深水基础套箱围堰施工综述

纪尊众 刘长勇 李小和 （铁道建筑研究设计院）

【摘要】就深水基础套箱围堰的几种结构形式及特点进行了论述，并介绍了相应的应用情况，为类似工程的施工提供了有益的经验。 【关键词】深水基础 围堰 施工

近年来，随着我国经济建设的不断发展，跨越大江大河的桥梁也越来越多。我们中国铁道建筑总公司近几年来也修建了许多深水桥梁，深

基础的施工水平逐渐提高。在许多方面已赶上和达到了国内先进水平。本文针对深水桥梁施工中的难点——低桩承台的施工围堰加以总结以便我系统在类似工程的施工中参考。

一、围堰的类型

目前，围堰主要有以下几种：钢板桩围堰、混凝土围堰、钢套箱围堰以及钢-混凝土组合结构围堰。其中，钢板桩围堰主要为单壁结构；混

凝土围堰又分为重力式钢筋混凝土围堰和双层薄壁钢筋混凝土围堰；钢套箱围堰又分为单壁、双壁以及单双壁组合式钢围堰；钢-混凝土组

合结构围堰也可分为上钢下混凝土、下钢上混凝土形式。每种围堰都有自己的特点和适用条件，因此需根据各自的水文、地质、材料价格及设备情况等比选而定。下面分别就每种围堰的结构形式及适用条件结合实例加以综述。

二、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。钢板桩是从国外引进的一种制式产品，我系统主要为德国拉森式钢板桩。钢板桩可以打上中或连到物件上，组成承载及防水结构，工作结束后，拔出或拆下重复使用。 1．结构型式及特点

钢板桩围堰一般采用单壁的矩形、圆形等结构形式，内部根据水位情况设置支撑，该围堰因为是重复使用，因此，一般没有封底混凝土；

是一种施工简单、快捷、成本较低的围堰形式。但是，该围堰也有其很大的局限性，其一，由于是组拼式结构，整体刚度较小，因此其抗

流及冲刷能力差，不宜于在流速较大的情况下使用；其二，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

台及墩身施工干扰很大，因此，不宜于在水位较高的情况下使用；其三，因为要重复使用，不宜灌注封底混凝土，因此，在既要满足底部撑力，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。 2．施工工艺及施工要点

（1）施工工艺流程（图1）

（2）施工要点 a.插打钢板桩

应用固定的临时导向架插打钢板桩，在稳定的条件下安置桩锤。一般宜插桩到全部合龙，然后再分段、分次打到标高。插桩顺序，在无潮

河流一般是从上游中间开始分两侧对称插打至下游合龙，在潮汐河流，有两个流向的关系，为减少水流阻力，可采取从侧面开始，向上、游插打，在另一侧合龙。桩锤一般采用振动桩锤。 b．堵漏

钢板桩插打到位后，可在其外侧围一圈彩条布，在布的下端绑扎钢管沉入河床，并用砂袋压住，堰内抽水时，外侧水压可将彩条布紧贴板桩起到一定的防水作用；在板桩侧锁口不密的漏水处用棉砂嵌塞，堵漏效果明显。 c.吸泥、硬化基层

在水抽干后，即可人工挖泥，或不抽水采用高压水枪配合泥浆泵吸泥至设计标高，之后回填片石，浇注30cm的混凝土硬化基底，，进行承台施工。 3.应用实例

新长铁路长江轮渡北栈桥7号～13号墩高潮位时水深在1～6m之间，河床地质为淤泥质砂粘土，承台尺寸相同，均为5.4m * 8.0m，施工

用钢板桩围堰，其结构及内支撑尺寸相同，便于周转和重复使用；由于水浅，堵漏及抽水工作量较小。综合考虑水文、地质、工期、造价因素，7号～13号墩用单壁刚板桩围堰。

钢板桩采用德国拉森（larssen）式槽型钢板桩，长度15m，其数量能同时满足两个墩使用，便于交叉作业，板桩入土深度为8m（承台底面

以下5～6m），内设两道支撑，支撑采用2[40栓接菱形框架式结构，如图2所示。

三、混凝土围堰

混凝土围堰可分为重力式混凝土围堰和薄壁混凝土围堰。重力式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

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是沉井是桥梁结构的一部分，而混凝土堰仅是一种施工结构。二者的施工方法相同，本文不再赘述。下面重点介绍薄壁混凝土围堰的结构及施工工艺特点。 1．薄壁混凝土围堰的结构型式及特点

