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摘要 琅岐闽江大桥5#～7#墩承台采用钢板桩加锁口组合围堰施工，围堰无底板，无需吊挂设备，人力投入少，可节约大量钢材，围堰侧板为拼装结构，可重复使用。该方案施工方便，安全可靠，倒用率高，可有效的加快施工进度，减少成本投入。
关键词 锁口；无底围堰；设计；施工
中图分类号 U445.556 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0018-02
1 概述
1.1 工程概况
福州市琅岐闽江大桥及接线工程第Ⅱ合同段位于琅岐侧，起讫里程桩号K3+657.000～K6+789.000，长约3.132km。包括主桥 （琅岐侧全长646m，含跨中合龙段）、琅岐侧水中引桥、琅岐侧陆上引桥。琅岐环岛路互通和道路。
主桥5#～7#墩基础采用10根φ2.5m钻孔桩，圆端形承台，尺寸为20.9×14×5m，端头设半径7.7m圆弧，墩身为花瓶形板式空心墩，墩高49～54m，厚4m。琅岐侧边墩钢箱梁采用正交异性桥面板流线型扁平整体钢箱，单箱三室结构，桥梁中心处梁高3.5m，5#～6#墩跨径为90m，6#～7#墩跨径为60m。
1.2 水文条件
根据现场踏勘调查及设计图纸资料统计，桥位处：平均高潮位：4.61m；平均低潮位：0.59m；最低潮位：-1.44m（1960年）；最大潮差：6.48m；平均潮差：4.46m。5#-7#墩位处平均海床面标高为-6.0m。
1.3 气候
1）工程区域气候属典型的亚热带海洋性季风气候，寒暖暑凉交替出现，干湿季分明；临海的地理位置使其冬无严寒，夏少酷暑，气候暖热，雨量一般。
2）年均气温19.5℃，极端最高温度38.0℃，极端最低温度-1.1℃，最热月为7月，最冷月为1月。
3）年平均气压为1014Pa左右，最高出现在12月，最低为8月。极端最高气压为1036.3hPa，极端最低气压975.5hPa。
4）年平均相對湿度为78%，以6月为最大，11、12月最小。最小相对湿度为13%。
5）年平均风速为3米/秒左右，秋冬季最大，春季次之，夏季相对为小。十分钟平均最大风速为26米/秒，风向东北风。主导风向轴比较明显，夏季为SSW，其余季节为NE。
6）年雨量为1411.4mm，6月最多，12月最少；春季是降水集中期，夏季次之，秋季最少；最大日雨量达347.2mm，一次连续最大降水量为465.6mm，最长连续降水日数高达27天。
2 设计要求
全桥投标价格低，施工工期紧，需制定一个操作简单、倒用便捷的施工方案，以实现快速施工，减少成本投入。
3 围堰结构设计
3.1 围堰结构特点
本围堰共分为钢板桩围堰系统、锁口围堰侧板系统、锁口围堰内支撑系统等三大部分。详见总图：
1）钢板桩围堰系统。钢板桩围堰系统分为拉森Ⅳ钢板桩和导向梁结构。导向梁结构采用HN500型钢，横桥向导向梁利用栈桥钢管桩上焊接牛腿进行安装，纵桥向导向梁利用原来钻孔平台的钢管桩上焊接牛腿进行安装；利用导向梁插打钢板桩。
2）锁口围堰侧板系统。锁口围堰侧板直接利用4#施工围堰侧板。侧板分为B类和锁口两种规格，锁口尺寸为0.898m（宽）×12m（长），侧板B尺寸为2.198m（宽）×12m（长）。面板为8mm厚钢板，有角钢加劲，背带为HN350×175型钢，最大间距为0.8m。侧板利用下层导梁和导向梁作为导向，插打入吹填砂中，侧板插入砂土中1.3m，待承台施工完成后，择时将围堰侧板拆除以便后续使用。
3）锁口围堰内支撑系统。内支撑系统由上、下层导梁及内支撑组成。下层内支撑标高为+5.0m，上层内支撑标高为+6.8m。内导梁均为2HN500×200型钢，内支撑采用钢管结构，钢管规格为φ600×8mm。
