九洲航道橋主塔墩承臺(tái)鋼圍堰施工工藝

摘 要：以九洲航道橋?yàn)楣こ瘫尘埃敿?xì)論述了海上承臺(tái)圍堰制造加工與運(yùn)輸、鋼圍堰現(xiàn)場(chǎng)拼裝與下放施工工藝，以及施工過(guò)程中圍堰的質(zhì)量控制等問題。通過(guò)實(shí)踐表明，海上潮汐變化下，采用鋼圍堰墩位處拼裝施工技術(shù)滿足鋼圍堰及承臺(tái)施工技術(shù)要求；鋼圍堰的現(xiàn)場(chǎng)組拼、下放及定位調(diào)整均達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期的精度要求。

關(guān)鍵詞：鋼圍堰；制造；拼裝；下放；封底；混凝土

對(duì)于海上橋梁施工，九洲航道橋就承臺(tái)圍堰施工，本著盡量減少海上施工工期，降低海上施工風(fēng)險(xiǎn)，提高施工方案經(jīng)濟(jì)性的原則，通過(guò)對(duì)施工方案從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、工期等多方面進(jìn)行詳細(xì)論證，九洲航道橋主塔墩承臺(tái)施工最終采取鋼吊箱圍堰施工。鋼圍堰由底板及龍骨、側(cè)板、內(nèi)支撐、吊掛系統(tǒng)等組成，其中側(cè)板利用防船撞設(shè)施與基礎(chǔ)施工用鋼套箱相結(jié)合，即將承臺(tái)施工用鋼套箱兼做基礎(chǔ)防船撞設(shè)施的主體結(jié)構(gòu)。

1 工程概況

九洲航道橋采用雙塔單索面鋼混組合梁斜拉橋，主跨設(shè)單孔雙向通航，橋跨布置為（85+127.5+268+127.5+85）m，全長(zhǎng)693m。全橋共6個(gè)橋墩，為對(duì)橋墩基礎(chǔ)進(jìn)行保護(hù)，每個(gè)墩均設(shè)置防撞設(shè)施，防撞設(shè)施結(jié)構(gòu)正常使用壽命為30年。其中206#、207#墩為主塔墩，承臺(tái)為圓端形，采用吊箱圍堰法施工，九洲航道橋總體布置見圖1所示。

圖1 九洲航道橋總體布置圖

2 鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

鋼吊箱由龍骨、底板、側(cè)板、內(nèi)支撐、吊掛系統(tǒng)等五大部分組成。

2.1 龍骨及底板

鋼吊箱的底板采用型鋼焊接形成的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，主墩鋼吊箱龍骨縱、橫方向均采用HM488×300mm型鋼，吊箱底板面板均采用8mm厚的鋼板，加勁采用∠63×63×6mm的角鋼。主塔墩鋼吊箱底板及龍骨布置見圖2。

圖2 主塔墩鋼吊箱底板及龍骨布置圖

2.2 側(cè)板

九洲航道橋204～209#墩吊箱圍堰側(cè)板利用防撞套箱，側(cè)板為雙壁結(jié)構(gòu)，由內(nèi)、外壁板，頂、底板組成，內(nèi)設(shè)水平隔板、水平加勁肋及豎向環(huán)狀加勁肋。防撞箱外壁板，頂、底板以及水平隔板等均開設(shè)消波孔，箱體材料采用Q235B級(jí)鋼材。

2.3 內(nèi)支撐

主墩鋼吊箱均只在頂口設(shè)置了一道內(nèi)支撐，主墩圍堰內(nèi)支撐采用φ630×8mm的鋼管，中心標(biāo)高為+3.895m。主墩鋼吊箱圍堰內(nèi)支撐布置見圖3。

2.4 吊掛

九洲航道橋鋼吊箱圍堰采用在墩位拼裝，利用扁擔(dān)梁和千斤頂進(jìn)行下放。為承受圍堰自重和封底混凝土重量，在每個(gè)鋼護(hù)筒四周設(shè)4個(gè)吊點(diǎn)，在鋼護(hù)筒頂設(shè)置Ⅰ56b十字形吊掛梁，吊掛采用Φ32mm精軋螺紋鋼。圍堰吊掛梁及吊掛安裝示意見圖4。

