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[摘要]达成铁路扩能改造工程流江河3号双线特大桥5#、6#墩水深6～12m，基岩裸露，地质复杂，地形起伏大，河床表面最大高差达8m。结合深水桥梁基础大直径双壁钢围堰施工，介绍双壁钢围堰的设计、制作、浮运、下沉、钢管桩找平支腿支撑、封底混凝土补平河床等关键施工技术。
[关键词]裸露基岩；双壁钢围堰；支腿；施工技术
[abstract] presents a railway reconstruction project rivers flow 3 double super major bridge # 5, 6 # pier water depth from 6 to 12 m, bedrock bare, geological complex, rolling terrain, river plate surface elevation biggest up to 8 m. Combined with the bridge foundation deep water double-wall steel cofferdams of the construction of large diameter, introduce double-wall steel cofferdams of the design, production, floating transportation, sinking, steel pipe pile make level a leg support, bottom sealing concrete flat bed for such key construction technology.
[key words] bare rock; Double-wall steel cofferdams; A leg; Construction technology
中圖分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
达成铁路扩能改造工程流江河3号双线特大桥位于四川省南充市境内，桥梁跨越梯级水电站流江河上游，水深6～12m，河宽130m。5#、6#墩设计为低桩承台，结构尺寸7.5×13.0m，采用钻孔桩基础，桩径150cm。桩位处河床表层为强风化泥岩，基岩裸露，无任何覆盖层。承台尺寸范围内地形起伏大，地质复杂，河床表面最大高差约8m，局部有孤石或深坑（槽），且河床裂隙发育。采用大直径双壁钢围堰法施工，钢围堰范围内河床落差采用钢管桩找平支腿支撑，封底混凝土补平河床。
2、双壁钢围堰设计
2.1设计思路
（1）为节省钢材，结构受力好，选用圆形双层薄壁钢围堰，无需内支撑，对围堰内钻孔桩、承台、墩身施工干扰小。
（2）双壁钢围堰的抗浮设计按照桩基部分无浮力计算，钻孔桩钢护筒加焊螺纹钢筋参与抗浮来考虑。
（3）采用在钢围堰侧臂上加焊钢管桩找平支腿支撑，封底混凝土补平河床的方法解决基岩裸露、河床落差大的问题。
2.2双壁钢围堰结构形式
采用圆形双壁钢结构，围堰高度设计为常水位水面高1.5m，直径较承台结构尺寸对角线每侧大50cm设计。壁间厚度80cm,内外壁钢板厚度为3mm,主龙骨采用∠75×75×8、∠63×8角钢，平面分四块（块间用6mm厚钢板设置隔仓板），分节预制高度4m，单块围堰吊装重量约25吨。详见附图1。
3、双壁钢围堰施工工艺
3.1施工工序
⑴在岸边加工厂加工各分块钢围堰；⑵钢围堰运至河岸边栈桥上；⑶拼装第一节双壁钢围堰，整体吊装下水；⑷利用浮吊拼装顶节钢围堰，整体浮运就位；⑸双壁内灌水下沉至河床基岩最高点（围堰搁浅）；⑹下沉侧臂钢管桩，与围堰侧臂焊接成整体；⑺侧臂钢管桩开孔（在围堰底部标高处），安装支撑钢轴并固定；⑻水下焊接钢板（简易模板），检查封堵情况；⑼清理围堰基底，确保封底混凝土与河床面粘结良好，防止渗水；⑽灌注封底混凝土；⑾安装水上作业平台、钢护筒及护筒导向架，进行最后1m封底混凝土灌注。⑿钻孔桩施工；⒀抽干围堰内的水，凿除承台范围内的封底混凝土（及部分河床岩石），直至开挖到设计承台底标高；⒁拆除钻孔桩钢护筒；⒂钻孔桩成桩检测合格⒃立模浇筑承台混凝土;⒄墩身混凝土浇筑；⒅拆除钢围堰。
3.2主要工序的施工工艺
（1）双壁钢围堰加工
钢围堰在岸边加工厂进行加工与局部拼装，按照设计要求进行分段分节加工。围堰总体高度根据各墩位处河床以及水面高程确定，为全焊水密结构。
（2）双壁钢围堰拼装与浮运
钢围堰的拼装在岸边加工厂进行，利用陆上吊车逐块起吊并焊接拼装。先用汽车吊拼装第一节围堰，检验合格后利用汽车吊和浮吊共同起吊下水，顶上各节直接利用浮吊分块对称拼接完成。
