钢套箱围堰

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钢套箱围堰
近年来，由于钢材价格的下降，以及钢结构加工、运输、下沉方便等方面的优越性，钢套箱围堰越来越广泛地应用于大型深水桥梁的基础施工中。
1．结构形式和特点
钢套箱围堰按形状可分为矩形（圆端形）和圆形，其中每种围堰又有单壁、双壁以及单双壁组合式钢围堰。
圆形围堰，由于在水压力作用下，只产生环向轴力，可不设内支撑，因此能够提供足够的施工空间，另外，由于其截面可以导流，因此抗水流能力强，它适用于流速较大的深水河流的低桩承台的施工中。但是，由于承台尺寸一般为矩形，因此，其封底的截面积较大，封底混凝土的量较大。
矩形或圆端形围堰，可按承台的尺寸形状设计，减少了围堰钢壁的用钢量以及封底混凝土的用量。但是由于该围堰需加设内支撑，给后续工程的施工带来诸多不便。另外，其抗水流冲击能力和整体性较差，不宜在流速较大的河流中使用。
单、双壁的构造主要是考虑钢围堰下沉的需要而设计，由于钢围堰重量轻，在需要人土较深的情况下仅靠自重难以下沉，需灌注配重混凝土，因此必须设置双壁结构；如果下沉较浅，借自重可以下沉，可设计为单壁结构；如在满足下沉需要的前提下，又要节省材料，可设计成单、双壁组合式结构。
钢围堰结构形式的确定受多种因素的制约，如水文、地质、起重设备等。平面形状的确定主要受承台平面尺寸的影响以及水深的影响。我们曾做过比较，当承台的平面尺寸长宽比小于1．5时，采用圆形围堰更为合理，但水深大于15m的情况下，若采用矩形围堰，需加设多层内支撑，施工空间难以保证，同时也大大增加了钢材的用量，此时采用圆形围堰更为合理。
2．施工工艺及施工要点
（1）施工工艺流程（图5）

（2）施工要点
a．围堰的加工
为运输方便，一般选择船运比较方便的工厂进行加工。为减少墩位处拼装工作量，一般根据现场起重能力分节在工厂加
工。其加工顺序为，先分单元在胎具上加工成型，然后在浮体上组拼。矩形围堰由于较轻，一般是分块加工，一次拼装成型。
b．围堰的浮运
围堰的浮运根据下沉的设备情况而定，如果采用大型浮吊下沉，可用平驳进行浮运；如果采用组拼的龙门浮吊下沉，可直
接用浮吊进行浮运。
c.围堰的下沉
矩形围堰由于重量较轻，可一次拼装到位，因此，精确定位后，可一次放置于河床上。而双壁或单、双壁组合式围堰由于体积大，需在水中边下沉边接高。其作业步骤为：将第一节放入水中定位，利用双壁所产生的浮力自浮于水中，然后接高第二节，灌水或混凝土下沉，再继续接高下一节，直至围堰全高。在围堰上搭设吸泥平台，布置吸泥机进行下沉。围堰设计时，双壁间应设隔仓，灌注时应分仓对称进行，以防钢围堰的偏移。
d．封底混凝土的施工
钢围堰沉至设计标高，灌注封底混凝土之前，要求潜水员用高压水枪进行清理，整平河床面，同时，为了保证封底混凝土与桩身、箱壁的良好结合，达到止水效果，潜水员应用高压水枪将桩身和箱壁上附着的泥浆冲洗干净。
封底混凝土的施工采用垂直导管法。水下混凝土靠自身流动性向四周摊开。导管一般采用φ300mm无缝管，顶部设漏斗，导管数量根据钢围堰内净空面积确定。对于矩形钢围堰由于封底混凝土数量巨大，可分成几个仓，分次灌注封底混凝土。混凝土一般由岸上拌合站或大型拌合船供应，泵送至浇注位置。
3．应用实例
双壁钢围堰1993年已成功运用于京九线泰和赣江桥4号墩的施工中，该围堰为拼装式矩形围堰，此不赘述。现将新长线长江轮渡北栈桥的应用情况作一介绍。
该桥1号～6号墩高潮位时水深在6～10m之间，加之承台的入上深度以及封底高度，水头差均在12～21m之间。根据承台的尺寸以及水位情况，我们对2号～6号墩钢围堰采用圆形和矩形分别进行了设计比较，这些承台平面尺寸均为5.4m *8m，水头高度均在12m左右，在能满足承台墩身的施工条件下，采用矩形钢套箱围堰施工，封底混凝土量小，钢材用量少，围堰加工简单，因此，2号～6号墩选用了单壁矩形钢围堰，其结构见图6。

1号墩承台尺寸最大，为12.4m * 7.6m其水头差达21m，桥墩轮廊尺寸为9.4m *5m，且构造复杂，采用矩形围堰，内支撑较多，不能满足墩身施工空间要求。而采用圆形钢围堰，可不设内支撑，可为承台、墩身的施工提供较大的空间，另外，该墩位于深水区，流速大，采用圆形截面也更为有利，考虑到下沉配重需要以及最大限度地节省材料，五号墩采用了单双壁组合式钢围堰，其结构见图7。为平衡壁间混凝土的灌注，共设8个隔仓。

该桥由于有大型浮吊配合施工，因此其下沉方法为：矩形围堰一次拼装下沉；圆形围堰按单双壁分两次接高下沉。