1、橋梁圍堰施工方案一、圍堰的結構形式和特點1.1 圍堰的作用圍堰的作用就是在基礎位置處，臨時圍出一個范圍，使此范圍內基樁加承臺形式的基礎在施工時能避免水或土體的不利影響而正常進行。圍堰的關鍵作用之一是起施工平臺的作用。圍堰的另一個重要的作用是在堰內抽水后的抗水頭差。基礎的承臺施工，一般是根據圍堰內抽水的情況下進行的。基礎承臺混凝土的澆筑施工，也可以利用圍堰壁作為承臺的側模板。1.2 橋梁深水基礎的特點（1）基礎所受的水平力，如水流沖擊力、船舶碰撞力、水壓力、水撞力、波浪力等，要比陸上或淺水基礎大的多。（2）深水基礎的穩定性與安全性，一般常受水文條件控制，所以對橋梁深水基礎來說，水文條件與地質條件

2、具有同等重要的地位。（3）深水基礎除了需考慮環境水的侵蝕外，還需要考慮潮汐、洪水以及流水所夾砂石與流冰的直接碰撞、磨損等問題。（4）深水基礎類型的選擇不僅關系到基礎造價的高低，還直接影響到橋梁工程的成敗。（5）深水基礎應具有高抗自然災害能力，這就要求其勘測設計時做大量、細致的勘測。（6）深水基礎屬于水下隱蔽工程，其設計與施工時必須將水流流速、水深深度等因素及由水深所引起的其他約束條件聯系起來綜合分析，并采取相應措施。1.3 常用深水基礎防水圍堰的類型橋梁深水基礎的修建，主要困難在于防水、防流沙，同時還要考慮防止沖刷、碰撞等因素。除沉井、沉箱基礎本身具有防水功能外，管柱、樁基礎施工常需配以防水圍

3、堰。用圍堰配合施工的目的：在堰內施工和修筑基礎時，使堰外和堰底的水和沙土不至大量涌進堰內，而是待基礎、墩臺修筑出水面后即可將其拆除，以免堵塞水流或航道，所以是施工臨時性結構。橋梁深水基礎的防水圍堰大致有以下幾種：鋼板樁圍堰、混凝土圍堰、雙壁鋼圍堰、鋼套箱圍堰、鋼吊箱圍堰、鎖口鋼管樁圍堰。其中，鋼板樁圍堰主要為單壁結構；混凝土圍堰又分為重力式鋼筋混凝土圍堰和雙層薄壁鋼筋混凝土圍堰；鋼套箱及鋼吊箱圍堰又分為單壁、雙壁以及單雙壁組合式鋼套箱。1.4 深水基礎圍堰的結構形式和特點（1）鋼板樁圍堰鋼板樁圍堰是一種比較傳統的深水基礎施工方法。鋼板樁圍堰一般采用單壁的矩形、圓形等結構形式。特 點：施工簡單、

4、快捷、成本較低的圍堰形式。局限性：【1】由于是組拼式結構，整體剛度較小，因此其抗水流及沖刷能力差，不宜在流速較大的情況下使用；【2】由于其本身強度、剛度局限，在承臺較深時，需設置強而密的支撐，對后續的承臺及墩身施工干擾很大不宜在水位較高的情況下使用；【3】因為要重復使用，不宜灌注封底混凝土，在既要滿足底部支撐力，又要滿足較小滲流的情況下，對河床提出了較高的要求，因此，不宜在透水性強，承載力小的地層條件下使用。但有時在透水性地層和深水中也使用該種圍堰，同時設置封底混凝土，以防止底部沙、水滲進堰內，該圍堰因為是重復使用，但由于其剛度和基底承載力的制約，適應的水深不大，適用于界于深水和淺水之間的橋梁