4 结构计算
4.1 围堰上浮稳定及下沉稳定计算
经过计算： 围堰自重为2103.2kN，封底混凝土自重为10599.6kN，封底混凝土与钢护筒的粘结力为18321.77kN，则抗浮力为31024.62Kn，上浮力（水的浮力）=22260.04KN，即围堰在高水位时，围堰整体有效抗浮稳定系数为1.39，满足施工要求。围堰下沉力=围堰自重+封底砼+承台自重=26741.08kN，上浮力=低水位水的浮力8765.18KN加上封底混凝土与钢护筒的粘结力为29122.7Kn，即围堰在低水位时，围堰整体抗沉稳定系数为1.09，满足施工要求。
4.2 封底混凝土计算
考虑水下砼表层质量较差、养护时间短等因素，取C30水下砼容许拉弯应力为[σ]=500kPa， 封底砼按四边固结双向板计算，取1.0m板宽进行计算为168.8 kPa<500kPa，满足要求。
5 围堰施工
5.1 施工流程
钢板桩加锁口组合无底围堰施工工艺流程：围堰拼装牛腿焊接→围堰上下层导梁安装→内支撑安装与焊接→插打围堰锁口侧板→钢板桩牛腿焊接→钢板桩导梁安装与焊接→钢板桩插打→围堰内吹砂→钢板桩与侧板缝之间填砂→锁口封砂→连通孔封堵→围堰封底、养生→抽水→割护筒、凿桩头、清基→承台钢筋、冷却水管、预埋钢筋制安→承台混凝土浇筑→混凝土养护→围堰拆除→承台涂装。
5.2 具体施工步骤
5.2.1 围堰拼装牛腿焊接
钻孔施工完毕后，拆除钻孔平台，用全钻仪在护筒顶上放出桩位十子线，再用水准仪在护筒上放出+5.0m与+2.0m标高，在设计标高位置焊接拼装牛腿，在施工过程中严格控制焊缝质量。
5.2.2 围堰上下层导梁安装 导梁在制作过程中注意角度的精度，确保角度与设计图纸相符合，才能保证侧板顺利拼装，导梁在制作过程中要对每一块侧板进行逐一编号并记录好每块尺寸，围堰导梁最好比侧板总尺寸稍短一些，才能保证围堰顺利合拢。
5.2.3 围堰内支撑安装与焊接
围堰内支撑在安装过程中注意加劲板焊缝质量。
5.2.4 插打围堰锁口侧板
利用安装好的上下导梁作为导向，插打锁口围堰侧板至设计标高-4.5m。在施工过程中，保证围堰侧板的垂直度，才能顺利安装到位。对每一块侧板与导梁之间进行焊接，使之成为整体。
5.2.5 钢板桩插打
在支栈桥管桩上焊好牛腿后，安装钢板桩导梁，利用导梁对钢板桩逐一进行定位，保证钢板桩在插打过程中垂直。
5.2.6 填砂
向围堰内吹填粉砂至设计标高-3.2m，在吹砂过程中需要勤于测量，严格控制设计标高，才能确保钢护筒握裹力达到设计要求，防止围堰上浮或下沉。
5.2.7 封底砼施工
围堰封底砼厚度为2m（含20cm浮层），封底砼方量约491m3。封底砼采用C30水下砼，采用中心集料斗浇注封底砼，封底砼浇筑顺序为：先浇筑中间再浇筑边侧。待封底砼达到设计强度后，封闭围堰侧板连通孔，堰内抽水后，凿出20cm浮层，浇筑20cm厚封底砼垫层，砼顶面与承台底面处于同一高程。
封底砼施工中应做好以下几点工作：
1）优选砼配合比设计，提高砼的性能。
2）对封底设备进行合理配置，加强设备的维修保养，提高设备的完好率，以确保砼的浇筑强度和质量。
3）加强现场的组织管理，使封底有序进行。
5.2.8 承台施工
封底砼强度达到设计强度90%以后，在低潮位时，封堵连通孔，割除多余护筒，凿除桩头，清基，进行承台施工。
5.2.9 围堰拆除及倒用
由于承台标高低于水面，待第一节墩身完成施工并达到强度后，拆除侧板及内支撑等，并转移至下个承台使用。
5.3 施工要点及注意事项
1）钢板桩使用前，需用钢尺和靠尺检查钢板桩桩身尺寸和平整度，并对板桩进行编号，将编号记录进行存档。
2）安装钢板桩前，必须认真清理钢板桩表面浮锈，特别是钢板桩连接部位和咬口，必须进行彻底清理。取黄油和木屑均匀混合，插打钢板桩前填入咬口中，对咬口进行润滑，同时加强安装后的防水效果及后期防锈。
