潮汐条件下双壁钢套箱围堰吸泥下沉精度控制

张学鑫

（浙江交工集团股份有限公司大桥分公司 316052）

围堰是一种挡水结构，其作用是为桥梁的承台和墩身（塔身）施工提供无水条件。钢套箱围堰无底，通常适用于标高较低、埋置较深的承台，即深水低桩承台。钢套箱围堰具有埋置深度大、整体性强、稳定性好、能承受较大的竖向荷载和水平荷载等特点，通常采用吸泥下沉的施工方法使其整体下沉到位。

钢套箱围堰在吸泥下沉过程中，受水位变化、河床冲刷、埋置深度等因素影响，容易发生倾斜、突沉等情况，尤其是受潮汐影响的大潮差、大冲刷条件下更难控制。围堰一旦发生大的倾斜突沉，将很难纠偏，同时对人身安全是极大的威胁，进而对安全、质量、工期等造成较大的影响。

1 工程概况

温州瓯江某特大桥，采用主跨300m双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，主塔采用钻石型索塔。

主墩处地质情况如下：江底浮砂层厚0.52m；淤泥层层厚16.2m，灰色，流塑，基本承载力40kPa。围堰下沉到位后，入土深度11.4m，刃脚位于淤泥层内。

主墩处设计水流速度2.07m/s，最高通航水位+5.63m，十年一遇最高水位+5.13m，一般涨潮最高水位为+4.5m，落潮最低水位为-1.5m。该处潮汐性质为规则半日潮，每天两次涨潮两次落潮，平均潮差6m。

主墩围堰采用圆形双壁钢套箱围堰，围堰内径31.5m，外径33.9m，壁厚1.2m，总高度25.3m，围堰壁仓注水、灌注混凝土后总重量4015.6t。围堰上设置了两层导向装置，用于限制围堰平面偏位。

2 保证围堰下沉精度的意义

主墩双壁钢套箱围堰作为主墩承台和索塔施工的挡水结构，必须一次下沉成功，否则将对工期和成本造成极大的损失。17#主墩双壁钢套箱围堰下沉后入水24.8m，进入河床以下11.4m。下沉过程中若发生围堰突沉、严重倾斜等，对人员、设备存在较大安全威胁。瓯江特大桥是乐清湾铁路全线的重点控制性工程，主墩钢套箱围堰平稳、顺利下沉，对确保工期意义重大。

3 围堰下沉施工初期情况

围堰于2016年9月6日夜间开始吸泥施工。通过对围堰姿态的测量观测，发现前4d，围堰的最大高差达到79cm。根据《铁路桥涵工程施工质量验收标准》（TB10415-2003）规定，双壁钢围堰允许倾斜度偏差为1/50，则对应的允许高差为68cm，而目前围堰实际高差为79cm大于允许值，不满足要求。

为了使围堰在下沉过程中平稳均匀，从而保证安全、工期，同时考虑围堰姿态对后期承台施工的影响，确定围堰精度的控制目标为：在吸泥下沉过程中及终沉就位时，将围堰顶高差控制在35cm。

4 影响围堰下沉精度的原因分析及确认要因

从人员、机械、方法、环境、测量五个方面分析影响围堰不均匀下沉的主要因素。通过分析，得出影响围堰下沉精度的末端因素主要有10个，分别为：培训不到位；吸泥设备配置不当；吸泥指令不明确；制造误差大；土层分布不均匀；潮汐对河床冲刷大；潮汐条件下水位变化大；河床不平整；测点数量偏少，测量频率低；测量仪器偏差。对这10个末端因素逐个进行分析，找出影响围堰不均匀下沉的要因。