5、基礎使用，同時由于其堰內凈距較承臺大很多，封底混凝土使用量較大，一般在經過慎重的方案比選認為可行后使用。（2）鋼筋混凝土圍堰薄壁混凝土圍堰一般采用雙壁結構，其結構形式以圓形居多，也有圓端形結構。該種結構的特點為：其一，需在岸上預制，因此在橋位附近需有碼頭并設有下水滑道；其二，由于其重量較輕，下沉困難，因此，僅適用于河床覆蓋層較淺的水中區域；其三，由于需采用水下對接，因此其下沉需配備潛水員協助，對水流較大、較深的水域不宜實施（3）雙壁鋼圍堰雙壁鋼圍堰的特點：整體性好，剛度和強度大，圍堰內無支撐，止水效果、抽水水頭、抗水流沖擊力和波浪襲擊都較其他圍堰優越。所以廣泛應用于深水鉆孔灌注樁基礎施工中。傳

6、統的雙壁鋼圍堰的首節圍堰浮運需要大規模的船舶，定位也需借助定位船等。（4）鋼套箱圍堰主要施工順序是：鉆孔施工作業平臺 埋設鋼護筒 成樁 鋼圍堰施工。這樣的好處是避免了首節鋼圍堰大規模的水上運輸和定位工作，利用鉆孔施工作業平臺和鋼護筒做導向，提高了鋼圍堰定位下沉和著床精度。另外封底混凝士和鋼護筒的黏結作用提高了鋼圍堰抗浮能力，封底混凝土抗彎曲強度也大大提高。因為先成樁，此鋼圍堰常稱為鋼套箱（無底）或鋼吊箱（有底）圍堰。鋼套箱圍堰按形狀可分為矩形、圓端形和圓形，其中每種圍堰又有單壁、雙壁以及單雙壁組合式鋼套箱。鋼套箱結構形式的確定受多種因素的制約，如水文、地質、起重設備等。圓形圍堰在水壓力作用下，

7、只產生環向軸力，可不設內支撐，因此能夠提供足夠的施工空間，另外，由于其截面可以導流，因此抗水流能力強，它適用于流速較大的深水河流的低樁承臺施工。但是，由于承臺尺寸一般為矩形，因此，其封底的截面面積較大，封底混凝土的量較大。平面形狀的確定主要受承臺平面尺寸的影響以及水深的影響。當承臺的平面尺寸長寬比小于1.5時，采用圓形圍堰更為合理，但在水深大于15m的情況下，若采用矩形圍堰，需加設多層內支撐，施工空間難以保證，同時也大大增加了鋼材的用量，此時采用圓形圍堰更為合理。（5）鋼吊箱圍堰當承臺底面距河床面較高或承臺以下為較厚的軟弱土層、且水深流急時，修建橋梁深水樁基及承臺時可采用錮吊箱圍堰。鋼吊箱圍堰

8、就是懸吊在水中的有底套箱，在修建橋梁深水樁基時，可作沉樁導向定位，沉樁完成后，在吊箱內灌注水下混凝土封底，即可澆筑承臺混凝土。二、鋼圍堰的一般構造鋼圍堰由于高度大、平面尺寸大，因而其重量大，抗扭曲變形的能力不強。因此，大型鋼圍堰一般采用分節接高成形，逐漸下沉的方式安裝、就位。為了減少安裝重量，已成形部分在水中下沉的圍堰應能自浮。所以深水大型鋼圍堰的堰壁一般采用可自浮的雙壁形式。為使圍堰能在土層中下沉，圍堰必須要有足夠的重量，故采用雙壁形式，為在堰壁內填充必要的填充物提供了可能。鋼圍堰由于高度大、平面尺寸大，因而其重量大，抗扭曲變形的能力不強。因此，大型鋼圍堰一般采用分節接高成形，逐漸下沉的方式

9、安裝、就位。為了減少安裝重量，已成形部分在水中下沉的圍堰應能自浮。所以深水大型鋼圍堰的堰壁一般采用可自浮的雙壁形式。為使圍堰能在土層中下沉，圍堰必須要有足夠的重量，故采用雙壁形式，為在堰壁內填充必要的填充物提供了可能。雙壁鋼圍堰主要由刃腳、堰身構成。刃腳采用楔體形狀，便于圍堰在土中下沉。刃腳形成楔形形狀的斜板也是雙壁間的封底板。堰身由內外壁板和隔艙板構成。內外壁板、刃腳斜板使堰身形成可自浮的艙體結構。刃腳斜板、內外壁板均在其艙體內側面設有型鋼加強肋。在內外壁板間每隔一定高度設置水平桁架托架，使內外壁板形成連接。除刃腳和堰身外，一些特殊形狀的鋼圍堰還設有水平支撐。三、鋼圍堰主要施工工藝3.1 鋼

