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鑒于長(zhǎng)江中下游近些年經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，河岸兩邊空地較少，即使有空地，場(chǎng)地多大小受限，或距橋址較遠(yuǎn)。傳統(tǒng) 圍堰下河均采用輪軌式下河施工，或氣囊法直線下河，受場(chǎng)地限制較大。圍堰下河采用氣囊法轉(zhuǎn)角度下河，取得了良好的效果，有效規(guī)避了鋼圍堰下河場(chǎng)地受限的缺點(diǎn)，我們對(duì)此進(jìn)行了施工技術(shù)研究，并結(jié)合實(shí)例加以總結(jié)。

關(guān)鍵詞：巨型；氣囊法；圍堰；轉(zhuǎn)角度；地錨；套箱

1 圍堰氣囊法轉(zhuǎn)角度下河

1.1 施工工藝流程

巨型圍堰氣囊法轉(zhuǎn)角度下河施工工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

1.2 圍堰下河前準(zhǔn)備要點(diǎn)

1.2.1 吃水深度計(jì)算

下水自浮穩(wěn)定底托架、底托板脫離后，確定吃水深度。

1.2.2 國(guó)堰下水前的檢查

為確保圍堰順利、安全下水，圍堰下水前應(yīng)安排專人做詳細(xì)的圍堰檢查，圍堰檢查主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi) 容：

(1)圍堰及其附屬結(jié)構(gòu)的各部位構(gòu)件用料、數(shù)量、尺寸是否與設(shè)計(jì)圖紙相符。圍堰及其附屬結(jié)構(gòu)的各部位施工焊縫質(zhì)量尤其是焊縫高度是否滿足設(shè)計(jì)要求，焊縫焊渣是否及時(shí)清除。

(2)拼接縫對(duì)接處焊縫是否存在錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，部分拼接縫縫隙如果較大需增加板條處理。

(3)圍堰刃腳與底托架是否抄墊牢固，托架與底隔艙抄墊是否密實(shí)。

(4)包板處鋼管與鋼板之間焊縫的焊渣是否打磨平滑，避免劃傷氣囊。做好圍堰水密試驗(yàn)(煤油滲透試

驗(yàn)),確保圍堰下水安全。

1.2.3 下水域道處理

本課題探討項(xiàng)目中圍堰拼裝場(chǎng)地前端到水口的距離為150m,高差為10.5m, 為保證圍堰調(diào)向和下水的需要，需將目前的坡道按如下處理：從圍堰的前端往江邊 55m,坡道按1:22處理，此坡道主要用于圍堰的調(diào)向位置；再往前65m,坡度按1:15處理，此坡道主要用于圍堰方向調(diào)整后的下滑坡道；再往前30m 左右，坡道按 1:8處理，此坡道用于圍堰下河加速區(qū)。

圍堰下水區(qū)域必須進(jìn)行清淤，清淤的深度根據(jù)實(shí) 際計(jì)算情況確定，但為了保證下水順利，清淤深度按設(shè) 計(jì)要求水深再加深一倍；為保證浮運(yùn)時(shí)拖輪的拖帶，保證圍堰下底隔艙托架不會(huì)影響拖船靠近圍堰，清淤的面積應(yīng)盡量增大，不僅僅包含圍堰本體部分；由于圍堰的轉(zhuǎn)向，相鄰的吊機(jī)軌道與下河滑道相互交叉，在下水前應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況將吊機(jī)混凝土軌道去除，保證下河滑道順暢。

對(duì)于圍堰前端的場(chǎng)地，由于江水的回落，圍堰前端到江邊的水口距離為150m。江水回落后的地基跟原來(lái) 的地基的地基承載力有一定的差別，需對(duì)裸露的地基進(jìn)行重新處理，以達(dá)到承載要求，在水口處擬采用在換填片石后上鋪麻料的方式進(jìn)行加強(qiáng)。

坡道修整方法：水口部分利用挖機(jī)開挖，換填片石后鋪麻料，推土機(jī)推平后，利用壓路機(jī)碾壓密實(shí)，其它位置推土機(jī)直接推坡，鋪麻料碾壓，保證滑道兩側(cè)標(biāo)高一致。