圖4 主塔墩圍堰吊掛安裝示意

3 鋼吊箱圍堰制造

3.1 圍堰側(cè)板制造

九洲航道橋圍堰側(cè)板采用防撞套箱，圍堰側(cè)板的加工步驟主要?jiǎng)澐譃榘鍐卧圃?、圍堰?cè)板節(jié)段制造和總體預(yù)拼。圍堰側(cè)板由各類單元間組合而成，主要包括面板單元、主次框架單元、縱橫隔板單元、加勁板單元等。圍堰節(jié)段劃分如圖5所示：

圖5 主塔墩圍堰節(jié)段劃分

3.2 圍堰底板及龍骨制造

主塔墩圍堰龍骨采用HM488*300型鋼，底板采用δ=8mm鋼板。結(jié)合運(yùn)輸船舶尺寸，主塔墩圍堰底板及龍骨在鋼結(jié)構(gòu)車間分塊制造，運(yùn)輸至墩位后，在運(yùn)輸平板駁上將制造成的小塊組拼成3大塊，其中外側(cè)分塊尺寸為28.25*14.2m，重量約為74.7t，中間分塊尺寸為28.25*14.15m，重量約為70.9t。組拼好的3大塊圍堰底板及龍骨，利用駁船運(yùn)輸至墩位安裝。主塔墩圍堰底板及龍骨分塊示意見圖6。

圖6主塔墩圍堰底板及龍骨分塊示意圖

3.3 吊掛及內(nèi)支撐制造

圍堰吊掛、內(nèi)支撐等在鋼結(jié)構(gòu)車間制造，駁船運(yùn)輸至墩位安裝。

4 鋼吊箱圍堰拼裝及下放

根據(jù)圍堰結(jié)構(gòu)尺寸、重量以及施工機(jī)械設(shè)備情況，九洲航道橋主塔墩鋼圍堰均采用墩位拼裝，利用千斤頂下放的方案進(jìn)行安裝。九洲航道橋主塔墩圍堰整體拼裝流程如下：

樁基施工完畢，拆除鉆孔樁施工平臺(tái)→布設(shè)圍堰拼裝支撐梁→拼裝圍堰底板及龍骨→分塊拼裝圍堰側(cè)板→安裝吊掛系統(tǒng)、內(nèi)支撐以及限位裝置→布置圍堰下放千斤頂→圍堰下放前檢查驗(yàn)收→將圍堰整體提升0.8m，拆除護(hù)筒頂支撐梁→緩慢下放圍堰就位→檢查圍堰軸線偏差及高程→進(jìn)行承臺(tái)封底混凝土施工。

4.1 圍堰拼裝前的準(zhǔn)備工作

4.1.1 鋼吊箱底板開孔檢查

圍堰安裝時(shí)底板需穿過(guò)鉆孔樁鋼護(hù)筒，底板上開設(shè)的預(yù)留孔準(zhǔn)確與否，是影響鋼吊箱平穩(wěn)下沉、精確定位的關(guān)鍵，因此必須準(zhǔn)確測(cè)量鋼護(hù)筒的坐標(biāo)、橢圓度、傾斜度及傾斜方向，根據(jù)測(cè)量結(jié)果在鋼吊箱底板上開孔。在圍堰安裝前，應(yīng)根據(jù)鋼護(hù)筒實(shí)測(cè)資料，進(jìn)一步復(fù)核圍堰底板開孔情況。

4.1.2 鋼護(hù)筒外圍周邊情況探測(cè)

為保證鋼吊箱能順利下放就位，對(duì)鋼護(hù)筒外圍周邊情況進(jìn)行探測(cè)，以檢查是否還存在妨礙鋼吊箱下沉就位的障礙物。探測(cè)內(nèi)容包括鋼護(hù)筒外壁及吊箱沉放范圍內(nèi)的水下情況。鋼護(hù)筒外壁探測(cè)方法采用圓鋼加工成內(nèi)徑較鋼護(hù)筒直徑大0.05m的鋼圈，套入鋼護(hù)筒，保持水平下放，檢查鋼護(hù)筒周圍有無(wú)影響鋼吊箱沉放的障礙物。吊箱沉放范圍內(nèi)的水下情況則主要由潛水員探摸。

