作者：张毅
渝黔铁路新白沙沱长江特大桥主桥为钢桁梁斜拉桥，孔跨布置为：81 m-l-162 m+432 m+162m+81 m，分上、下2层桥面布置。上层为4线铁路客运专线，下层为双线铁路货车线。大桥3号墩承台为圆端形，长67.4 m，宽31.3 m，高6.0m，施工采用双壁钢围堰，围堰圆弧段分为10块，直段22块，2层共64块。顶层为单壁结构，高5m。主桥布置见图1。
为保证施工进度，从施工成本、设备投入及方案可行性等方面考虑3号墩基础施工采取先平台后双壁钢套箱围堰施工方案，见图2。在平台上进行钻孔作业，平台下方同时进行双壁钢套箱拼装及下放施工。
1 围堰施工难点
(1)承台规模大，工期紧，安全、质量要求高，设计施工难度大。
(2)河床面不平整，需设置高低刃角，拼装下放及着床后围堰倾斜度不易控制，处理困难。
(3)水深流急，平台底下放难度大。围堰下放到位后，围堰高低刃角处吻合度不高，冲刷不均，封底堵漏困难。
(4)围堰拼装、下放时，钻孔桩正在进行施工，对钻孔桩作业将产生一定影响。
(5)围堰封底混凝土近万方量，需分仓封底，且与钻孔桩施工相协调，施工组织难度大。
2双壁钢套箱围堰结构设计理念及构造
结合各工况条件、水文资料确定围堰的设计理念为：大壁厚、少支撑，满足整体刚度要求，抗渗水性能好。不受施工水位限制，可承受较大的水压力，能安全渡洪、可全年施工。图3所示为围堰立面图。
综合考虑确定：钢套箱围堰长度为70.6 m、宽34.5 m、高22 m，围堰底标高为+161. 172 m一围堰壁舱厚1.5 m，双壁舱断面共设置24个密闭注水隔舱。围堰内设置2道底隔舱高度分别为4.7，4.9 m，将围堰内分割成3个舱。3 围堰设计计算
3.1工况分析
根据钢套箱围堰施工工作时段及设计受力状态，有如下工况。
(1)双壁钢套箱围堰在钻孔平台下安装阶段。该阶段主要确定拼装平台形式、临时支撑设置、底节悬浮状态、吊具吊点局部受力等。
(2)封底混凝土及侧板灌注施工阶段。该阶段主要确定抽水后的侧板验算、围堰抗浮、封底混凝土强度验算等。
(3)承台及塔座施工阶段。需对围堰侧板、封底混凝土承载力、围堰整体抗浮安全系数、顶层钢管内支撑结构、桁架内支撑承载力进行检算。
(4)下塔柱施工阶段。下塔柱施工中，围堰外施工水位为+185.0 m，围堰侧板双壁内灌注
水位+178. 372 m，拆除部分桁架内支撑结构，并在塔座位置处设置撑杆，围堰内注水至+175.0
m，与塔座顶齐平，需对围堰侧板、桁架内支撑及钢管内支撑结构承载力进行检算。
3.2设计荷载取值
(1)围堰自重由模型自动考虑，并考虑1.2的自重系数，底节自重G1，顶节G2。
(2)封底混凝土重量(G3)。
(3)壁仓内混凝土重量(G4)。
(4)承台混凝土重量(G5)。
(5)水流力计算(F1)。根据《铁路桥涵设计基本规范》，作用在围堰侧板迎水面上的流水压力
3.4结构应力计算
由于钢套箱围堰为空间结构，各工况受力较为复杂，利用MIDAS计算软件建模进行分析计算。根据不同工况，对结构加载，计算出内力及变形，按照《铁路桥涵设计基本规范》《钢结构设计手册》等相关规定进行结构计算复核。经计算，双壁钢套箱围堰各结构部位最大应力、刚度和对应的荷载工况见表2。
由表2可见，结构强度及刚度稳定性满足受力及规范要求，结构是安全可靠的。
3.5 双壁钢套箱围堰抗浮稳定性计算
