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摘要：本文叙述了郧十汉江公路大桥基础在水深25.872m环境下的围堰施工方案的比选、设计、施工，对设计与施工中关键问题进行阐述。
关键词：深水；基础；钢围堰
Abstract: This paper describes the foundation's ten Hanjiang River Highway Bridge in the depth of 25.872m under the environment of the cofferdam construction scheme selection, design, construction, carries on the elaboration to the key problems in the design and construction.
Key words: deep； foundation; cofferdam;
中图分类号：TU74
1.工程概况
湖北省郧县（鄂豫省界）至十堰高速汉江公路大桥，跨越南水北调国家I级水源区（丹江口库区），桥梁长1031.1m，主桥为（128+238+128）m双塔单索面刚构斜拉组合桥。6#、7#主墩位于深水区。桩基为16根φ2.5m钻孔灌注桩，承台尺寸为20m×20m×5.5m（低桩承台），封底混凝土厚4米。其中7#主墩水深最深，为关键控制项目。
图1-1 郧十汉江公路大桥桥型图
2.施工方案比选
根据施工总体目标、质量安全风险、进度计划，结合现场施工实际，拟定3个比选方案，最后确定采用沉入式钢套箱围堰。
表2-1 汉江公路大桥主墩深水基础围堰方案比选
3.鋼围堰设计
3.1 结构设计
采用双壁钢围堰，主要包括四部分：壁板系统、内支撑系统、悬吊系统、定位系统。在现场钢结构加工厂分块加工，现场试拼，并进行水密性检验。
钢围堰高度：31.5m（顶面标高：+157.5m，底面标高+126.0m，入土深度4.128m）。围堰厚度：1.3m，内壁平面尺寸：长×宽=20.2m×20.2m（承台尺寸为20m×20m）
分节高度：4.0m+3.75m+3.75m+6.0m+6.0m+6.0m。
单块最大重量：22.5t
围檩和内支撑：4层，采用2I56型钢围檩+Φ1020×10、Φ820×10钢管内支撑
封底混凝土厚度：4.0m
图3-17#墩围堰总体构造图
3.2 主要结构受力
采用容许应力法，用Midas civil有限元分析软件对双壁钢围堰进行整体建模计算。双壁钢围堰中的面板、环板用板单元进行模拟；面板纵肋、壁板桁架采用梁单元模拟。
最不利工况：封底混凝土达到设计强度后围堰抽水阶段。
图3-2 面板应力图
图3-3环板应力图
表3-1 控制工况各杆件应力汇总表
由模型计算可知，钢围堰各杆件应力均满足要求，但水位标高超过150m时，如果正在抽水准备施工承台，需对围堰加固，在围堰箱体内封底砼以上加灌砼高度为4.0m。
3.3钢围堰下放施工工艺流程图
图3-4钢围堰施工流程图
4.承台施工
4.1围堰抽水及内支撑检查和加固
封底混凝土达到80%强度后，进行承台施工。抽水过程中，派专人观察钢围堰情况。当发现有变形时，及时加固，当封底有漏水时，立即停止抽水，检查漏水位置，然后采取水下注浆堵塞封底裂缝。
4.2钢管桩内抽砂，水下浇注管内封底混凝土
用空压机、泥浆泵，将钢管桩内的泥砂抽至承台以下4米。水下浇注管内的混凝土封底。
4.3 封底找平层施工
抽干水后，用空压机配合泥浆泵，将围堰内污泥清除干净。检测封底混凝土，对局部高于承台底设计标高的点进行凿除。对于低于承台的部位，凿毛后浇筑混凝土找平，如封底混凝土有渗浸现象时，凿引水沟引至集水坑，用水泵抽出。
4.4 割除钢护筒、钢管桩
割除高于封底部位的钢护筒、钢管桩，护筒切割时，要防止护筒突然张开，伤到施工人员，在施工过程中要采取保护措施。
4.5破桩头
桩头破除时注意对声测管的保护，管口用土工布塞住，防止杂物落入。桩头嵌入承台20cm。破完后的桩头，中间适当下凹，形成锅底状。
4.6主墩承台、塔座施工
项目部抢抓时机，在水位低于147m的情况下，一次性完成承台混凝土浇注。