钢围堰浮运主要利用自身的浮力，通过牵引拖船施加拉力浮运至桩位处，经测量定位后下锚固定。
（3）钢围堰灌水下沉落底
围堰就位后，采用大功率抽水机分别往围堰四个仓内灌水使其下沉至河床，同时安排潜水员进行水下作业检验钢围堰的着床情况，必要时采取措施进行清基或封堵，确保围堰的就位稳定与施工安全。
（4）钢围堰侧臂找平支腿加工与安装
为满足钢围堰就位后整体稳定性及承载需求，在钢围堰内外壁焊接φ325mm钢套管，钢围堰就位后穿φ300mm钢管并下沉至河床面，并将内外钢管焊接成整体，钢管环向间距3.0m。具体见附图2。
（5）封底混凝土施工：
四周侧臂钢管就位焊接牢固后，在钢管内侧焊接厚度3mm的钢板，局部凹槽部位采用砂袋进行封堵。考虑钢管桩支腿的强度、稳定性以及焊接钢板的强度问题，避免混凝土侧压力过大造成结构损坏，每次封底厚度不大于1m，待混凝土初凝之后再继续浇筑。分层浇注封底混凝土至承台底1m处，安装作业平台、钢护筒、护筒导向架后进行最后一次封底，直至设计承台底标高。
4、双壁钢围堰在浮运阶段的力学检算
钢围堰壁内为空心，围堰下水后，利用其自身浮力悬浮在水面上，其受力如图3所示，围堰壁内水面以下受水的均布压力，内外壁上的压强为P＝ρgh＝1.66×104Pa
图3围堰结构示意图
⑴N4计算：
杆件N4受两侧钢板的水压力，如右图：
压力F＝PS＝1.66×104×1×0.88＝14.6KN
计算模型如右图：ｑ＝F/L=14.6/1＝14.6KN/m
将以上结果输入SAP2000得，跨中弯矩为：
W＝1.825KN/m
跨中处应力（满足要求）
支座反力RA=7.3KN
⑵横肋计算：
双壁钢围堰为圆形结构，横肋各截面仅受压力，不受剪力，满足受力要求。
⑶N5龙骨计算：
钢围堰内N5杆件受力可为简化为一桁架，B节点处受力如下图：
F＝Ps=1.66×104×1.76×1＝27.6KN
AB、BC杆件为∠75×75×8角钢，AC杆件为∠63×63×6角钢。
将以上受力模型输入SAP2000计算可得桁架受力如图：
由以上计算结果可知，AC杆件受拉力，AB、BC杆所受相同压力，故需对此二根杆件进行检算。
①AC杆：
最大正应力
此杆件只受拉力，为二力杆件，无需检算其他项目。
②AB杆：此杆为受压杆件，需检算稳定性。
⑴组合截面的性质计算
⑵稳定性检算
自由长度：面内：lx＝0.8l0＝0.8*116＝92.8cm，面外：ly＝l0＝116cm
①对x轴压弯稳定性检算
自由长度lx=92.8cm查表得：
故得：
②对y轴压弯稳定性检算
自由长度ly=116cm查表得：
故得：
5、结束语
本工程在特殊地质条件下深水钢围堰设计上进行了有效地探索和尝试，采用了在双壁钢围堰侧臂上利用钢管桩找平支腿支撑钢围堰，并且采用封底混凝土补平河床的方法，有效地解决了钢围堰的稳定平衡问题，确保了水上围堰施工的安全、质量，取得了预期的效果，为高落差、裸露基岩上桥梁深水基础施工提供了宝贵经验。
参考文献
（1）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）人民交通出版社
（2）《桥梁施工工程师手册》（第二版）人民交通出版社
（3）《桥梁深水基础》（2003）人民交通出版社
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
[关键词]裸露基岩；双壁钢围堰；支腿；施工技术
[abstract] presents a railway reconstruction project rivers flow 3 double super major bridge # 5, 6 # pier water depth from 6 to 12 m, bedrock bare, geological complex, rolling terrain, river plate surface elevation biggest up to 8 m. Combined with the bridge foundation deep water double-wall steel cofferdams of the construction of large diameter, introduce double-wall steel cofferdams of the design, production, floating transportation, sinking, steel pipe pile make level a leg support, bottom sealing concrete flat bed for such key construction technology.