按3.8 m的有效封底厚度、+180 m抽水水位计算，封底混凝土与钢护筒之间平均粘结力按160 k N／m2控制，经计算抗浮稳定安全系数1. 26>1.1，满足要求。
4双壁钢围堰施工
4.1 双壁钢围堰施工方案
围堰施工利用浮吊将分块的围堰侧板或隔舱板吊至设在钻孔平台下方的轨道梁上，通过轨道梁上电动葫芦将围堰各单元构件吊至设计位置逐块拼装。拼装完成底节后，吊挂系统吊起底节钢围堰，拆掉平台及分配梁，使钢围堰下沉浮在水面上，并进行水密试验。拼装第二节围堰，注水下沉至设计标高，下沉过程通过设置在护筒上导向保证围堰平面位置准确，之后围堰堵漏、整平河床，进行围堰和壁舱水下混凝土封底，安装顶节围堰。将钻孔平台转换为围堰底层内支撑，抽水清基，施工承台。
4.2双壁钢围堰底节拼装
如图4，根据轨道梁布置形式和施工性能确定拼装顺序，利用浮吊将首个围堰块段吊至轨道梁上，轨道梁上电动葫芦将围堰侧板滑移到设计位置，下放到拼装平台分配梁上。上、下两侧圆弧段围堰侧板直接利用浮吊吊装到位，吊点需要转换一次。与首个围堰块段相邻的下一个块段采用同样的吊装方式安装，在固定好的围堰块段壁板上焊接临时接口板，利用电动葫芦、倒链精确对接，焊接围堰侧板与护筒间临时支撑。之后进行竖焊缝及水平环板焊缝焊接．完成后再将新拼接的围堰块段下端固定，继续拼接下一块围堰。
4.3底节围堰的提升和下放
4.3.1底节围堰提升系统安装
底节围堰在拼装平台上拼装完成后需通过设置在钻孔平台上的10个提升装置将底节围堰整体提升并下放至自浮状态。底节围堰提升下放吊点均为焊接结构，下吊点焊接于围堰竖隔板顶部，与其对应的上吊点焊接于钻孔平台顶面，上吊点位置处的钻孔平台进行补强处理。
4.3.2底节围堰的提升
提升前对各吊点进行单点试提，单点试提无异常，即对钢围堰进行整体试提，整体试提无异常，正式提升钢围堰。均匀、缓慢顶升千斤顶，使围堰与拼装平台脱空，拆除拼装平台，对支撑梁沿围堰内壁投影线向内8 cm的距离进行割除，割除后的分配梁兼做围堰的限位装置
4.3.3底节围堰的下放
采用10台2 000 k N的液压千斤顶进行下放施工。底节围堰达到自浮下沉状态后，对称、均匀向围堰双壁舱内灌水，使围堰缓慢、均匀下沉，并同步松动提升装置；当围堰下沉不均衡，某个角或边下沉过多时，可将该边或角附近的提升装置适当顶升，使围堰水平，然后，在对边或对角双壁舱灌水使围堰平衡。如此逐步灌水，使底节围堰下沉至一定高程，拆除精轧螺纹钢筋。
4.4 围堰接高下沉着床
如图5，底节围堰下沉至距水面1m左右后，在围堰悬浮状态下拼装第二节围堰，第二节围堰高12 m。第二节围堰拼装同时，在角桩及大小里程中间边桩钢护筒上焊接上、下2层导向装置，确保围堰下放平面位置及垂直度满足要求。拼装完成后开始注水下沉，下沉前对围堰刃脚范围的河床标高进行测量，根据测得的河床标高，确定着床顺序。围堰下沉过程中，用吸泥机清除刃脚处的河床覆盖层，当围堰下沉到设计标高后，调整围堰到设计位置，然后测量围堰内各点的标高。用吸泥机将高处清平至设计标高，低洼处则用片石或卵石回填，刃角挡板较大悬空处利用石笼内外回填。沿围堰外侧四周测量河床面标高，其标高必须高于围堰内0.5 m以上，否则用砂袋填到此标高，最后由潜水员下水检查是否符合要求。
4.5钢围堰定位