10、圍堰的施工任務（1）完成鋼圍堰的制作（2）下沉到位（3）堰內清淤及清基（4）封底混凝土的澆注（5）堰壁混凝土的澆注（6）堰內承臺施工（7）塔、墩身的施工3.2 鋼圍堰施工的一般工序鋼圍堰底節制作鋼圍堰底節下水、刃腳混凝土澆筑導向船設施的布置、錨碇系統的布置、鋼圍堰底節浮運及在基礎位的就位在底節制作及下水后，與鋼圍堰其他施工平行進行的鋼圍堰塊件的制作鋼圍堰在水中的拼裝及下沉鋼圍堰著床鋼圍堰清淤下沉、鋼圍堰接高、鋼圍堰堰壁混凝土的澆筑鋼圍堰的著、嵌巖或鋼圍堰下放至設計要求的高程位置鋼圍堰堰內清基鋼圍堰堰頂平臺的搭設鋼圍堰堰內鉆孔護筒的下放封底施工設施的布置封底混凝土的澆筑鉆孔施工、堰壁混凝土全部完

11、成澆筑堰內抽水基樁樁頭的處理承臺施工塔、墩施工圍堰的切割、回收。3.2.1 底節的制作由于底節是鋼圍堰拼裝成形的基礎節，其制作精度必須要達到較高的水準，所以雙壁鋼圍堰的底節一般在岸上進行加工、制作。個別也有采用岸上加工、水中拼裝制作成形。在制作前，要考慮到底節高度應達到的效果：圍堰浮運穩定、圍堰重量合適、圍堰的吊裝安全、圍堰材料的下料盡量減少浪費等。為拼接方便，在底節圍堰頂面設置了水平環板，可作為以后接高塊件對接時的放置平臺，并使對接有了調節偏差的余地。3.2.2 拼接塊件的制作雙壁鋼圍堰塊件制作較好的方法是立式靠模制作方法，即模擬圍堰及圍堰塊件在基礎位的立式放置狀態，設置塊件靠以定型的模架，

12、使制作成形的塊件可不經翻轉而能吊至鋼圍堰進行拼裝塊件的制作。圍堰的分節高度即塊件高度應根據吊裝能力及使板材下料盡量減少浪費的要求確定。3.2 鋼圍堰施工的一般工序沿滑道下水的方法是從圍堰底節下開始鋪設滑道延至深水中，然后采用卷揚機牽引或千斤頂頂推的辦法使圍堰滑入水中而自浮。此方法的水下軌道可使用潛水員進行水下安裝。軌道入水長度要能保證圍堰前端滑塊在到達軌道盡頭前，圍堰前部已經自浮。采用浮吊吊裝方法的前提是有足夠吊裝能力的大型浮吊。在岸上制作的圍堰，如果在浮吊的起吊范圍內，則可由浮吊直接吊入水中，否則可設置滑軌，先使圍堰向水中方向滑到浮吊的起吊范圍內，再由浮吊起吊、入水。3.2.3 底節的就位（

13、2）底節浮運就位在水中浮運的底節，可采用兩種方式運至基礎位。一種方法是在岸邊先將圍船體系內，并使二者連接，使鋼圍堰處于穩定狀態中。然后將導向船、鋼圍堰整體位，并與錨碇系統連接，使導向船、鋼圍堰體系處于穩定狀態中。在水中浮運的底節，可采用兩種方式運至基礎位。另一種方法是先將導向船體系浮運至基礎位，并與錨碇系統連接，使導向船體系穩固。然后再將鋼圍堰底節浮運到導向船旁，接著在水流下游側采用牽引、頂推方式將鋼圍堰運進導向船內。3.2.4 鋼圍堰施工設施的布置（1）導向船體系的構造，導向船體系是鋼圍堰抵抗水流的依靠和下沉的導向，且是錨碇系統布置和施工作業的平臺。導向船體系可由兩艘大噸位鐵駁船及聯結梁構成

