复杂地形条件下双壁钢围堰的定位与着床技术
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复杂地形条件下双壁钢围堰的定位与着床技术
李晓维
摘要：结合黔桂铁路扩能改造工程QG3标东江大桥3#墩双壁钢围堰定位与着床的工程实例，主要阐述了高低刃脚配合插板技术使双壁钢围堰在河床覆盖层薄、地形高差起伏较大等复杂条件下顺利稳固着床的问题，可为类似工程提供借鉴。
关键词：复杂地形 双壁 钢围堰 定位 着床 技术
1、工程概况
黔桂铁路扩能改造工程QG3标东江大桥位于广西河池市东江镇那阳村旁，跨越环江。东江大桥全长208.07米；上部为6×32m预应力混凝土梁；下部结构基础为Ø1.25m钻孔灌注桩，承台设计为7.9m（长）×6.1m（宽）×2.0m（高）矩形钢筋混凝土结构； 其中3#、4#墩位于环江中，水深平均12m，覆盖层厚仅10～20cm，河床地形复杂（高差3米以上），呈凹凸不平状，地质为白云质灰岩。根据测量的数据和河床地形探测仪测量的结果，3#墩处河床地形（如图1所示）：
2、方案设计
由于水下爆破费用很高，且周边环境不允许爆破，所以采用高低刃脚配合插板的方案，但沿双壁钢围堰内侧的部分标高已接近承台底面的标高（承台底面的标高为168.05m），局部封底砼的厚度无法保证。所以在双壁钢围堰内承台外侧部分，灌注封底砼之前，安装一块模板并与钢围堰内侧相连，使模板与双壁钢围堰内壁间隔一个隔舱（如图2所示），以保证其封底砼的厚度。 图2 双壁钢围堰混凝土分隔舱图
根据河床地形情况采用插板配合高低刃脚方案的要求是：低刃脚设在河床地形最高段（此处河床地形标高高于设计标准刃脚底标高，故采用低刃脚）；高刃脚设在河床地形最低段（此处河床地形标低于设计标准刃脚底标高，故采用高刃脚）。根据实测河床地形，低刃脚设在3#墩下游方向河床地形最高段（见图1）。插板高度根据河床地形标高距设计刃脚底标高进行设计，插板设竖向加劲肋，竖向加劲肋从刃脚底面延伸至插板底面。当钢围堰插板部分高度大于1.26米时，竖向加劲肋增设竖向桁架（如图3所示）。插板材料为6mm钢板，与钢围堰内壁的刃脚底面焊接，搭接长度20cm。钢围堰的插板展开后（如图4 按平面图的顺时针方向展开）。
3、双壁钢围堰的定位、着床
3.1机具准备
双壁钢围堰的着床是依靠向各舱内灌水压重下沉的，双壁钢围堰在即将着落河床前快速地补水下沉，后期刃脚着床后则采用灌水的方法使双壁钢围堰稳定，因此必须要有足够数量的水泵向舱内加水。采用8台每台30m3/h的水泵向舱内灌水，水泵和舱室分别编号以便操作。
3.2定位
通过浮运龙门船四角的锚绳使双壁钢围堰稳定垂直地浮运至墩位处，然后用全站仪进行精确测量，控制方向和角度，利用龙门船的四角锚绳使双壁钢围堰精确就位，并稳定于墩位中心。
3.3悬浮状态下的接高下沉
底节双壁钢围堰起吊下水后、迅速在围堰内对称注水使之保持垂直状态下沉，然后按单元编号对称拼装接高，注水下沉，拼装接高作业交替进行施工。但围堰拼装注水下沉过程中，围堰内外水头差、相邻单元体水头差、空腹钢围堰水头差等必须满足设计要求规定。
随钢围堰接高和围堰内注水压重下沉交替作业，围堰上层拉缆亦需随之拆除、安装交替倒换上移，并随围堰入水深度增加随时调整拉缆受力状态，使围堰保持垂直。
3.4精确定位及着床
双壁钢围堰的定位、着床是施工中重要而关键的工序。钢围堰定位与流速、水位、河床平整等因素有关，是一项细致的工作。采用高低刃脚配合插板技术，其着床的位置是固定的，但对着床精度的要求更高，根据河床的实测数据和实际情况，做出正确设计，使高低刃脚与河床面地形相吻合（如图4、图5所示），才能保证钢围堰顺利地着床到设计的位置。 图5 双壁钢围堰底节高低刃脚及插板图
双壁钢围堰的着床实际是钢围堰由悬浮状态变为相对的稳定状态，是通过向围堰双壁内快速大量的灌水压重的办法来实现的。首先灌水调平双壁钢围堰，使双壁钢围堰处于设计位置上；其次向各舱内均匀注水，使围堰逐渐下沉，并且不断地测量双壁钢围堰中心位置和高差，测刃脚插板标高，待刃脚插板距河床最小距离为0.3～0.5m时，停止灌水，再用水头整平围堰，调整围堰的中心位置；当符合规范的要求后，在钢围堰双壁间隔舱内同时注水使其迅速下沉，同时测量，以确定双壁钢围堰的着床位置，注水时应向先着床部位进行偏注水，调平后再整体注水，注水时应特别注意使钢围堰各舱内水头差及舱内外水头差不能超过设计允许值。
双壁钢围堰下沉完毕后，由潜水员用砂袋封堵双壁钢围堰刃脚插板下的缝隙以免封底混凝土流出。双壁钢围堰刃脚插板与河床岩面的缝隙最大11cm，双壁钢围堰与河床接触面全环内外均采用砂袋堵塞，使双壁钢围堰内部密封，河床面基本无覆盖层，无须进行吸泥清基。定位完成后，对双壁钢围堰平面位置精度用全站仪进行检查，横向偏差9cm，纵向偏差7cm，垂直度偏差4cm，施工精度符合要求。
4、施工注意事项
4.1围堰下沉前对墩位处的河床再次进行全面的测量，根据测量情况，再一次确认岩面处的河床标高；
4.2 围堰入水定位时，应不断测量测围堰平面位置和围堰各点的标高，以防围堰倾斜；
4.3围堰刃脚接近河床面附近时，必须加强对墩位处河床面的测量，及时掌握墩位河床面的冲刷及水位情况，以便选择围堰落河床的时机；
4.4围堰着床工作尽量安排在水位低、流速小的时间段进行；
4.5 围堰到达岩面，经测量确认位置偏差在规范允许范围之内后，由潜水员下水对钢围堰刃脚四周及围堰底面进行触摸，做好记录。而后根据触摸结果及测深记录确定护筒的下料长度。
5、结束语
高低刃脚配合插板技术的应用，使得双壁钢围堰在河床覆盖层较薄且河床地形高差起伏较大等复杂地质条件下成功使用，为拓展双壁钢围堰使用范围提供了新的思路。
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