承台采用C35钢筋混凝土，主筋接头采用直螺纹套筒连接，箍筋采用双面焊接。
布设5层冷却管。冷却水管为φ60×3mm钢管，上下层水平放置，走向相互垂直；水平管间距142cm，垂直管间距90cm，距离承台上、下表面80cm，距离承台侧面75cm。冷却水管每套管长274.1m，出水口和入水口集中布置、统一管理。
冷却管采用钢筋定位，测温线放入反扣角钢里，角钢与水平钢筋固定。
混凝土按规定厚度、顺序和方向浇筑，分层布料厚度不超过30cm。振捣密实，避免损坏冷却管。当混凝土覆盖冷却管后，开始通水养生。
4.7 承台温度控制
温度控制监测主要包括：表层覆盖保湿养生、冷却管通水散热、混凝土温度场测量、环境体系温度测量。温度测点的布置应具有代表性，做到既突出重点又兼顾全局。
温度监测包括：承台浇筑块温度场测量、大气温度测量。从仪器被埋入开始观测，前3天为水化热升温阶段，每2小时测1次；第4～7天为水化热降温阶段，每4小时测1次；第8～14天每12小时测1次；第15～28天每24小时测1次，总观测时间约30天。
每层冷却水管被砼覆盖后即可通水。浇筑至温峰前通最大水流量，尽量削减混凝土温峰；温峰过后，使用循环水进行降温，不定期补充冷却水控制进水温度，防止混凝土降温过快造成温度应力累积而开裂。温控养生完成后，用空压机将水管吹干净，压注M40水泥浆，封闭管路。
主墩承台施工完成，拆除第1道围檩和内支撑，立模施工塔座，塔座高度2米，塔座施工完成后，将围堰内注水，基本与承台顶面一致。
5.水下墩身施工
墩身采用液压爬模分节段施工，每节段6米高，浇筑4节，墩身才能出水。
墩身出水后，安装塔吊、电梯。
6.围堰拆除
由于围堰既是平台的保护屏障、又是塔吊、电梯的基础，不宜过早拆除。围堰拆除时机，选择在全桥合龙、塔吊拆除之后，在较低水位时拆除。派潜水员下潜切割，割除水下部分，装船运走，恢复航道。
7.施工中遇到的特殊情况的处理
按设计如果基础覆盖层不被冲刷，围堰刃脚可沉入砂土4米。
由于2012年7月4日～10日，上游水库不断开闸泄洪，导致水流速度达到5m/s， 7#主墩位于主河道，水深流急，水位快速上涨。7#主墩钢围堰下沉时，水流在刃脚下方形成凹形流路，河床被洪水冲刷和掏空，测量发现，刃脚下放到设计位置后，河床悬空达1.5m，不能按设计标高着床。
图7-1 围堰着床前，基础覆盖层被洪水冲刷图（尺寸：cm）
针对此情况，经专家论证，及时在钢围堰外围各20m范围抛填3m高鹅卵石，进行封堵防护。围堰内抛2.0m厚鹅卵石填至封底时的设计标高。外围防护完成后，先在钢围堰和上游第一排钢护筒之间抛石笼或浇注一定数量的水下砼进行刚性支撑，防止洪水将钢围堰冲偏，甚至侧翻。技术及施工人员在24小时内完成防护，确保了围堰和基础安全。
图7-2 围堰防护图（尺寸：cm）
8.结语
桥梁深水基础施工复杂，技术含量高、质量要求高，风险大。
施工中要及时掌握水情，准确预测流速和水位上涨趋势，综合考虑工期、质量、安全，做好各方面的信息搜集和归纳，设计科学的围堰施工技术方案，在施工过程中，密切注意突发事件，及时果断采取措施，确保施工进度和质量安全。
参考文献
1、《湖北郧县至十堰高速公路汉江公路大桥设计图纸》，湖北交通规划设计院，2011年3月；
2、《桥梁深水基础》，人民交通出版社，刘自明、王邦楣 陈开利，2003年4月；
3、《钢结构材料手册》，江西科学技术出版社，李春胜，2003年4月；
4、《桥涵》，人民交通出版社，中交一公局主编，2000年3月；
关键词：深水；基础；钢围堰
Abstract: This paper describes the foundation's ten Hanjiang River Highway Bridge in the depth of 25.872m under the environment of the cofferdam construction scheme selection, design, construction, carries on the elaboration to the key problems in the design and construction.