1.2.4 套箱下水拖拉設(shè)備的配備

為保證圍堰在滑道能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)向和向前移動(dòng)，并能控制圍堰下滑的速度和大致方向，需要在圍堰上設(shè) 置后拉纜。圍堰初期調(diào)整方向在圍堰拼裝場(chǎng)地前方約60m 范圍內(nèi)進(jìn)行，此坡道的坡比為1:22,則后端的地錨設(shè)計(jì)拉力約140t。轉(zhuǎn)向后進(jìn)行地錨轉(zhuǎn)換，此時(shí)圍堰在1: 15的坡道上進(jìn)行下滑，位于下滑坡道正后方的地錨設(shè) 計(jì)拉力約200t 。根據(jù)以上的計(jì)算數(shù)據(jù)和圍堰的外形結(jié) 構(gòu)，初步確定圍堰下河時(shí)的牽引采用兩點(diǎn)牽引法，牽引點(diǎn)的位置布置在正對(duì)底隔艙的位置，通過(guò)一個(gè)地錨進(jìn) 行固定牽引。初步選定轉(zhuǎn)向用地錨和下滑地錨均采用設(shè)計(jì)拉力為250t 的地錨，提供圍堰下水過(guò)程中圍堰的牽引。當(dāng)圍堰入水浮起后，圍堰下的18mm 鋼墊板和底隔艙支架由浮吊進(jìn)行打撈回收。

現(xiàn)場(chǎng)下水設(shè)備和地錨布置為：后端控制圍堰轉(zhuǎn)向的地錨布置于拼裝圍堰的正端頭35m距離處，與圍堰內(nèi)隔艙板設(shè)置四個(gè)拉耳。根據(jù)受力要求，地錨需提供約 200t的錨固力，按長(zhǎng)7m 寬 6m 深 4m 尺寸布置，地錨結(jié) 構(gòu)為混凝土埋置式，頂與地面平齊，錨力通過(guò)外露的錨環(huán)傳至錨體內(nèi)。在拼裝場(chǎng)地外側(cè)，即圍堰轉(zhuǎn)向下滑坡道的正后端同樣設(shè)置一個(gè)250t 主地錨?？刂评|通過(guò)2 臺(tái)180t 滑車組(15t 卷?yè)P(yáng)機(jī)、六門走十二滑車組)與地牛相連，在鋼圍堰上設(shè)置牽引耳板，提供地牛牽引索的附著點(diǎn)，圍堰與托板之間應(yīng)進(jìn)行臨時(shí)的限位連接。

2 受力計(jì)算與分析

2.1 地龍計(jì)算

根據(jù)下水場(chǎng)地布置，在圍堰后方設(shè)置下水用地龍，地龍荷載按250t (圍堰自重沿水平方向的分力)設(shè)計(jì)。

2.1.1 地龍抗傾覆計(jì)算

地龍重量：[(7+5)×1/2×6]×4×2.4=345.6t

地龍重心距 A 點(diǎn)距離為：6×(2x7+5)π3×(7+5)]= 3.167m

地龍對(duì)A 點(diǎn)的穩(wěn)定力矩為：345.6×3.167=1094.5t*m

下滑力對(duì)A 點(diǎn)的傾覆力矩為：250×3=750t·m

穩(wěn)定系數(shù) K=1094.5/750=1.46>1.4

地錨背側(cè)被動(dòng)土壓力未計(jì)入，為安全儲(chǔ)備，實(shí)際穩(wěn) 定系數(shù)大于1.46。

2.1.2 預(yù)埋件計(jì)算

單個(gè)預(yù)埋件設(shè)計(jì)荷載為250t,單個(gè)鋼銷受力125t, 鋼銷直徑為120mm:

鋼銷抗剪計(jì)算：125×107(0.785×1202×2)=55.25MPa< 120MPa。

孔壁承壓計(jì)算：125×109(80×120)=130.2MPa<

預(yù)埋件與混凝土粘結(jié)力計(jì)算：125×10(500×2×

3897)=0.32MPa<0.79MPa。

2.2 氣囊計(jì)算

2.2.1 氣囊參數(shù)

采用直徑1.2m, 長(zhǎng) 8m(有效長(zhǎng)度按7m 考慮)氣囊。

氣囊間距2.5m,共54個(gè)，具體技術(shù)參數(shù)如表1。

表1氣囊參數(shù)表

單位長(zhǎng)度承載力(um)

氣囊長(zhǎng)度(m)

根據(jù)以上參數(shù)，單個(gè)氣囊可以簡(jiǎn)化為剛度系數(shù)為 190t/m的彈簧受力。

2.2.2 鋼圍堰下河地形

由于目前拼裝下河場(chǎng)地尚未明確，因此僅考慮入水段坡度，經(jīng)試算，圍堰入水處坡度為1:8時(shí)，圍堰下河較為安全。假定起滑時(shí)圍堰情況如下：

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圖2圍堰下河布置圖

氣囊在岸上拼裝時(shí)，54個(gè)氣囊平均受力，單個(gè)氣囊受力約34t, 此時(shí)，根據(jù)剛度系數(shù)反算出氣囊工作高度

為：1.2-34/190=1.0m。

2.2.3 計(jì)算假定

圍堰自重忽略坡度影響；圍堰剛度相對(duì)很大，假定為一剛體；氣囊受力假定為彈性體；同樣時(shí)間里，圍堰下滑長(zhǎng)度為氣囊移動(dòng)長(zhǎng)度的2倍；氣囊入水后即不考