[key words] bare rock; Double-wall steel cofferdams; A leg; Construction technology
中圖分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
1、工程概况
达成铁路扩能改造工程流江河3号双线特大桥位于四川省南充市境内，桥梁跨越梯级水电站流江河上游，水深6～12m，河宽130m。5#、6#墩设计为低桩承台，结构尺寸7.5×13.0m，采用钻孔桩基础，桩径150cm。桩位处河床表层为强风化泥岩，基岩裸露，无任何覆盖层。承台尺寸范围内地形起伏大，地质复杂，河床表面最大高差约8m，局部有孤石或深坑（槽），且河床裂隙发育。采用大直径双壁钢围堰法施工，钢围堰范围内河床落差采用钢管桩找平支腿支撑，封底混凝土补平河床。
2、双壁钢围堰设计
2.1设计思路
（1）为节省钢材，结构受力好，选用圆形双层薄壁钢围堰，无需内支撑，对围堰内钻孔桩、承台、墩身施工干扰小。
（2）双壁钢围堰的抗浮设计按照桩基部分无浮力计算，钻孔桩钢护筒加焊螺纹钢筋参与抗浮来考虑。
（3）采用在钢围堰侧臂上加焊钢管桩找平支腿支撑，封底混凝土补平河床的方法解决基岩裸露、河床落差大的问题。
2.2双壁钢围堰结构形式
采用圆形双壁钢结构，围堰高度设计为常水位水面高1.5m，直径较承台结构尺寸对角线每侧大50cm设计。壁间厚度80cm,内外壁钢板厚度为3mm,主龙骨采用∠75×75×8、∠63×8角钢，平面分四块（块间用6mm厚钢板设置隔仓板），分节预制高度4m，单块围堰吊装重量约25吨。详见附图1。
3、双壁钢围堰施工工艺
3.1施工工序
⑴在岸边加工厂加工各分块钢围堰；⑵钢围堰运至河岸边栈桥上；⑶拼装第一节双壁钢围堰，整体吊装下水；⑷利用浮吊拼装顶节钢围堰，整体浮运就位；⑸双壁内灌水下沉至河床基岩最高点（围堰搁浅）；⑹下沉侧臂钢管桩，与围堰侧臂焊接成整体；⑺侧臂钢管桩开孔（在围堰底部标高处），安装支撑钢轴并固定；⑻水下焊接钢板（简易模板），检查封堵情况；⑼清理围堰基底，确保封底混凝土与河床面粘结良好，防止渗水；⑽灌注封底混凝土；⑾安装水上作业平台、钢护筒及护筒导向架，进行最后1m封底混凝土灌注。⑿钻孔桩施工；⒀抽干围堰内的水，凿除承台范围内的封底混凝土（及部分河床岩石），直至开挖到设计承台底标高；⒁拆除钻孔桩钢护筒；⒂钻孔桩成桩检测合格⒃立模浇筑承台混凝土;⒄墩身混凝土浇筑；⒅拆除钢围堰。
3.2主要工序的施工工艺
（1）双壁钢围堰加工
钢围堰在岸边加工厂进行加工与局部拼装，按照设计要求进行分段分节加工。围堰总体高度根据各墩位处河床以及水面高程确定，为全焊水密结构。
（2）双壁钢围堰拼装与浮运
钢围堰的拼装在岸边加工厂进行，利用陆上吊车逐块起吊并焊接拼装。先用汽车吊拼装第一节围堰，检验合格后利用汽车吊和浮吊共同起吊下水，顶上各节直接利用浮吊分块对称拼接完成。
钢围堰浮运主要利用自身的浮力，通过牵引拖船施加拉力浮运至桩位处，经测量定位后下锚固定。
（3）钢围堰灌水下沉落底