14、。聯結梁將兩船聯結成整體。聯結梁可由萬能桿件拼成。在導向船與圍堰之間設置導向架，使圍堰平面位置得到控制，但不限制圍堰的豎向下沉。導向架與圍堰之間的接觸面應使之盡量處于鋼圍堰的骨架位置上，且導向架上的接觸面構造應采用橡皮、軹木等軟性材料構成。導向船聯結梁一般在岸邊拼裝。在拼裝過程中，在兩導向船之間的聯結梁位置下布置臨時船體以作為萬能桿件梁體拼接、安裝的支承平臺。（2）吊裝設施的布置鋼圍堰的塊件拼接、堰壁混凝土澆筑、堰內清淤、封底混凝土澆筑等施工都離不開吊裝作業。由于吊裝工作頻繁，且幾乎貫穿鋼圍堰施工全過程；另由于浮吊吊裝費用高，且受導向船體系阻隔而使吊裝范圍受限，所以吊裝工作一般采用固定吊裝設備

15、完成。主要的吊裝設備為吊機。（3）導向船體系的受力分析導向船體系作為施工平臺，要承受各種施工荷載的作用。在導向船體系中，船體一般直接承受荷載。對于船體受局部荷載作用的情況，通過采取增加支承接觸面、設置分布梁等處理措施，使船體受力在結構的容許范圍內。對于船體整體縱向受力的情況，由于一般采用大噸位、大長度和大自重的船體，其容許承受的荷載噸位一般大于基礎施工中出現的要承受的荷載噸位。而且，各種情況所造成的彎矩應力相對于船體截面的承受能力，一般小的多。所以這種情況的船體受力和穩定狀況都是安全的，一般只作驗算，而不需要采取處理措施。即使通過驗算發現船體受力或穩定狀況不安全，也只是采取調整施工方案、對施工

16、荷載加以限制的措施予以解決。對于船體整體橫向受力的情況，在船體所受應力方面，如前分析，因為有足夠的范圍可以分布，所以只要對作用荷載的傳力分布得當，不管是拉、壓荷載，還是彎矩荷載，船體結構總是能滿足要求的。對于橫向穩定情況，由于船體自身抵抗傾覆的能力非常有限，故只能依靠導向船體系的整體抗傾覆性能。因此，聯結梁結構的作用很關鍵。該結構通過傳遞應力而將兩個單獨的船體聯成整體，從而大大增強了船體橫向穩定性。為此，要對聯結梁結構進行受力分析計算。3.2.5 鋼圍堰錨定系統的布設鋼圍堰的錨定系統是為了使鋼圍堰及其施工平臺在鋼圍堰著床前，能在水流中抵抗水流沖擊力而布設的。（1）錨定系統構造：導向船夾鋼圍堰體

17、系；定位船主錨；定位船側錨；定位船拉導向船拉纜；定位船拉鋼圍堰拉纜；導向船側錨；導向船尾錨；錨纜；錨碇系統的水中錨體一般可采用兩種形式：一種是鋼筋混凝土蛙式錨，一種是船只所使用的較大噸位的鐵錨。3.2 鋼圍堰施工的一般工序3.2.5 鋼圍堰錨定系統的布設（2）錨定系統的布置對錨碇系統最基本的要求是：有足夠的能力抵抗水流、風力等因素對鋼圍堰的不利作用，保證鋼圍堰系統在水中的穩定；不影響通航；不影響施工作業。另外，錨碇系應滿足布置合理、簡捷、費用節省、操作方便等各種要求。（3）錨定系統布置的實施分批、分階段拋設錨體、掛設拉纜。以浮吊、拖輪、工作船、卷揚機為工具布設錨碇系統。合理收緊錨纜。定位船自泊