慮其作用；下河過(guò)程中，假定地基不發(fā)生沉降。

2.2.4 模型參數(shù)

整個(gè)下水過(guò)程分成8個(gè)工況計(jì)算。每個(gè)工況采用 MIDAS 建立計(jì)算模型，建模考慮單根滑道承受0.55倍總重量。

單元長(zhǎng)度總長(zhǎng)78m, 設(shè)定材料彈性模量為：2.1× 10°N/mm3, 使梁為一無(wú)限大的剛體(相對(duì)而言);單元截面為1m×1m 矩形截面，材料容重為：130.5kN/m3。

浮力：根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，建立三維實(shí)體，根據(jù)每個(gè)工況下入水長(zhǎng)度截取體積與浮心。

約束條件采用只受壓桿件模擬，根據(jù)氣囊參數(shù)，取彈性系數(shù)為190t/m。每隔2.5m 設(shè)置一個(gè)，共27個(gè)。計(jì)

算簡(jiǎn)圖如下：

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圖3 圈堰下河計(jì)算簡(jiǎn)圖(單位：m)

2.3 托架計(jì)算

根據(jù)下河過(guò)程中氣囊的最大受力(氣囊間距 2.5m), 反算出單個(gè)托架(托架間距0.8m)最大受力約為393kN.

采用 MIDAS2006 建立托架模型，采用梁?jiǎn)卧M 計(jì)算；在與圍堰的連接牛腿處豎向約束，對(duì)稱位置約束水平方向；在托架底加梁?jiǎn)卧奢d393/7=56.2kN/m。

托架最大組合應(yīng)力118MPa<170MPa, 出現(xiàn)在 I16 上，滿足要求。

2.4 計(jì)算結(jié)論

(1)圍堰在下水過(guò)程中，圍堰和氣囊受力均滿足要求。

(2)河床情況：根據(jù)計(jì)算結(jié)果，預(yù)留1m 左右水深，要求距河岸邊10m 處水深不得小于4.6m, 距岸邊33m 處水深不得小于5.5m, 距岸邊43m 處水深不得小于 7m, 距岸邊53m 處水深不得小于7.6m。并且必須保證圍堰下水滑道外的上下游各10m 范圍內(nèi)，水深滿足要求。

(3)氣囊在圍堰下水過(guò)程中最大受力小于1227kN, 工作高度為0.55m。此時(shí)，氣囊與地面接觸面積為：7x 3.14×(1.2-0.55)/2=7.1m2,由于在下水過(guò)程的不確定性，要求地基承載力保證1.3的安全系數(shù)，則地基承載力要求為：1.3×1227/7.1=225kPa。要求滑道距岸邊10m 范圍內(nèi)地基承載力不小于250kPa。

3 輔助設(shè)施布置

鋼凳為圍堰制造臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，由型鋼焊接而成的框架形結(jié)構(gòu)，底面貼一鋼板。鋼凳的作用在于支撐鋼套箱以布置氣囊和增加與地面的接觸面積，保證地面在承壓時(shí)不會(huì)因?yàn)榈孛娴某休d力太低而導(dǎo)致地面下沉。

鋼套箱托板采用18mm厚鋼板，托板在鋼套箱下滑過(guò)程中的作用是保證氣囊工作平整及傳力。為保證其工作性能須作如下處理：鋼管包邊：在氣囊進(jìn)出托板時(shí)，為不傷及氣囊，不影響鋼套箱下滑，需將外露邊用建筑鋼管包邊并點(diǎn)焊牢靠。

3.3 底隔艙下臨時(shí)支架

底隔艙支架布置在底隔艙下托板之上，起到傳力作用，它將氣囊產(chǎn)生的托舉力通過(guò)支架傳遞到底隔艙上，利用底隔艙將整個(gè)圍堰舉起。

3.4 底托板懸掛系統(tǒng)

為保證底托板系統(tǒng)與圍堰在滑移過(guò)程中是一個(gè)整體，及圍堰下水后方便拆除底托板，設(shè)置如下底托板吊掛系統(tǒng)。

3.5 地錨及后拉纜

地錨分設(shè)為兩種，轉(zhuǎn)向地錨和下滑下河地錨，轉(zhuǎn)向地錨起到調(diào)整圍堰方向的作用，其受力按80t考慮，地錨布置于鋼套箱拼裝場(chǎng)地后側(cè)，距鋼套箱后端35m; 為

控制鋼套箱在氣囊起頂后下滑運(yùn)動(dòng)，以及在滑道下滑的速度和大致方向，須設(shè)置后拉錨，后拉錨設(shè)計(jì)拉力為 200t,大于鋼套箱自重的最大下滑分力，布置在下滑坡度正后方約50m 處。當(dāng)鋼套箱入水后，鋼套箱下的 18mm 托板和托架需打撈船起回收。