围堰就位后，采用大功率抽水机分别往围堰四个仓内灌水使其下沉至河床，同时安排潜水员进行水下作业检验钢围堰的着床情况，必要时采取措施进行清基或封堵，确保围堰的就位稳定与施工安全。
（4）钢围堰侧臂找平支腿加工与安装
为满足钢围堰就位后整体稳定性及承载需求，在钢围堰内外壁焊接φ325mm钢套管，钢围堰就位后穿φ300mm钢管并下沉至河床面，并将内外钢管焊接成整体，钢管环向间距3.0m。具体见附图2。
（5）封底混凝土施工：
四周侧臂钢管就位焊接牢固后，在钢管内侧焊接厚度3mm的钢板，局部凹槽部位采用砂袋进行封堵。考虑钢管桩支腿的强度、稳定性以及焊接钢板的强度问题，避免混凝土侧压力过大造成结构损坏，每次封底厚度不大于1m，待混凝土初凝之后再继续浇筑。分层浇注封底混凝土至承台底1m处，安装作业平台、钢护筒、护筒导向架后进行最后一次封底，直至设计承台底标高。
4、双壁钢围堰在浮运阶段的力学检算
钢围堰壁内为空心，围堰下水后，利用其自身浮力悬浮在水面上，其受力如图3所示，围堰壁内水面以下受水的均布压力，内外壁上的压强为P＝ρgh＝1.66×104Pa
图3围堰结构示意图
⑴N4计算：
杆件N4受两侧钢板的水压力，如右图：
压力F＝PS＝1.66×104×1×0.88＝14.6KN
计算模型如右图：ｑ＝F/L=14.6/1＝14.6KN/m
将以上结果输入SAP2000得，跨中弯矩为：
W＝1.825KN/m
跨中处应力（满足要求）
支座反力RA=7.3KN
⑵横肋计算：
双壁钢围堰为圆形结构，横肋各截面仅受压力，不受剪力，满足受力要求。
⑶N5龙骨计算：
钢围堰内N5杆件受力可为简化为一桁架，B节点处受力如下图：
F＝Ps=1.66×104×1.76×1＝27.6KN
AB、BC杆件为∠75×75×8角钢，AC杆件为∠63×63×6角钢。
将以上受力模型输入SAP2000计算可得桁架受力如图：
由以上计算结果可知，AC杆件受拉力，AB、BC杆所受相同压力，故需对此二根杆件进行检算。
①AC杆：
最大正应力
此杆件只受拉力，为二力杆件，无需检算其他项目。
②AB杆：此杆为受压杆件，需检算稳定性。
⑴组合截面的性质计算
⑵稳定性检算
自由长度：面内：lx＝0.8l0＝0.8*116＝92.8cm，面外：ly＝l0＝116cm
①对x轴压弯稳定性检算
自由长度lx=92.8cm查表得：
故得：
②对y轴压弯稳定性检算
自由长度ly=116cm查表得：
故得：
5、结束语
本工程在特殊地质条件下深水钢围堰设计上进行了有效地探索和尝试，采用了在双壁钢围堰侧臂上利用钢管桩找平支腿支撑钢围堰，并且采用封底混凝土补平河床的方法，有效地解决了钢围堰的稳定平衡问题，确保了水上围堰施工的安全、质量，取得了预期的效果，为高落差、裸露基岩上桥梁深水基础施工提供了宝贵经验。
参考文献
（1）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）人民交通出版社
（2）《桥梁施工工程师手册》（第二版）人民交通出版社
（3）《桥梁深水基础》（2003）人民交通出版社
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。