18、定位必要數量主錨、定位船側錨、導向船側、尾錨的拋設導向船、鋼圍堰浮運就位，并掛、收必要數量的拉纜及已拋錨體的錨纜第一階段其他錨體、拉纜布設用卷揚機收錨，并進行主、尾錨的對拉試驗。通過收錨調整錨碇系統受力狀態，保證受力均勻視情況布設第二階段錨體和拉纜。3.2.6 鋼圍堰的拼接及下沉方式：邊拼接邊下沉（1）塊件的運輸和吊裝（2）塊件的拼接（3）圍堰在水中的下沉3.2.7 圍堰的著床鋼圍堰著床的關鍵要求是控制鋼圍堰平面位置和垂直度的準確，以及控制鋼圍堰安全狀態。由于圍堰在覆蓋層中的糾偏難度較大，故要求圍堰著床定位準確。（1）定位調整（2）鋼圍堰安全狀態控制鋼圍堰不安全性體現在兩個方面：一是未掌握水深

19、變化情況及鋼圍堰將在覆蓋層中的下沉情況導致鋼圍堰頂沒入水中；二是床面高低不平造成鋼圍堰傾斜及偏位。3.2.8 圍堰內的吹砂清淤吹砂清淤是用大功率空壓機分別為23根導管提供氣舉力。導管以吊機、浮吊吊動，伸入水中進行吹砂清淤施工。堰內覆蓋土層經由導管被吸出至堰外。3.2.9 圍堰堰壁混凝土的澆筑堰壁混凝土是鋼圍堰結構的一部分，一般設置在從刃腳至承臺面的全堰壁范圍內。因為承臺面以上圍堰需要切割，所以承臺面以上不澆筑堰壁混凝土。堰壁混凝土可增強圍堰堰壁抵抗水頭差的能力。鋼圍堰在土中下沉過程中，利用堰壁混凝土增加其自重，以增強圍堰的下沉能力。3.2.10 圍堰的著、嵌巖圍堰在砂類土層中下沉是比較容易的，

20、但在接近于巖層的土層中下沉是比較困難的，因為這一類土層往往穩定性好、強度高。為滿足鋼圍堰著、嵌巖的需要，要清除圍堰內刃腳斜板下的較堅固土層和巖石。刃腳下土、巖體被清除后，圍堰就能下沉著、嵌巖。圍堰著、嵌巖在刃腳達到要求的高程后，圍堰的下沉施工就完成了。圍堰的著、嵌巖施工，可采用專用設備在刃腳下以高壓射水方式射水，以清除刃腳斜板下的土層和巖石。也可采用鉆機掃除的方式清除土、巖體，即在圍堰頂提前安裝基樁、封底等基礎施工所用平臺，利用平臺安裝鉆機，以鉆機沿圍堰刃腳內周邊鉆孔。通過鉆機鉆頭的擴孔，可將圍堰刃腫下土、巖體清除。另外，還可采用在刃腳下爆破的方法除土和巖體。爆破施工應以專業隊伍為主進行。3.

21、2.11 鋼圍堰的清基鋼圍堰下沉到所要求的深度后，在澆筑封底混凝土前，必須將堰內堅固土層以上松散土體清除出圍堰，使封底混凝土澆筑在堅固的地基上，并使混凝土中不會摻人泥土，從而保證封底混凝土達到所要求的質量。清基仍利用吹砂清淤導管進行，通過清基將堰內松散土體清除到堰外。在清基過程中，必要時，應先采用高壓射水等破除方式使土體變得松散，使清基工作進行得更徹底。3.2 鋼圍堰施工的一般工序3.2.12 鋼圍堰封底混凝土的澆筑在著、嵌巖、堰頂鉆孔平臺搭設、鉆孔鋼護筒下放、清基等工作完成后，鋼圍堰的施工則需進行堰內封底混凝土澆筑這一工序的施工。根據鋼圍堰水下封底混凝土澆筑施工的特點，封底施工的難點和重點在