圍堰制作拼裝完成后，報(bào)檢經(jīng)有關(guān)部門檢查合格并簽認(rèn)后，對(duì)圍堰滑移范圍內(nèi)的場(chǎng)地進(jìn)行清理，保證無(wú) 雜物尤其是可能戳破氣囊的尖銳物，掛好地錨鋼絲繩后，開始圍堰下水。

氣囊下河的所有準(zhǔn)備工作就緒，具體下河日期要綜合考慮當(dāng)時(shí)的天氣、風(fēng)力及潮水位情況，應(yīng)在風(fēng)力較小、無(wú)雨水的天氣下進(jìn)行，并盡量選擇高潮位時(shí)段。當(dāng) 氣囊完全托起圍堰，下滑道清理完成后，慢慢放松后拉纜，在前端不斷補(bǔ)充氣囊，利用圍堰自重的分力使圍堰進(jìn)行移動(dòng)。

4.2 圍堰轉(zhuǎn)向

利用轉(zhuǎn)向地錨對(duì)圍堰進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整時(shí)必須分幾次調(diào)整到位，在此過(guò)程中，需多次調(diào)整氣囊的角度將圍堰在拼裝場(chǎng)地范圍內(nèi)多次移動(dòng)，依靠調(diào)整下方氣囊的布置方向，達(dá)到調(diào)整整個(gè)圍堰方向的目的。

4.3 尾錨的轉(zhuǎn)化

當(dāng)圍堰的方向調(diào)整到位后，在圍堰下方重新布置鋼凳，調(diào)整氣囊的充氣高度，將圍堰落在鋼凳上，松開后錨，將牽引鋼索滑車組等全部轉(zhuǎn)移到主錨錠上，收緊鋼索，當(dāng)鋼索受力后，對(duì)氣囊重新充氣，脫離鋼凳，抽出鋼凳后，繼續(xù)下滑。

4.4 斷纜、下滑入水

當(dāng)圍堰控制下滑至離水邊線15m 處，調(diào)整氣囊，并在圍堰前端放置加速氣囊后，后拉纜斷纜，讓圍堰自由加速下滑，利用其慣性入水并向江中滑行一段距離，使圍堰后端水深滿足自浮吃水深度要求。

4.5 圍堰穩(wěn)定

圍堰整體入水后，會(huì)在慣性、風(fēng)力、水流作用下繼續(xù)漂浮，同時(shí)內(nèi)部進(jìn)水，圍堰入水深度增大，達(dá)到穩(wěn)定入水深度，為控制圍堰不至繼續(xù)漂浮，待命的拖輪及時(shí) 靠近并拴綁，控制圍堰使其穩(wěn)定。

4.6 托板、托架回收

圍堰拖離現(xiàn)場(chǎng)后，打撈船和浮吊配合進(jìn)行底板和底托架的打撈工作。打撈區(qū)域范圍應(yīng)使用警示標(biāo)志明確標(biāo)示，打撈期間禁止船舶在打撈區(qū)域范圍內(nèi)通行。打撈時(shí)由潛水員下水后，在底板和底托架上割吊裝孔，穿吊裝鋼絲繩，并將其割開成小段，分段進(jìn)行吊裝出水。吊裝上的底板和底托架利用打撈船送到岸邊，在岸邊

解體后，由項(xiàng)目部回收。保證底板和底托架已經(jīng)完全打

撈出后方可通航，避免發(fā)生事故。

5 結(jié)束語(yǔ)

雙壁鋼圍堰是大型深水基礎(chǔ)施工較為理想的圍護(hù) 結(jié)構(gòu)，它能承受較大的水壓，適用于不同地質(zhì)條件下的基礎(chǔ)工程的施工。其即可起到基礎(chǔ)工程施工時(shí)的圍水與施工平臺(tái)作用，又可參與部分結(jié)構(gòu)受力，具有制造方便、施工迅速、安全可靠的特點(diǎn)、在特定的工程環(huán)境下，它具有其他圍堰無(wú)法比擬的優(yōu)越性。但由于鋼圍堰一般尺寸較大，加工要求嚴(yán)格，多要求場(chǎng)內(nèi)加工，再下河浮運(yùn)到橋址這樣就會(huì)受到場(chǎng)地和運(yùn)距的影響，所以要不斷更新施工方法。

直徑(m	)工作壓力	工作高度(m)	單位長(zhǎng)度承載力(um)	氣囊長(zhǎng)度(m)	氣囊承載力4)
1.2	0.17MPa	0.7	13.62	7	95.3
		0.6	16.34	7	114.4
		0.5	19.07	7	133.5
		0.4	21.79	7	152.5
		03	24.51	7	171.6
		0.2	27.24	7	190.7

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