深水承台双壁钢围堰施工技术研究

01 引言

随着我国交通基础设施建设的快速发展，跨江、跨河、跨海大桥的建设数量不断增加[1]。深水承台作为桥梁建设中的关键环节，其施工质量和效率对整个工程的成败起着至关重要的作用[2]。双壁钢围堰作为一种有效的水中承台施工临时挡水结构，被广泛应用于各类桥梁工程[3]。本文通过研究“ ∞” 字形双壁钢围堰的施工技术，旨在探索一种更加高效、经济、环保的深水承台施工技术[4-6]。

02 “ ∞” 字形双壁钢围堰结构设计

2.1 结构特点

“ ∞” 字形双壁钢围堰由两个圆形结构通过六角箱连接而成，中间设置隔舱形成两个独立的施工空间。该结构充分利用圆形构件的抗压性能，有效减少了围堰自重，同时保证了各构件受力均匀，整体稳定性良好。与传统矩形双壁钢围堰相比，取消了内支撑系统，为施工提供了更大的作业空间，降低了施工难度和安全风险。

2.2 优化设计

在湖南省平益高速公路南阳湘江特大桥主墩承台施工中，针对双幅圆形承台的特点，将钢围堰设计为“ ∞” 字形结构。围堰总高度 28.5m ，平面尺寸为 32.4m× 17.4m ，井壁厚度 1.5m ，单圆内径 7.2m 。封底厚度 4.5m ，井壁混凝土高度 8.5m ，总排水体积13398m³ 。与常规矩形双壁钢围堰相比，钢材用量减少 32% ，混凝土用量减少 28‰ 。

03 施工工艺流程及操作要点

3.1 钢围堰分块制作

3.1.1 钢围堰分块钢围堰壁板分块遵循以下原则：

① 需满足现场起重设备起吊能力的要求。

② 需满足制作场地及出运条件的要求。

③ 需满足运输设备运输能力的要求。

④ 壁板分块尽量避开隔舱板，满足隔舱注水的要求。

⑤ 在满足以上要求的同时尽量减少分块数量，以减少现场块件拼装工程量，加快块件拼装进度。

钢围堰水平方向分为 A1#\~A5#、B1#\~B5#、C#、六角箱-1#、六角箱-2#共 13 块，竖直方向分为7 节。

3.1.2 钢围堰单元件加工

采用数控切割机进行元件切割，以保证钢围堰加工质量。零件在下料时，加放一定的余量，以消除由于放样、下料、加工、装配各道工序中出现的误差，以及焊接导致的变形，保证整体装配的几何尺寸。

3.1.3 钢围堰块件制作

钢围堰块件在制作时，块件端部预留 30mm 余量不进行焊接，高度方向预留 10mm 余量不进行焊接，以消除加工误差，后期拼装过程中再进行补焊。厚度大于1cm 的对接采用坡口焊。

围堰块件制作完成后，需对焊缝进行超声波探伤检测及煤油渗透试验；并且为保证钢围堰加工精度满足施工要求，出厂前需进行试拼装，检查拼缝情况，并打上拼接线（样冲）。

3.1.4 钢围堰块件组拼

根据围堰尺寸放出每块围堰的边线及拼装线，钢围堰完成组拼后，进行焊接施工，焊接按照先施焊环块，再焊内壁板，最后焊外壁板的程序进行。为保证内、外壁板对接焊缝能够充分焊透，应以碳弧气刨使内、外壁板封底焊刨至完全见白，即除杂干净彻底，打上衬垫板后进行施焊。

3.1.5 施工质量控制要点：

1 钢围堰块件出厂前需进行试拼装，并进行超声波探伤检测。

2 测量块件平面位置、标高、垂直度，并利用手拉葫芦进行精调，待各项指标达到规范要求后，临时点焊定位。

3 焊接施工时，焊接应首先施焊环块，而后焊内壁板，再焊外壁板。

4 组装允许偏差：直径± D/700mm ，垂直度 Π×H/1000 ；不圆度 gtr20mm

3.1.6 钢围堰下沉施工

为保证“ ∞^′′ 字型钢围堰节段吊装过程中不变形，根据钢围堰结构型式，将吊具设计成剪刀型，如下图所示。吊具端部与钢围堰顶部吊点垂直连接，并采用钢丝绳与上部扁担梁连接，吊具钢管之间采用 φ 32 精轧螺纹钢作为插销进行连接，方便吊具的开合及吊点位置的调整。