3）钢板桩插打从上游端开始，沿两侧向下游端进行，最后在下游端闭合。插打分两阶段进行，先进行预打，形成闭合结构后，再复打到位。
4）由于围堰大，钢板桩数量多，锁口间隔累计增大，施打围堰时，钢板桩容易倾斜，因此，每次打插完5片，用短钢筋头将钢板桩点焊固定于导向梁上，减少累积偏斜位移，利于围堰合拢。
5）插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。
6）在每块锁口侧板插打到位后，应立即安装侧板连接螺栓，以保证侧板的整体稳定性。
7）封底砼浇筑时，浇筑（水封）厚度为2m（含顶层浮浆20cm），待封底砼达到设计强度后围堰抽水，凿除浮层（厚度为20cm），最后浇筑封底垫层（厚度为20cm）。
8）承台砼分两次浇筑，第一次浇筑厚度为2.0m，第二次浇筑厚度为3.0m。
6 结语
1）该围堰施工十分简便，人力投入少，与以往围堰施工相比较，无须吊挂设备，无底板，减少了很多围堰在施工过程中的复杂工序，围堰拆装简便，值得推广与运用。
2）该项目仅投入1套围堰，完成3坐承台施工，围堰无底板，节约底板钢材900多吨，而且完成一套围堰仅需要15天时间，节约大量工期，对于这样亏损项目来说，减少了大量资金注入，而且能够提前完工，减少了亏损。这样的围堰设计与投入施工意义重大。
3）该工程位于潮汐环境下施工，在封底砼浇注及承台施工时应尽量选择好适当时间，确保封底砼浇注与承台施工完毕后围堰结构处于有利状态。
参考文献
[1]代强波，钟海，周爱兵.嘉绍跨江大桥双壁钢吊箱围堰施工.桥梁建设，2010.S1.
[2]鄒显华，陈洪华.鄱阳湖特大桥单壁吊箱围堰设计与施工.桥梁建设，2007.S1.
[3]欧阳效勇，任回兴，徐伟.桥梁深水桩基础施工关键技术：苏通大桥南塔基础工程施工实践.北京：人民交通出版社，2006.8.
[4]中华人民共和国交通部标准《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTG 025-86.
关键词 锁口；无底围堰；设计；施工
中图分类号 U445.556 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）012-0018-02
1 概述
1.1 工程概况
福州市琅岐闽江大桥及接线工程第Ⅱ合同段位于琅岐侧，起讫里程桩号K3+657.000～K6+789.000，长约3.132km。包括主桥 （琅岐侧全长646m，含跨中合龙段）、琅岐侧水中引桥、琅岐侧陆上引桥。琅岐环岛路互通和道路。
主桥5#～7#墩基础采用10根φ2.5m钻孔桩，圆端形承台，尺寸为20.9×14×5m，端头设半径7.7m圆弧，墩身为花瓶形板式空心墩，墩高49～54m，厚4m。琅岐侧边墩钢箱梁采用正交异性桥面板流线型扁平整体钢箱，单箱三室结构，桥梁中心处梁高3.5m，5#～6#墩跨径为90m，6#～7#墩跨径为60m。
1.2 水文条件
根据现场踏勘调查及设计图纸资料统计，桥位处：平均高潮位：4.61m；平均低潮位：0.59m；最低潮位：-1.44m（1960年）；最大潮差：6.48m；平均潮差：4.46m。5#-7#墩位处平均海床面标高为-6.0m。
1.3 气候
1）工程区域气候属典型的亚热带海洋性季风气候，寒暖暑凉交替出现，干湿季分明；临海的地理位置使其冬无严寒，夏少酷暑，气候暖热，雨量一般。
2）年均气温19.5℃，极端最高温度38.0℃，极端最低温度-1.1℃，最热月为7月，最冷月为1月。
3）年平均气压为1014Pa左右，最高出现在12月，最低为8月。极端最高气压为1036.3hPa，极端最低气压975.5hPa。