Key words: deep； foundation; cofferdam;
中图分类号：TU74
1.工程概况
湖北省郧县（鄂豫省界）至十堰高速汉江公路大桥，跨越南水北调国家I级水源区（丹江口库区），桥梁长1031.1m，主桥为（128+238+128）m双塔单索面刚构斜拉组合桥。6#、7#主墩位于深水区。桩基为16根φ2.5m钻孔灌注桩，承台尺寸为20m×20m×5.5m（低桩承台），封底混凝土厚4米。其中7#主墩水深最深，为关键控制项目。
图1-1 郧十汉江公路大桥桥型图
2.施工方案比选
根据施工总体目标、质量安全风险、进度计划，结合现场施工实际，拟定3个比选方案，最后确定采用沉入式钢套箱围堰。
表2-1 汉江公路大桥主墩深水基础围堰方案比选
3.鋼围堰设计
3.1 结构设计
采用双壁钢围堰，主要包括四部分：壁板系统、内支撑系统、悬吊系统、定位系统。在现场钢结构加工厂分块加工，现场试拼，并进行水密性检验。
钢围堰高度：31.5m（顶面标高：+157.5m，底面标高+126.0m，入土深度4.128m）。围堰厚度：1.3m，内壁平面尺寸：长×宽=20.2m×20.2m（承台尺寸为20m×20m）
分节高度：4.0m+3.75m+3.75m+6.0m+6.0m+6.0m。
单块最大重量：22.5t
围檩和内支撑：4层，采用2I56型钢围檩+Φ1020×10、Φ820×10钢管内支撑
封底混凝土厚度：4.0m
图3-17#墩围堰总体构造图
3.2 主要结构受力
采用容许应力法，用Midas civil有限元分析软件对双壁钢围堰进行整体建模计算。双壁钢围堰中的面板、环板用板单元进行模拟；面板纵肋、壁板桁架采用梁单元模拟。
最不利工况：封底混凝土达到设计强度后围堰抽水阶段。
图3-2 面板应力图
图3-3环板应力图
表3-1 控制工况各杆件应力汇总表
由模型计算可知，钢围堰各杆件应力均满足要求，但水位标高超过150m时，如果正在抽水准备施工承台，需对围堰加固，在围堰箱体内封底砼以上加灌砼高度为4.0m。
3.3钢围堰下放施工工艺流程图
图3-4钢围堰施工流程图
4.承台施工
4.1围堰抽水及内支撑检查和加固
封底混凝土达到80%强度后，进行承台施工。抽水过程中，派专人观察钢围堰情况。当发现有变形时，及时加固，当封底有漏水时，立即停止抽水，检查漏水位置，然后采取水下注浆堵塞封底裂缝。
4.2钢管桩内抽砂，水下浇注管内封底混凝土
用空压机、泥浆泵，将钢管桩内的泥砂抽至承台以下4米。水下浇注管内的混凝土封底。
4.3 封底找平层施工
抽干水后，用空压机配合泥浆泵，将围堰内污泥清除干净。检测封底混凝土，对局部高于承台底设计标高的点进行凿除。对于低于承台的部位，凿毛后浇筑混凝土找平，如封底混凝土有渗浸现象时，凿引水沟引至集水坑，用水泵抽出。
4.4 割除钢护筒、钢管桩
割除高于封底部位的钢护筒、钢管桩，护筒切割时，要防止护筒突然张开，伤到施工人员，在施工过程中要采取保护措施。
4.5破桩头
桩头破除时注意对声测管的保护，管口用土工布塞住，防止杂物落入。桩头嵌入承台20cm。破完后的桩头，中间适当下凹，形成锅底状。
4.6主墩承台、塔座施工
项目部抢抓时机，在水位低于147m的情况下，一次性完成承台混凝土浇注。
承台采用C35钢筋混凝土，主筋接头采用直螺纹套筒连接，箍筋采用双面焊接。