4.1 培训不到位

确认内容：施工前，项目部已经对所有作业人员进行了技术交底。分析结果：非要因。

4.2 吸泥设备配置不当

确认内容：现场配备4台空压机型号相同，2套吸泥管直径相同，吸泥效率相同。分析结果：非要因。

4.3 吸泥指令不明确

确认内容：没有向现场明确具体的吸泥区域和吸泥深度，吸泥指令不明确。分析结果：要因。

4.4 制造误差大

确认内容：围堰拼装完成后顶面相对高差在规范允许范围内（20mm）。分析结果：非要因。

4.5 土层分布不均匀

确认内容：根据前期地勘和吸泥渣样，实际地质与设计基本一致，且土层均匀。分析结果：非要因。

4.6 潮汐对河床冲刷大

确认内容：根据测量统计，在潮汐作用下，围堰外侧上、下游河床标高不断变化，变化值为1m左右，从而造成围堰入土深度不均匀。分析结果：要因。

4.7 潮汐条件下水位变化大

确认内容：根据围堰受力特点和现场记录，围堰下沉都发生在低潮期间。吸泥不均匀，会造成埋深不一致，使围堰受力不均，引起倾斜。分析结果：要因。

4.8 河床不平整

确认内容：在围堰着床前，已经对河床进行吸泥整平，整平后河床高差在15cm以内，基本平整。分析结果：非要因。

4.9 测点数量偏少，测量频率低

确认内容：围堰内共设置了38个测点，每天早晚各测量一次，测点数量和测量频率均符合要求。分析结果：非要因。

4.1 0测量仪器偏差

确认内容：测量仪器使用前，均按要求进行了校核，符合要求。分析结果：非要因。

经过分析，最终得出要因为：吸泥指令不明确、潮汐对河床冲刷大、潮汐条件下水位变化大。

5 制定应对措施

对得出的3个要因分别制定专门的应对措施。

5.1 吸泥指令不明确

应对措施：掌握吸泥动态，明确下步指令。

执行方法：①每班后及时测量围堰标高、泥面标高、围堰埋深等；②每班后召开碰头会，根据测量数据分析下一步吸泥计划；③根据碰头会研究结果下达正式吸泥指令指导下步施工。

5.2 潮汐对河床冲刷大

应对措施：短时间内增加围堰的埋深，从而降低冲刷的影响。

执行方法：①沿着围堰内壁分层均匀吸泥，减少侧摩阻力，使围堰较快下沉；②围堰埋深足够且稳定后，中间区域吸泥找平；③再重复上述方法使围堰下沉到位。

5.3 潮汐条件下水位变化大

应对措施：加强吸泥控制，保证围堰埋深均匀，使围堰在低水位时平稳下沉。

执行方法：①严格按照正式指令吸泥，严禁随意更改指令；②做好实际测量和记录；③加强低潮期的测量检测。

6 组织实施

（1）组织实施一：掌握吸泥动态、明确下步指令

措施一、及时准确测量：每班后，及时测量围堰顶面标高和泥面标高，计算围堰埋深，填好记录表。

措施二、每天召开碰头会：每天早上7：30、下午17：30在会议室吸泥下沉质量碰头会，根据测量数据，对本台班吸泥进行分析，对下一台班吸泥区域及深度进行安排。

措施三、下达正式指令：根据本台班测量的数据值及会议确定的结果，将下一台班吸泥指令下发至现场副经理、技术人员、施工作业负责人，严格按照吸泥指令进行作业。

（2）组织实施二：短时间内增加围堰的埋深

该围堰不同于一般沉井，底部没有设置隔墙，通过研究决定采用先吸围堰内壁，后吸中间的方案，使围堰在短时间增加埋深，从而降低河床冲刷的影响。

（3）组织实施三：加强控制，使围堰在低水位时平稳下沉

严格按照50cm/层分层均匀吸泥、加强观测。严格按照吸泥指令的要求吸泥，决不擅自改变吸泥区域和深度，确保围堰的埋深均匀；加强低平潮期间的观测，实施掌握围堰的动态。

7 效果检查

应对措施组织实施后，现场于9月10日～9月14日对围堰进行快速下沉作业，期间围堰下沉了约3m，最大高差0.49m；9月15日～9月21日对围堰中心区域补吸，期间围堰下沉了约0.25m，最大高差0.23m；9月22日～9月29日采取同样方法使围堰快速下沉至设计标高，最终高差为0.27m。

现场按照既定对策认真组织实施，围堰顶高差由79cm降低至21.7cm，达到了预期目标。

8 结语

在应对措施组织实施后，自9月10日～9月29日，围堰总计下沉9.78m，围堰下沉时顶面高差除9月10日为0.49m外，均小于0.3m。施工期间未进行专门的纠偏，既保证了下沉质量和工期，又节约了成本，为后续承台、索塔施工打下了良好的基础。

[1]刘爱林.宁安铁路安庆长江大桥主塔墩深水基础施工技术[J].铁道标准设计，2012（2）：73～77.

[2]赵顺涛，潘军.南京大胜关长江大桥6号主墩超大型钢套箱围堰下沉控制技术[J].世界桥梁，2008（3）：22～24，35.

[3]中铁三局集团有限公司.客货共线铁路桥涵工程施工技术指南[M].北京：中国铁道出版社，2009：88～89.