薄壁混凝土围堰一般采用双壁结构，其结构形式以圆形居多，也有圆端形结构。它是一种分节、分层预制的装配式结构。其壁厚一般为20

左右，其平面形状根据承台结构形式以及水文等条件而定，其高度根据浮运能力而定，节与节之间一般采用法兰连接，壁间下部为封底需填充混凝土，上部填充砂砾。

该种结构的特点为：其一，须在岸上预制，因此在桥位附近需有码头并设有下水滑道；其二，由于其重量较轻，下沉困难，因此，仅适用河床覆盖层较浅的水中区域；其三，由于需采用水下对接，因此其下沉须配备潜水员协助，对水流较大、较深的水域不宜实施。 2．施工工艺及施工要点（图3）

（1）施工工艺流程 （2）施工要点 a.混凝土围堰的预制

在靠近墩位的岸边设置预制场，将场地平整夯实后，在刃脚位置布置木枕，在其上组拼模板；内模与钢筋一次组装，绑

扎成型，外侧模分次组立，边灌混凝土边接高，以便捣固。预制时，应确保模板不滑移、不变形，特别是两节连接处，应确保尺寸准确。b．设置滑道

从预制场至河内一定距离设置滑道，滑道需伸入一定水深的河内，以满足龙门浮吊的吃水要求；滑道设-0．5％的纵坡，以便围堰下滑。c.围堰下水

待围堰节的混凝土达到设计强度后，用千斤顶将其顶起，将滑道延伸至其下，推入运输平车就位并固定好，然后将千斤顶放松，使围堰节到运输平车上，再解除平车制动，用卷扬机牵引至水上滑道。在拖拉时为防止失控，在围堰后方设一台小吨位卷扬机控制溜车。 d．浮运定位

利用平驳或浮箱组拼空腹式龙门浮吊，然后拖至滑道位置，利用4个吊构将围堰平稳吊离滑道，进入水域后缓慢放松吊绳，尽量降低其重心然后用缆绳将四角拉紧，利用2艘拖船或机动舟牵引，与定位船连结，退出拖船，利用锚绳进行定位。 e．围堰的下沉与拼装

由于薄壁围堰重量较轻，在流速较大的情况下极易偏移，因此，最好先在其墩位上下游设置定位桩，引导围堰下沉。围堰下沉至接近河床时

潜水员下水清理刃脚处的卵石并大致磨平，然后用吸泥机吸泥，使其落于基岩上，再用编织袋装干硬性水泥砂浆刃脚垫平。底节围堰就位

进行临时锚碇，然后沉放第二节围堰外壁，对位后穿螺栓连接。之后沉放内壁，将刃脚处填塞找平。两壁间吸泥干净后，在两壁间灌注封混凝土。围堰封底后，再依次沉放其余内壁，直至设计标高，最后在内、外沉井间填充砂砾石。 3．应用实例

京九线泰和赣江特大桥，位于赣江中游，1号～6号墩位于主河道上，水深10～15m，2号、3号墩处覆盖层2～4m，为中密饱和的粗砂夹卵

石。本着充分利用既有设备和资源、因地制宜的原则，综合考虑水文、地质和通航要求等因素，经比选，位于主航道的2号、3号墩采用层薄壁钢筋混凝土围堰进行施工。

围堰外壁为圆端形，长20m，宽16．34m，壁厚20cm，采取分节预制，节长3m，节间法兰连接。内壁为矩形，长13.8m，宽13．4m，壁厚20c

框内设十字形隔墙。内、外沉井预制好后，按先外后内的顺序逐节下水浮运拼装，内外壁之间填充混凝土及砂砾石，组成挡水围堰。围堰造如图4所示。

四、钢套箱围堰

近年来，由于钢材价格的下降，以及钢结构加工、运输、下沉方便等方面的优越性，钢套箱围堰越来越广泛地应用于大型深水桥梁的基础工中。

1．结构形式和特点

钢套箱围堰按形状可分为矩形（圆端形）和圆形，其中每种围堰又有单壁、双壁以及单双壁组合式钢围堰。

圆形围堰，由于在水压力作用下，只产生环向轴力，可不设内支撑，因此能够提供足够的施工空间，另外，由于其截面可以导流，因此抗

流能力强，它适用于流速较大的深水河流的低桩承台的施工中。但是，由于承台尺寸一般为矩形，因此，其封底的截面积较大，封底混凝的量较大。

矩形或圆端形围堰，可按承台的尺寸形状设计，减少了围堰钢壁的用钢量以及封底混凝土的用量。但是由于该围堰需加设内支撑，给后续程的施工带来诸多不便。另外，其抗水流冲击能力和整体性较差，不宜在流速较大的河流中使用。

