双壁钢围堰设计介绍

一、施工时间安排

根据项目部编制的《郑济铁路（山东段）工程矮塔斜拉桥实施性施工组织设计》，承台施工计划时间为2020年8月13日（开工日期）～2021年2月12日（完工日期）。承台围堰下沉就位封底后，围堰封底混凝土养护、围堰抽水、护筒拆除、围堰护筒内淤泥清除、桩头凿除、承台底找平等工序施工时间按15天考虑，承台和墩座钢筋绑扎、混凝土浇注施工时间按30天考虑，因此围堰设计顶高程采用近十年1月、2月、12月的最高水位设计。 二、黄河水文

桥位段面河段为1855年（清咸丰五年）黄河在河南省兰考县铜瓦厢决口夺大清河改道后形成的，河道滩地4～7km，平均纵比降为万分之一。项目部获取的黄河韩刘水文站近十年1月、2月、12月水位高程经整理、较高水位高程排位前15位的如表1所示。

韩刘水文站在桥位处上游5.4km，因此桥位处近十年水位最高为33.92 m -00 m /10000=33.38m。

《新建郑州至济南铁路长清黄河特大桥防洪评价报告》根据壅水高度计算公式，十年一遇洪水最大壅水高度为0.2m。 三、地质条件

桥址区主要地层为第四系全新统冲积层（Q4al）黏土、粉质黏土、粉土、粉砂、粗砂；第四系上更新统冲积层（Q3al）黏土、粉质黏土、粉土、细砂、中砂、粗砂、胶结层；第四系中更新统冲积层（Q2al）黏土、粉质黏土、细砂、中砂、粗砂、胶结层。局部表覆第四系全新

统人工堆积（Q4ml）素填土。各地层岩性特征、厚度及分布情况详见地质柱状图、工程地质纵断面图，各土层的物理力学指标详见土工试验报告。根据主桥地质勘探报告，与钢围堰施工相关地质状况描述如下：

表1 黄河韩刘水文站

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 河流 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 黄 河 水文站 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 韩 刘 日期 2011/12/15 8:00 2012/1/16 8:00 2012/1/22 8:00 2011/12/23 8:00 2013/1/3 8:00 2011/12/21 8:00 2011/12/22 8:00 2011/12/25 8:00 2011/12/24 8:00 2012/1/10 8:00 2012/12/5 8:00 2011/12/18 8:00 2011/12/19 8:00 2011/12/26 8:00 2011/12/20 8:00 水位高程（m) 33.92 33.92 33.92 33. 33. 33.88 33.88 33.88 33.85 33.84 33.83 33.82 33.82 33.81 33.8 ⑴ 第四系全新统冲积层（Q4al）

粉土（③41）：褐黄色、黄褐色、深黄色，松散～稍密，稍湿～饱和，含锈斑，局部夹粉质黏土薄层。

粉质黏土（③31）：褐黄色、灰褐色，软塑～硬塑，含少量锈斑及黑色斑点，偶见贝壳碎屑。层厚1.8～9.0m。

粉质黏土（③32）：灰黄色、灰黑色、黄褐色、褐黄色，硬塑，含锈斑、姜石，偶见贝壳碎屑，局部夹粗砂薄层。层厚3.0～15.8m。 四、双壁钢围堰设计

新建铁路郑州至济南铁路（山东段）工程I标段长清黄河特大桥

DK42+193.87～DK43+276.17范围内的(108+4×216+108)m矮塔斜拉桥工程，跨越黄河主漕，主桥全长1082.3延米。主跨采用φ2.0m桩，桩长110～121m。承台尺寸23.8m×33.8m×5m，其中249#桥墩位于黄河主漕内，河面较宽、水位较深、水流较大，河床粉土、粘土覆盖层较厚。

《钢围堰工程技术标准》（GB/T 51295-2018）要求钢围堰顶部设计高程比设计最高水位应高出0.5～1m，取值按1m考虑。

综合可知，顶部设计高程为33.38m+0.2m+1m=34.58 m。 新建铁路郑州至济南铁路（山东段）工程I标段长清黄河特大桥施工图249#桥墩承台底标高+16.24m，围堰设计水位34.58 m-1m= 33.58m，承台设计水深33.58m-16.24 m=17.34m。根据经验，承台有效封底厚度17.34m÷4=4.335 m，考虑水下封底混凝土存在夹泥及顶面浮浆的因素，有效厚度折减20cm进行设计，实际封底厚度4.335 m+0.2m=4.535m。为保证围堰下沉稳定性，刃脚入土深度按0.2m考虑，则围堰底标高16.24 m-4.535m-0.2m=11.505 m。

下部结构施工采用双壁钢围堰作为挡水结构，围堰总高度为34.58 m-11.505 m=23.075m，分四节制作，底节高4.51m，第二节高9.01m，第三节高6.01m，第四节高3.5m；围堰隔舱厚2m，围堰钢板厚6～10mm。双壁钢围堰在钢材加工场分节分段集中制作，现场采用50t龙门配合转运组装；节段间采用焊接，接长钢护筒安装千斤顶整体下沉，下沉过程中根据设计图（验算）逐步安装围堰支撑，支撑采用720mm、δ=10mm钢管斜撑。

封底砼厚4.535m，围堰内泥土采用吸泥机抽泥。

承台分两次浇注，一层2.5米。承台竖向筋采用套筒连接，根据

《铁路混凝土工程施工技术规程》（Q/CR 9207-2017）机械连接规定：机械连接接头的同一连接区段长度为35d且不小于500mm，底层水平撑距距承台底距离2.5m+1.6m=4.1m考虑，水平撑中心高程+20.34m。第一层砼浇注后拆除底层水平撑，此时第二层水平撑距承台砼顶面3m，水平撑中心高程+24.24m。

底节刃角45°，刃角采用20mm钢板加强；刃角加强钢板间采用间距30cm 、δ=10mm钢板作为加强肋。底节面板6mm，竖肋采用L75*50*6角钢、间距30cm，水平环形板□300*12mm，水平斜撑采用L75*75*8角钢。水平环形板布置三层，间距1.03m。底节内舱填充水下混凝土。

中1节面板10mm、8mm，竖肋采用L100*80*7角钢、间距30cm，水平环形板□350*16mm、三种形式，布置13层，间距69cm种形式，水平斜撑采用L100*100*10角钢。

中2节面板6mm，竖肋采用L100*80*7角钢、间距30cm，水平环形板采用330*14mm、300*12mm二种形式，水平环形板布置6层，间距90cm、100cm、110cm三种形式。水平斜撑采用L100*100*10角钢。

顶节面板6mm，竖肋采用L75*50*6角钢、间距30cm，水平环形板□300*12mm，水平斜撑采用L100*100*8角钢。水平环形板布置3层，间距120cm。

隔舱板采用12mm钢板。

水平内斜撑采用φ720*10mm钢管。