4）年平均相對湿度为78%，以6月为最大，11、12月最小。最小相对湿度为13%。
5）年平均风速为3米/秒左右，秋冬季最大，春季次之，夏季相对为小。十分钟平均最大风速为26米/秒，风向东北风。主导风向轴比较明显，夏季为SSW，其余季节为NE。
6）年雨量为1411.4mm，6月最多，12月最少；春季是降水集中期，夏季次之，秋季最少；最大日雨量达347.2mm，一次连续最大降水量为465.6mm，最长连续降水日数高达27天。
2 设计要求
全桥投标价格低，施工工期紧，需制定一个操作简单、倒用便捷的施工方案，以实现快速施工，减少成本投入。
3 围堰结构设计
3.1 围堰结构特点
本围堰共分为钢板桩围堰系统、锁口围堰侧板系统、锁口围堰内支撑系统等三大部分。详见总图：
1）钢板桩围堰系统。钢板桩围堰系统分为拉森Ⅳ钢板桩和导向梁结构。导向梁结构采用HN500型钢，横桥向导向梁利用栈桥钢管桩上焊接牛腿进行安装，纵桥向导向梁利用原来钻孔平台的钢管桩上焊接牛腿进行安装；利用导向梁插打钢板桩。
2）锁口围堰侧板系统。锁口围堰侧板直接利用4#施工围堰侧板。侧板分为B类和锁口两种规格，锁口尺寸为0.898m（宽）×12m（长），侧板B尺寸为2.198m（宽）×12m（长）。面板为8mm厚钢板，有角钢加劲，背带为HN350×175型钢，最大间距为0.8m。侧板利用下层导梁和导向梁作为导向，插打入吹填砂中，侧板插入砂土中1.3m，待承台施工完成后，择时将围堰侧板拆除以便后续使用。
3）锁口围堰内支撑系统。内支撑系统由上、下层导梁及内支撑组成。下层内支撑标高为+5.0m，上层内支撑标高为+6.8m。内导梁均为2HN500×200型钢，内支撑采用钢管结构，钢管规格为φ600×8mm。
4 结构计算
4.1 围堰上浮稳定及下沉稳定计算
经过计算： 围堰自重为2103.2kN，封底混凝土自重为10599.6kN，封底混凝土与钢护筒的粘结力为18321.77kN，则抗浮力为31024.62Kn，上浮力（水的浮力）=22260.04KN，即围堰在高水位时，围堰整体有效抗浮稳定系数为1.39，满足施工要求。围堰下沉力=围堰自重+封底砼+承台自重=26741.08kN，上浮力=低水位水的浮力8765.18KN加上封底混凝土与钢护筒的粘结力为29122.7Kn，即围堰在低水位时，围堰整体抗沉稳定系数为1.09，满足施工要求。
4.2 封底混凝土计算
考虑水下砼表层质量较差、养护时间短等因素，取C30水下砼容许拉弯应力为[σ]=500kPa， 封底砼按四边固结双向板计算，取1.0m板宽进行计算为168.8 kPa<500kPa，满足要求。
5 围堰施工
5.1 施工流程
钢板桩加锁口组合无底围堰施工工艺流程：围堰拼装牛腿焊接→围堰上下层导梁安装→内支撑安装与焊接→插打围堰锁口侧板→钢板桩牛腿焊接→钢板桩导梁安装与焊接→钢板桩插打→围堰内吹砂→钢板桩与侧板缝之间填砂→锁口封砂→连通孔封堵→围堰封底、养生→抽水→割护筒、凿桩头、清基→承台钢筋、冷却水管、预埋钢筋制安→承台混凝土浇筑→混凝土养护→围堰拆除→承台涂装。
5.2 具体施工步骤
5.2.1 围堰拼装牛腿焊接
钻孔施工完毕后，拆除钻孔平台，用全钻仪在护筒顶上放出桩位十子线，再用水准仪在护筒上放出+5.0m与+2.0m标高，在设计标高位置焊接拼装牛腿，在施工过程中严格控制焊缝质量。
5.2.2 围堰上下层导梁安装 导梁在制作过程中注意角度的精度，确保角度与设计图纸相符合，才能保证侧板顺利拼装，导梁在制作过程中要对每一块侧板进行逐一编号并记录好每块尺寸，围堰导梁最好比侧板总尺寸稍短一些，才能保证围堰顺利合拢。
5.2.3 围堰内支撑安装与焊接
围堰内支撑在安装过程中注意加劲板焊缝质量。
5.2.4 插打围堰锁口侧板