22、于保證封底結構具有良好的連續性、整體性。為了達到使封底結構具有良好的連續性、整體性的目的，封底施工必須達到下列要求：（1）封底混凝土在滿足設計強度及水化熱控制要求的前提下，應具有良好的和易性，及以泵輸送時的流動性、可泵性，其緩凝時間應盡量延長。（2）確保壓水成功。（3）根據混凝土的流動性能，通過數量、位置均合理的導管布置，通過各根導管澆筑時機的合理選擇、澆筑量的合理分配，使堰內混凝土均勻上升，避免因局部堆積過高的坍塌滾動而產生混凝土離析。（4）保證混凝土的連續足量供應，盡量加快澆筑速度，縮短澆筑時間，防止導管卡管、脫空而造成不得已的二次壓水情況，從而保證封底混凝土連續一次澆筑成功。3.2.13

23、 鋼圍堰的抽水鋼圍堰水下封底施工完成后，進行基樁成樁施工?；鶚妒┕ね瓿珊?，應在較低水位狀態下在堰內抽水，抽至承臺底面以下一定高度，以便為此后的承臺施工創造條件。抽水可采用抽水設備完成。3.2.14 鋼圍堰的切割及回收當索塔或墩身施工出水面后，可將承臺面以上的鋼圍堰拆除。拆除采用在堰內水下切割的方法，分塊切割完成。切割好的塊件可以利用浮吊分塊逐塊地吊出水面，使切割的圍堰得以回收。第四節 某異型鋼圍堰設計實例4.1 工程概況某大橋主橋結構為五跨預應力混凝土連續箱梁，跨徑布置為90.5m+3138.Om+90.5m，全長595.5m。主梁箱梁采用單箱單室，箱梁全寬為13.5m。4個主墩均采用鋼筋混凝

24、土實體墩，墩身采用上下行分離式，墩身截面尺寸橫橋向6m，順橋向4.585.OOm。承臺為整體式，承臺形狀六邊形，長為29.5m，寬為12.6m，厚度為4m。每個承臺下設16根2.Om鉆孔灌注樁，樁長分別為70m和75m，鉆孔灌注樁按梅花形布置。3537號墩位于流水影響區，這三個墩設破冰體。35、36號墩承臺采用鋼圍堰施工，施工時最高水位11.65m，江底主要為細砂、粗砂。根據承臺的形狀和水文情況，采用異型鋼圍堰進行承臺施工。圍堰設計水深為13m，入土深度為3.5m，最大的抽水高差為16.5m。4.2 鋼圍堰設計大橋35、36號墩承臺處最高施工水位為11.65m。鋼圍堰為雙壁雙圓組合型，雙壁間設

25、加強圈23道，中間設支撐桁架23道，與加強圈相對應，加強圈間設加固角鋼。（1）壁板及水平加強圈圍堰身由內外兩層壁板組成，均采用5mm厚的鋼板。壁板豎向用63mm63mm5mm角鋼作加勁肋，內外壁板上每隔0.52.Om設一道水平加強圈，共設23道。同一水平面上的內外加強圈間以角鋼相連，形成水平環形桁架，使內外井壁組合成整體。內外壁板間距為1.2m。（2）隔艙在內外壁板間設豎向隔艙板，在平面上把鋼殼分成28個不相通的艙。隔艙板采用5mm厚鋼板，隔艙板布置水平角鋼加勁肋。設置隔艙板的目的：便于圍堰在水中懸浮期間向艙內灌水，保證下沉時圍堰的穩定，以及沉落至河床時能分艙灌水或灌注混凝土，以適應河床面的高差和調整圍堰的傾斜度。（3）刃腳35號墩雙壁鋼圍堰需通過3.5m覆蓋層，刃腳尖部受力情況較為復雜，即在入土過程中受到向外的撓曲作用；下沉就位后，在各種工況中會受到向內的撓曲作用，故應予以加強。在鋼圍堰刃腳刃尖部分1.9m高度范圍內，內外壁板加厚至8mm，且用C55細石混凝土將刃尖填實。（4）水平支撐本鋼圍堰形狀為雙圓組合形，其結構受力情況與圓形鋼圍堰有很大差別，圍堰在水壓力作用下會產生