏低的测点附近导管增加浇筑量，力求封底混凝土顶面平整；并保证封底厚度达到要求，当所有测点均符合要求后，终止混凝土浇筑。
4.9 围堰抽水、拆除支撑架及下放系统
当封底混凝土强度达到设计强度的90%时，则可以进行钢套箱内抽水及拆除支撑架、下放系统。
4.9.1 围堰抽水步骤
（1）派潜水员封闭钢套箱侧板过水孔。
（2）抽水过程中观测钢套箱状况是否正常。
（3）继续抽水至封底砼顶面，抽水结束。
（4）清除围堰封底混凝土上淤泥、杂物，转入承台施工。
4.9.2 钢套箱抽水时注意观察围堰侧板及内支撑的变形情况，内支撑除在围堰抽水时承受由围堰侧板传过的水压力外，还在浇筑承台时起拉伸作用，减小承台混凝土造成的钢套箱侧板变形。
4.9.3 抽水完毕后，回放千斤顶，拆除吊杆及拉杆，然后起吊灯笼架，完成整套下放系统的拆除［5］。
4.10 拆除钢套箱
施工完主桥的承台和墩柱后，可对钢套箱进行拆除施工。派潜水员水下拆除连接螺栓，然后由履带吊对钢套箱逐块起吊拆除。
五、结语
在白龙江大桥下部结构施工过程中，通过对钢套箱围堰技术的应用，不仅确保了施工过程中的环境保护，而且围堰隔水封水效果显著，后期的围堰拆除彻底、无残留，增加了桥梁施工的技术性、科学性，充分发挥了钢套箱围堰技术的优势，值得在类似工程中推广应用。
参考文献
［1］《白龙江大桥施工图设计》.
［2］《钢结构设计规范》（GB 50017-2017）.
［3］《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）.
［4］董锦丹.厚砂层地区水下无底钢套箱围堰施工技术.四川水泥，2020,(01)：235.
［5］张永成.桥梁深水基础双壁钢套箱围堰施工技术.交通世界，2020，（36）：52.
作者简介：何杰（1991-），男，四川阆中人，助理工程师，从事建设工程施工技术与管理工作。