利用安装好的上下导梁作为导向，插打锁口围堰侧板至设计标高-4.5m。在施工过程中，保证围堰侧板的垂直度，才能顺利安装到位。对每一块侧板与导梁之间进行焊接，使之成为整体。
5.2.5 钢板桩插打
在支栈桥管桩上焊好牛腿后，安装钢板桩导梁，利用导梁对钢板桩逐一进行定位，保证钢板桩在插打过程中垂直。
5.2.6 填砂
向围堰内吹填粉砂至设计标高-3.2m，在吹砂过程中需要勤于测量，严格控制设计标高，才能确保钢护筒握裹力达到设计要求，防止围堰上浮或下沉。
5.2.7 封底砼施工
围堰封底砼厚度为2m（含20cm浮层），封底砼方量约491m3。封底砼采用C30水下砼，采用中心集料斗浇注封底砼，封底砼浇筑顺序为：先浇筑中间再浇筑边侧。待封底砼达到设计强度后，封闭围堰侧板连通孔，堰内抽水后，凿出20cm浮层，浇筑20cm厚封底砼垫层，砼顶面与承台底面处于同一高程。
封底砼施工中应做好以下几点工作：
1）优选砼配合比设计，提高砼的性能。
2）对封底设备进行合理配置，加强设备的维修保养，提高设备的完好率，以确保砼的浇筑强度和质量。
3）加强现场的组织管理，使封底有序进行。
5.2.8 承台施工
封底砼强度达到设计强度90%以后，在低潮位时，封堵连通孔，割除多余护筒，凿除桩头，清基，进行承台施工。
5.2.9 围堰拆除及倒用
由于承台标高低于水面，待第一节墩身完成施工并达到强度后，拆除侧板及内支撑等，并转移至下个承台使用。
5.3 施工要点及注意事项
1）钢板桩使用前，需用钢尺和靠尺检查钢板桩桩身尺寸和平整度，并对板桩进行编号，将编号记录进行存档。
2）安装钢板桩前，必须认真清理钢板桩表面浮锈，特别是钢板桩连接部位和咬口，必须进行彻底清理。取黄油和木屑均匀混合，插打钢板桩前填入咬口中，对咬口进行润滑，同时加强安装后的防水效果及后期防锈。
3）钢板桩插打从上游端开始，沿两侧向下游端进行，最后在下游端闭合。插打分两阶段进行，先进行预打，形成闭合结构后，再复打到位。
4）由于围堰大，钢板桩数量多，锁口间隔累计增大，施打围堰时，钢板桩容易倾斜，因此，每次打插完5片，用短钢筋头将钢板桩点焊固定于导向梁上，减少累积偏斜位移，利于围堰合拢。
5）插打过程中，须遵守“插桩正直，分散即纠，调整合拢”的施工要点。
6）在每块锁口侧板插打到位后，应立即安装侧板连接螺栓，以保证侧板的整体稳定性。
7）封底砼浇筑时，浇筑（水封）厚度为2m（含顶层浮浆20cm），待封底砼达到设计强度后围堰抽水，凿除浮层（厚度为20cm），最后浇筑封底垫层（厚度为20cm）。
8）承台砼分两次浇筑，第一次浇筑厚度为2.0m，第二次浇筑厚度为3.0m。
6 结语
1）该围堰施工十分简便，人力投入少，与以往围堰施工相比较，无须吊挂设备，无底板，减少了很多围堰在施工过程中的复杂工序，围堰拆装简便，值得推广与运用。
2）该项目仅投入1套围堰，完成3坐承台施工，围堰无底板，节约底板钢材900多吨，而且完成一套围堰仅需要15天时间，节约大量工期，对于这样亏损项目来说，减少了大量资金注入，而且能够提前完工，减少了亏损。这样的围堰设计与投入施工意义重大。
3）该工程位于潮汐环境下施工，在封底砼浇注及承台施工时应尽量选择好适当时间，确保封底砼浇注与承台施工完毕后围堰结构处于有利状态。
参考文献
[1]代强波，钟海，周爱兵.嘉绍跨江大桥双壁钢吊箱围堰施工.桥梁建设，2010.S1.
[2]鄒显华，陈洪华.鄱阳湖特大桥单壁吊箱围堰设计与施工.桥梁建设，2007.S1.
[3]欧阳效勇，任回兴，徐伟.桥梁深水桩基础施工关键技术：苏通大桥南塔基础工程施工实践.北京：人民交通出版社，2006.8.
[4]中华人民共和国交通部标准《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTG 025-86.