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围堰设计与施工

发布于：2022-11-08 15:50:08 来自：施工技术/建筑施工 [复制转发]

1.深水基础围堰的结构形式和特点

（1）钢板桩围堰

钢板桩围堰是一种比较传统的深水基础施工方法。钢板桩围堰一般采用单壁的矩形、圆形等结构形式。

特点：施工简单、快捷、成本较低的围堰形式。

局限性：

【1】由于是组拼式结构，整体刚度较小，因此其抗水流及冲刷能力差，不宜在流速较大的情况下使用

【2】由于其本身强度、刚度局限，在承台较深时，需设置强而密的支撑，对后续的承台及墩身施工干扰很大不宜在水位较高的情况下使用；

【3】因为要重复使用，不宜灌注封底混凝土，在既要满足底部支撑力，又要满足较小渗流的情况下，对河床提出了较高的要求，因此，不宜在透水性强，承载力小的地层条件下使用。但有时在透水性地层和深水中也使用该种围堰，同时设置封底混凝土，以防止底部沙、水渗进堰内，该围堰因为是重复使用，但由于其刚度和基底承载力的制约，适应的水深不大，适用于界于深水和浅水之间的桥梁基础使用，同时由于其堰内净距较承台大很多，封底混凝土使用量较大，一般在经过慎重的方案比选认为可行后使用。

（2）钢筋混凝土围堰：重力式钢筋混凝土围堰

钢筋混凝土围堰的分类：薄壁钢筋混凝土围堰，重力式钢筋混凝土围堰结构与沉井相似，一般用于岸上或浅水能筑岛的施工区域，是一种比较传统的围堰形式，根据钢筋混凝土的受力特点，一般以圆形结构为主，其同沉井的唯一区别为沉井是桥梁结构的一部分，而混凝土围堰仅是一种临时的施工围护结构，两者的施工方法相同，本文不再赘述。下面重点介绍薄壁混凝土围堰的结构及特点。

2.钢围堰的一般构造

钢围堰由于高度大、平面尺寸大，因而其重量大，抗扭曲变形的能力不强。因此，大型钢围堰一般采用分节接高成形，逐渐下沉的方式安装、就位。为了减少安装重量，已成形部分在水中下沉的围堰应能自浮。所以深水大型钢围堰的堰壁一般采用可自浮的双壁形式。为使围堰能在土层中下沉，围堰必须要有足够的重量，故采用双壁形式，为在堰壁内填充必要的填充物提供了可能。围堰结构承受水头差或土体侧压力的作用，如果采用圆形结构，则受力合理，稳定性好，用材节省。而且圆形结构的抗扭曲变形能力是在所有平面几何形状中最好的。因此，深水大型钢围堰一般采用圆形双壁钢结构形式。

3.双壁钢围堰主要由刃脚、堰身构成

刃脚采用楔体形状，便于围堰在土中下沉。刃脚形成楔形形状的斜板也是双壁间的封底板。

堰身由内外壁板和隔舱板构成。内外壁板、刃脚斜板使堰身形成可自浮的舱体结构。刃脚斜板、内外壁板均在其舱体内侧面设有型钢加强肋。在内外壁板间每隔一定高度设置水平桁架托架，使内外壁板形成连接。

除刃脚和堰身外，一些特殊形状的钢围堰还设有水平支撑。

4.钢围堰主要施工工艺

（1）钢围堰施工的一般工序

钢围堰底节制作→钢围堰底节下水、刃脚混凝土浇筑→导向船设施的布置、锚碇系统的布置、钢围堰底节浮运及在基础位的就位→在底节制作及下水后，与钢围堰其他施工平行进行的钢围堰块件的制作→钢围堰在水中的拼装及下沉→钢围堰着床→钢围堰清淤下沉、钢围堰接高、钢围堰堰壁混凝土的浇筑→钢围堰的着、嵌岩或钢围堰下放至设计要求的高程位置→钢围堰堰内清基→钢围堰堰顶平台的搭设→钢围堰堰内钻孔护筒的下放→封底施工设施的布置→封底混凝土的浇筑→钻孔施工、堰壁混凝土全部完成浇筑→堰内抽水→基桩桩头的处理→承台施工→塔、墩施工→围堰的切割、回收。

a.底节的制作

由于底节是钢围堰拼装成形的基础节，其制作精度必须要达到较高的水准，所以双壁钢围堰的底节一般在岸上进行加工、制作。个别也有采用岸上加工、水中拼装制作成形。

在制作前，要考虑到底节高度应达到的效果：围堰浮运稳定、围堰重量合适、围堰的吊装安全、围堰材料的下料尽量减少浪费等。

为拼接方便，在底节围堰顶面设置了水平环板，可作为以后接高块件对接时的放置平台，并使对接有了调节偏差的余地。

b.拼接块件的制作

双壁钢围堰块件制作较好的方法是立式靠模制作方法，即模拟围堰及围堰块件在基础位的立式放置状态，设置块件靠以定型的模架，使制作成形的块件可不经翻转而能吊至钢围堰进行拼装块件的制作。