布设5层冷却管。冷却水管为φ60×3mm钢管，上下层水平放置，走向相互垂直；水平管间距142cm，垂直管间距90cm，距离承台上、下表面80cm，距离承台侧面75cm。冷却水管每套管长274.1m，出水口和入水口集中布置、统一管理。
冷却管采用钢筋定位，测温线放入反扣角钢里，角钢与水平钢筋固定。
混凝土按规定厚度、顺序和方向浇筑，分层布料厚度不超过30cm。振捣密实，避免损坏冷却管。当混凝土覆盖冷却管后，开始通水养生。
4.7 承台温度控制
温度控制监测主要包括：表层覆盖保湿养生、冷却管通水散热、混凝土温度场测量、环境体系温度测量。温度测点的布置应具有代表性，做到既突出重点又兼顾全局。
温度监测包括：承台浇筑块温度场测量、大气温度测量。从仪器被埋入开始观测，前3天为水化热升温阶段，每2小时测1次；第4～7天为水化热降温阶段，每4小时测1次；第8～14天每12小时测1次；第15～28天每24小时测1次，总观测时间约30天。
每层冷却水管被砼覆盖后即可通水。浇筑至温峰前通最大水流量，尽量削减混凝土温峰；温峰过后，使用循环水进行降温，不定期补充冷却水控制进水温度，防止混凝土降温过快造成温度应力累积而开裂。温控养生完成后，用空压机将水管吹干净，压注M40水泥浆，封闭管路。
主墩承台施工完成，拆除第1道围檩和内支撑，立模施工塔座，塔座高度2米，塔座施工完成后，将围堰内注水，基本与承台顶面一致。
5.水下墩身施工
墩身采用液压爬模分节段施工，每节段6米高，浇筑4节，墩身才能出水。
墩身出水后，安装塔吊、电梯。
6.围堰拆除
由于围堰既是平台的保护屏障、又是塔吊、电梯的基础，不宜过早拆除。围堰拆除时机，选择在全桥合龙、塔吊拆除之后，在较低水位时拆除。派潜水员下潜切割，割除水下部分，装船运走，恢复航道。
7.施工中遇到的特殊情况的处理
按设计如果基础覆盖层不被冲刷，围堰刃脚可沉入砂土4米。
由于2012年7月4日～10日，上游水库不断开闸泄洪，导致水流速度达到5m/s， 7#主墩位于主河道，水深流急，水位快速上涨。7#主墩钢围堰下沉时，水流在刃脚下方形成凹形流路，河床被洪水冲刷和掏空，测量发现，刃脚下放到设计位置后，河床悬空达1.5m，不能按设计标高着床。
图7-1 围堰着床前，基础覆盖层被洪水冲刷图（尺寸：cm）
针对此情况，经专家论证，及时在钢围堰外围各20m范围抛填3m高鹅卵石，进行封堵防护。围堰内抛2.0m厚鹅卵石填至封底时的设计标高。外围防护完成后，先在钢围堰和上游第一排钢护筒之间抛石笼或浇注一定数量的水下砼进行刚性支撑，防止洪水将钢围堰冲偏，甚至侧翻。技术及施工人员在24小时内完成防护，确保了围堰和基础安全。
图7-2 围堰防护图（尺寸：cm）
8.结语
桥梁深水基础施工复杂，技术含量高、质量要求高，风险大。
施工中要及时掌握水情，准确预测流速和水位上涨趋势，综合考虑工期、质量、安全，做好各方面的信息搜集和归纳，设计科学的围堰施工技术方案，在施工过程中，密切注意突发事件，及时果断采取措施，确保施工进度和质量安全。
参考文献
1、《湖北郧县至十堰高速公路汉江公路大桥设计图纸》，湖北交通规划设计院，2011年3月；
2、《桥梁深水基础》，人民交通出版社，刘自明、王邦楣 陈开利，2003年4月；
3、《钢结构材料手册》，江西科学技术出版社，李春胜，2003年4月；
4、《桥涵》，人民交通出版社，中交一公局主编，2000年3月；