04 工程实例

湖南省平益高速公路南阳湘江特大桥主墩承台施工中，成功应用了“ 深水承台‘ ∞’字形双壁钢围堰施工工法” 。该桥是平益高速的控制性工程，主桥为波形钢腹板变截面 PC 组合箱梁，主墩 30#～33# 墩位于江中。施工过程中，钢围堰整体施工满足相关规范要求，降低了施工成本和难度，保证了施工质量，提高了施工速度，有效解决了深水承台施工难题，取得了良好的经济效益和社会效益。

4.1 经济效益

（1）与传统矩形双壁钢围堰相比，“ ∞” 字形双壁钢围堰在钢材和混凝土的用量上分别减少了 32% 和 28‰ 。在南阳湘江特大桥的施工中，这一优化设计直接节省了钢材约314.8 吨，混凝土约948.5 立方米，节省材料成本高达327.6 万元。此外，利用内壁板作为承台施工模板，节省了模板制作、安装成本35.2 万元。

（2）取消内支撑系统，简化了施工流程，减少了施工工序和时间。在南阳湘江特大桥的施工中，预计缩短工期约45 天，节省了大量的人力、物力和时间成本，节省人员费用153.45 万元。总计节省成本516.25 万元。

4.2 社会效益

该技术的创新和应用，有助于推动桥梁施工技术的发展，提高我国桥梁建设的整体水平。通过不断探索和应用新的施工技术和方法，能够有效解决施工过程中的难题，提高施工效率和质量，降低施工成本和风险，为我国交通基础设施建设的快速发展提供有力的技术支持。

4.3 环保效益

（1）节能减排：“ ∞” 字形双壁钢围堰施工技术在材料节省方面表现突出，减少了大量钢材和混凝土的使用，从而降低了生产这些材料所需的能源消耗和二氧化碳排放。在当前全球倡导低碳经济和可持续发展的背景下，这种节能环保的施工技术具有重要的现实意义。

（2）资源节约：该技术通过优化设计，减少了施工过程中对自然资源的占用和消耗，提高了资源利用效率。同时，减少了施工废弃物的产生，降低了对环境的污染和破坏，符合环保要求，有助于实现绿色施工的目标。

9.结论

“ ∞” 字形双壁钢围堰施工技术的成功应用，为深水承台施工提供了一种新的思路和方法。未来，随着桥梁建设技术的不断发展和创新，该技术有望在更多的深水承台工程中得到推广应用。同时，随着施工技术的不断改进和完善，其在材料节省、施工效率提升、节能环保等方面的效益将更加显著。此外，结合数字化、智能化等现代技术手段，进一步优化施工过程中的监测和控制，将有助于提高施工精度和质量，降低施工风险，为桥梁建设事业的发展做出更大的贡献。

参考文献

[1] 苏天聪. 复杂地质条件下的双壁钢套箱围堰设计及应用[J]. 市政工程, 2022,7(4): 117-120.

[2] 张庆伟, 王成伟, 王俊野. 兴联路大通道主航道桥主墩双壁钢围堰施工技术[J].桥梁建设, 2024, 54(3): 142-148.

[3] 王成伟. 特大型双壁钢围堰与护筒群整体制作、吊装、浮运沉放施工技术[J].公路, 2024, 69(5): 191-194.

[4] 伍柏宏. BIM 技术在深水钢围堰施工中的应用[J]. 西部交通科技, 2024(4):127-130.

[5] 高骏. 海域有底双壁钢围堰设计与施工技术[J]. 公路, 2024, 69(3): 188-192.

[6] 周清泉，李振羽，江义. 基于变形控制的某双排钢板桩围堰结构设计优化[J].水电能源科学, 2023, 41(11): 121-124, 226.