围堰的分节高度即块件高度应根据吊装能力及使板材下料尽量减少浪费的要求确定。

沿滑道下水的方法是从围堰底节下开始铺设滑道延至深水中，然后采用卷扬机牵引或千斤顶顶推的办法使围堰滑入水中而自浮。

此方法的水下轨道可使用潜水员进行水下安装。轨道入水长度要能保证围堰前端滑块在到达轨道尽头前，围堰前部已经自浮。

采用浮吊吊装方法的前提是有足够吊装能力的大型浮吊。在岸上制作的围堰，如果在浮吊的起吊范围内，则可由浮吊直接吊入水中，否则可设置滑轨，先使围堰向水中方向滑到浮吊的起吊范围内，再由浮吊起吊、入水。

（2）底节浮运就位

在水中浮运的底节，可采用两种方式运至基础位。一种方法是在岸边先将围船体系内，并使二者连接，使钢围堰处于稳定状态中。然后将导向船、钢围堰整体位，并与锚碇系统连接，使导向船、钢围堰体系处于稳定状态中。

（3）底节浮运就位

在水中浮运的底节，可采用两种方式运至基础位。另一种方法是先将导向船体系浮运至基础位，并与锚碇系统连接，使导向船体系稳固。然后再将钢围堰底节浮运到导向船旁，接着在水流下游侧采用牵引、顶推方式将钢围堰运进导向船内。

（4）导向船体系的构造

导向船体系是钢围堰抵抗水流的依靠和下沉的导向，且是锚碇系统布置和施工作业的平台。导向船体系可由两艘大吨位铁驳船及联结梁构成。联结梁将两船联结成整体。联结梁可由万能杆件拼成。在导向船与围堰之间设置导向架，使围堰平面位置得到控制，但不限制围堰的竖向下沉。导向架与围堰之间的接触面应使之尽量处于钢围堰的骨架位置上，且导向架上的接触面构造应采用橡皮、轵木等软性材料构成。导向船联结梁一般在岸边拼装。在拼装过程中，在两导向船之间的联结梁位置下布置临时船体以作为万能杆件梁体拼接、安装的支承平台。

5.钢围堰施工设施的布置

（1）吊装设施的布置

钢围堰的块件拼接、堰壁混凝土浇筑、堰内清淤、封底混凝土浇筑等施工都离不开吊装作业。由于吊装工作频繁，且几乎贯穿钢围堰施工全过程；另由于浮吊吊装费用高，且受导向船体系阻隔而使吊装范围受限，所以吊装工作一般采用固定吊装设备完成。主要的吊装设备为吊机。

（2）导向船体系的受力分析

导向船体系作为施工平台，要承受各种施工荷载的作用。在导向船体系中，船体一般直接承受荷载。对于船体受局部荷载作用的情况，通过采取增加支承接触面、设置分布梁等处理措施，使船体受力在结构的容许范围内。对于船体整体纵向受力的情况，由于一般采用大吨位、大长度和大自重的船体，其容许承受的荷载吨位一般大于基础施工中出现的要承受的荷载吨位。而且，各种情况所造成的弯矩应力相对于船体截面的承受能力，一般小的多。所以这种情况的船体受力和稳定状况都是安全的，一般只作验算，而不需要采取处理措施。即使通过验算发现船体受力或稳定状况不安全，也只是采取调整施工方案、对施工荷载加以限制的措施予以解决。

对于船体整体横向受力的情况，在船体所受应力方面，如前分析，因为有足够的范围可以分布，所以只要对作用荷载的传力分布得当，不管是拉、压荷载，还是弯矩荷载，船体结构总是能满足要求的。对于横向稳定情况，由于船体自身抵抗倾覆的能力非常有限，故只能依靠导向船体系的整体抗倾覆性能。因此，联结梁结构的作用很关键。该结构通过传递应力而将两个单独的船体联接整体，从而大大增强了船体横向稳定性。为此，要对联结梁结构进行受力分析计算。

6.钢围堰锚定系统的布设

钢围堰的锚定系统是为了使钢围堰及其施工平台在钢围堰着床前，能在水流中抵抗水流冲击力而布设的。