钢套箱围堰结构形式及特点

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。 单臂围堰的优点是结构简单，加工方便；缺点是下沉较为困难。双臂围堰的优点是下沉中充分利用水的浮力，通过调节隔舱内的水位，来调节围堰位置，主动性强；双臂围堰的缺点是结构复杂，加工难度大。

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）

围堰加工 浮运就位 下沉第一节 拼装下一节 壁内注水、混凝土，吸泥下沉 清洗钢围堰侧壁及桩周浇注封底混凝土 抽水 承台施工 （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．双臂钢围堰

双臂钢围堰是我国桥梁技术人员发明的一种新的围堰形式，它首次出现于上世纪70年代九江长江大桥，目的在于解决洪水期施工问题及围堰渡洪安全问题。相比其它形式的围堰而言，双臂钢围堰具有如下优点：①能够承受较大的水压（芜湖长江大桥施工时围堰抽水水头差达42m），使得洪水期施工成为可能；②双臂钢围堰刚性大，能够承受向内向外的压力，安全性更高；③双壁钢围堰工序简单，在水中是灌水下沉，主要工作就是围堰组拼，围堰内没有内支撑，吸泥清基方便；④双臂钢围堰顶部施工平台，载荷能力强，有利大型钻孔机械施工。所以它一经产生，就得到了广泛的运用。 （1）双臂钢围堰的结构组成

双臂钢围堰为全焊接水密结构，结构主要由井壁、隔舱板、刃脚、顶部支座四部分组成。

（2）双臂钢围堰的施工 a制造安装

双臂钢围堰制造时，应对所有焊缝做没有渗透试验。 现场拼装的所需设备机具：导向船、拼装船、内外脚手架。

现场拼焊施工及质量控制：钢围堰半径误差≯3cm；上下隔舱板、水平环形板对齐、上下竖肋与水平环形板焊牢，内外壁板的焊接必须满焊，并保证水密。 b围堰浮运及定位

浮运时，拼装船位于两导向船中间，依靠拖轮带动前移至墩位处，然后两导向船通过锚绳与预先设置好的前后定位船相连接，并利用锚绳的收放调整导向船的位置。

c围堰的接高、下沉和落底

双臂钢围堰是分段接高、下沉河落底的。利用导向船只上吊架，提起钢围堰，待拼装船退出后，围堰开始下放。当围堰刃脚进入河床，围堰钢壳内所加水量，应满足①吊架放松时进入河床；②吊架施力时离开河床。此时使用锚绳、拉缆、围堰下端的前后兜缆对围堰位置进行调整，是围堰精确定位和刃脚底口对中，落底稳固后抽出兜缆。围堰下沉时根据需要辅以高压射水、吸泥等措施。

围堰着床后，导向船任然是浮体，应采取措施既可以使得导向船上下移动，有保持其余钢围堰的水平位置不变。 （3）双臂钢围堰封底及基础钻孔桩施工 a清基

清基过程中，潜水员一定要认真赌赛缝隙，将岩面的泥沙清理干净。 b安装施工平台

围堰清基完成后，在围堰顶安装钻孔施工平台。 c安装钻孔桩钢护筒

在施工平台设置导向架，并安装钢护筒。钢护筒底口接触岩面，上端高于封底混凝土面1.0m，护筒顶有固定架将所用钢护筒连在一起，以保证相对位置。施工时固定架先拼装成整体，在施工平台安装前悬挂于围堰内，待施工平台安装完成后，将固定架与钢护筒一起吊放下面的岩面。 d封底及钻孔

围堰封底使用水下导管灌注法。封底后，将围堰内水排干，拆除钢护筒固定架，利用临时导向护筒将护筒接高。临时导向护筒可多次倒用。 （4）围堰拆除

上壁钢围堰的拆除是一种不完全的拆除。其拆除就是将围堰上部钢壳切除回收。该工种一般在低水位时进行。此时围堰内外水头差较小，仅靠外壁就可以承受水压。切割内壁的工作可在围堰抽水情况下进行。然后围堰内灌水，由潜水员在围堰内切割围堰外壁。切割线一般应低于最低水位2-3m。