单、双壁的构造主要是考虑钢围堰下沉的需要而设计，由于钢围堰重量轻，在需要人土较深的情况下仅靠自重难以下沉，需灌注配重混凝土

因此必须设置双壁结构；如果下沉较浅，借自重可以下沉，可设计为单壁结构；如在满足下沉需要的前提下，又要节省材料，可设计成单双壁组合式结构。

钢围堰结构形式的确定受多种因素的制约，如水文、地质、起重设备等。平面形状的确定主要受承台平面尺寸的影响以及水深的影响。我

曾做过比较，当承台的平面尺寸长宽比小于1．5时，采用圆形围堰更为合理，但水深大于15m的情况下，若采用矩形围堰，需加设多层内支撑，施工空间难以保证，同时也大大增加了钢材的用量，此时采用圆形围堰更为合理。 2．施工工艺及施工要点 （1）施工工艺流程（图5）

（2）施工要点 a．围堰的加工

为运输方便，一般选择船运比较方便的工厂进行加工。为减少墩位处拼装工作量，一般根据现场起重能力分节在工厂加 工。其加工顺序为，先分单元在胎具上加工成型，然后在浮体上组拼。矩形围堰由于较轻，一般是分块加工，一次拼装成型。 b．围堰的浮运

围堰的浮运根据下沉的设备情况而定，如果采用大型浮吊下沉，可用平驳进行浮运；如果采用组拼的龙门浮吊下沉，可直 接用浮吊进行浮运。

c.围堰的下沉

矩形围堰由于重量较轻，可一次拼装到位，因此，精确定位后，可一次放置于河床上。而双壁或单、双壁组合式围堰由于体积大，需在水

边下沉边接高。其作业步骤为：将第一节放入水中定位，利用双壁所产生的浮力自浮于水中，然后接高第二节，灌水或混凝土下沉，再继

接高下一节，直至围堰全高。在围堰上搭设吸泥平台，布置吸泥机进行下沉。围堰设计时，双壁间应设隔仓，灌注时应分仓对称进行，以钢围堰的偏移。 d．封底混凝土的施工

钢围堰沉至设计标高，灌注封底混凝土之前，要求潜水员用高压水枪进行清理，整平河床面，同时，为了保证封底混凝土与桩身、箱壁的好结合，达到止水效果，潜水员应用高压水枪将桩身和箱壁上附着的泥浆冲洗干净。

封底混凝土的施工采用垂直导管法。水下混凝土靠自身流动性向四周摊开。导管一般采用φ300mm无缝管，顶部设漏斗，导管数量根据钢

堰内净空面积确定。对于矩形钢围堰由于封底混凝土数量巨大，可分成几个仓，分次灌注封底混凝土。混凝土一般由岸上拌合站或大型拌船供应，泵送至浇注位置。 3．应用实例

双壁钢围堰1993年已成功运用于京九线泰和赣江桥4号墩的施工中，该围堰为拼装式矩形围堰，此不赘述。现将新长线长江轮渡北栈桥的应用情况作一介绍。

该桥1号～6号墩高潮位时水深在6～10m之间，加之承台的入上深度以及封底高度，水头差均在12～21m之间。根据承台的尺寸以及水位

况，我们对2号～6号墩钢围堰采用圆形和矩形分别进行了设计比较，这些承台平面尺寸均为5.4m *8m，水头高度均在12m左右，在能满

承台墩身的施工条件下，采用矩形钢套箱围堰施工，封底混凝土量小，钢材用量少，围堰加工简单，因此，2号～6号墩选用了单壁矩形钢围堰，其结构见图6。

1号墩承台尺寸最大，为12.4m * 7.6m其水头差达21m，桥墩轮廊尺寸为9.4m *5m，且构造复杂，采用矩形围堰，内支撑较多，不能满足

身施工空间要求。而采用圆形钢围堰，可不设内支撑，可为承台、墩身的施工提供较大的空间，另外，该墩位于深水区，流速大，采用圆

截面也更为有利，考虑到下沉配重需要以及最大限度地节省材料，五号墩采用了单双壁组合式钢围堰，其结构见图7。为平衡壁间混凝土灌注，共设8个隔仓。

该桥由于有大型浮吊配合施工，因此其下沉方法为：矩形围堰一次拼装下沉；圆形围堰按单双壁分两次接高下沉。

五、其他

在实际的施工应用中，还经常采用钢-混凝土组合结构围堰，下部为混凝土围堰上部采用钢围堰时，其适用条件下重力式围堰类似，优点是

上部采用的钢围堰施工进度快，拆除方便；亦有下部采用钢围堰上部采用混凝土围堰，它的适用条件同钢围堰，上部采用混凝土围堰主要考虑材料的价格因素。这种组合结构围堰本文中不一一列述。

六、结束语

深水桥梁低桩承台的围堰形式是多种多样的，每种围堰都有其各自的特点和适用条件，施工中应根据各自桥梁不同的水文、地质、材料以

设备等条件，综合考虑各种因素进行比选，不应死搬硬套，随着深水桥梁建设以及设备的发展，新材料的应用，采用大型低桩承台的结构式越来越多，其施工技术和围堰形式也必将得到进一步的发展。