由于围堰底插板结构不能受过大的竖直力，因此设置临时吊挂系统，将围堰利用精轧螺纹吊挂于钻孔平台上，然后再在围堰壁舱内预注1.5m水。密切关注水位的变化情况，根据水位变化壁舱内及时抽水或注水调整，确保围堰稳定。
围堰下沉到位后，确定平面位置和高程均满足设计要求后，用钢板把所有导向结构、隔仓板与护筒之间间隙抄实，顶层导向结构与钢护筒之间焊死，完成围堰的定位。
4.6 围堰堵漏、抛填
4. 6.1 围堰的堵漏
钢围堰下沉着床后，组织潜水员对围堰着床情况进行摸探，摸探挡板及围堰刃脚与河床面之间有无空隙，空隙的具体位置和高度，并做好标记和记录。同时组织人员对围堰刃脚内外侧各3m范围内河床面标高进行确认。围堰堵漏采用的石笼规格有3，2，1m，上游侧水流速偏大和刃脚悬空较大处利用大石笼添堵，悬空较小处采用小石笼。
4.6.2 围堰的抛填
为确保河床面标高与封底混凝土底标高一致，对围堰内河床标高低于设计封底混凝土底标高的区域进行抛填，采用围堰内抛填碎石的处理措施，围堰内碎石抛填按照先上游侧，再下游侧，最后中间的顺序进行。围堰刃脚四周碎石抛填结束后，还需立即进行围堰刃脚水泥砂袋的堆码。对围堰刃脚内碎石抛填工作进行全面摸探，根据摸探情况对围堰刃脚底部空隙进行水泥砂袋堵漏。
4.7 围堰封底
(1)将整个围堰分为3个舱，围堰封底总体施工顺序：上游侧隔舱->下游侧隔舱->中间隔舱（上下游隔舱的封底顺序根据钻孔桩的施工进度情况做适当调整，优先选择先封上游侧隔舱）。
(2)考虑混凝土流动半径及护筒的阻挡等因素，每舱封底时均布置了不少于22根导管，每根导管35 m，在围堰一个舱封底完成后倒用至下一个舱使用。测点布置原则为，每根下料导管处以及混凝土不宜流动到的地方布置测点。
(3)封底混凝土采用泵送，坍落度18～22cm，布置4台布料机，覆盖围堰整个区域。2个产量120～150 m3／h混凝土工厂同时供应，确保混凝土的供应。
(4)在灌筑混凝土的过程中，单舱采取从一侧向另一侧纵向推进的顺序，随时测量下灰导管口附近的混凝土顶面标高，确保了导管埋深。首个混凝土采用15m3的总槽，总方量达20m3以上，成功率100%。
围堰封底总历时约80 h，待混凝土达到设计强度后抽水，效果非常好，无任何漏水现象，证明采取的措施取得了良好的效果。围堰从拼装到封底共用123 d，比常规施工方法缩短近100 d。
5结语
本桥采用先平台后围堰，钻孔桩与围堰同步施工技术，围堰与平台一体化设计，双壁钢套箱围堰作为主墩基础施工的挡水结构，兼作施工平台的承重结构。设计中在钻孔平台下进行围堰拼装、下放、着床、抛填堵漏，钻孔平台再经割除、下放兼做围堰的桁架内支撑，材料得到了充分利用，更重要的是钻孔桩与围堰同步施工缩短了施工工期，为整桥施工进度提供了保障。该双壁钢套箱围堰的成功使用为今后类似水中基础施工提供了一定的参考价值。6摘要新白沙沱长江特大桥3号主塔墩基础采用双壁钢套箱围堰施工。为满足双壁钢套箱围堰在施工各阶段的结构安全，分别对围堰拼装、封底、承台及塔座施工等各阶段的施工工况进行建模计算分析，以确保结构安全可靠，各工序顺利进行。施工中采用钻孔桩与围堰同步施工技术，达到了快速施工、安全优质、节约成本的目标，确保了双壁钢套箱围堰的渡洪安全，为全桥的工期目标打下了基础。
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