4.2 圍堰拼裝及下放步驟

4.2.1 步驟一：樁基施工完成，超聲波檢測(cè)、取芯及注漿完成后，拆除部分鉆孔樁施工平臺(tái)，布置長(zhǎng)臂挖掘機(jī)，開挖墩位中心部分海床面至-5.5m標(biāo)高。墩位中心海床開挖深度符合要求后，拆除剩余施工平臺(tái)，利用挖泥船開挖墩位邊緣處海床至-5.5m，挖掘機(jī)開挖不到位的地方，利用抓斗進(jìn)行開挖。

圖7 主塔墩圍堰施工區(qū)域平臺(tái)拆除范圍

圖8 主塔墩圍堰施工區(qū)域清淤

4.2.2 步驟二：圍堰基坑開挖完成后，測(cè)量檢查海床標(biāo)高滿足圍堰下放高度要求后，接高1#、5#、18#、22#樁鋼護(hù)筒至+14.2m標(biāo)高，在各樁鋼護(hù)筒頂布置支撐分配梁（見圖9示）。

4.2.3 步驟三：利用WD120桅桿吊機(jī)吊裝底板及龍骨分塊1，重量約70.9t（見圖10示）。

圖9 主塔墩圍堰施工安裝支撐分配梁

圖10 主塔墩圍堰施工龍骨分塊1安裝

4.2.4 步驟四：利用WD120桅桿吊機(jī)吊裝底板及龍骨分塊2、3，分塊重量約74.7t，調(diào)整龍骨標(biāo)高、平面位置及軸線偏差后，將龍骨焊接為整體（見圖11示）。

圖11 主塔墩圍堰施工安裝龍骨分塊2、3

4.2.5 步驟五：利用WD120桅桿吊機(jī)安裝龍骨焊縫處橋面板，分塊吊裝側(cè)板1-12。各分塊重量：分塊4、5、10、11重31.141t，分塊3、6、9、12重29.474t，分塊1、2、7、8重35.591t。各分塊安裝順序?yàn)榉謮K1、2→分塊7、8→分塊3、12→分塊6、9→分塊5、10→分塊11→分塊4，合龍圍堰側(cè)板（見圖12）。

圍堰側(cè)板拼裝過(guò)程中，為保持穩(wěn)定，設(shè)置臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，臨時(shí)支撐與圍堰側(cè)板通過(guò)氯丁橡膠件螺絲孔連接，單塊側(cè)板安裝好后，下端與底板焊接（見圖13）。

4.2.6 步驟六：在接高的4個(gè)角護(hù)筒上安裝吊掛分配梁（吊掛分配梁為1400mm×836mm箱型結(jié)構(gòu)）。在吊掛梁上每端對(duì)稱設(shè)2個(gè)吊點(diǎn)（每個(gè)吊點(diǎn)采用鋼吊帶），每個(gè)吊點(diǎn)布置一臺(tái)600t液壓千斤頂，四點(diǎn)同時(shí)頂升下放圍堰。整體抬升圍堰5cm，檢查各吊點(diǎn)情況；繼續(xù)抬升圍堰10cm，拆除護(hù)筒上支撐梁。（見圖14）

4.2.7 步驟七：護(hù)筒頂支撐梁拆除完畢后，各點(diǎn)同步緩慢下放圍堰至+2.5m標(biāo)高，安裝護(hù)筒頂?shù)鯍焓至杭皣叩装宓鯍欤^續(xù)下放圍堰到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將圍堰底板吊掛錨固。布置封底混凝土施工平臺(tái)，進(jìn)行圍堰封底混凝土施工。

5 圍堰封底混凝土施工

主塔墩及輔助墩承臺(tái)封底混凝土厚度均為2.5m，主塔墩封底混凝土數(shù)量為1787.5m3，在圍堰下放就位后，均采用導(dǎo)管法一次澆筑封底混凝土。

九洲航道橋圍堰封底混凝土施工工藝流程如下：圍堰檢查驗(yàn)收→圍堰限位→護(hù)筒周邊堵漏→封底平臺(tái)布置→封底導(dǎo)管及灌注架布置→混凝土工作船就位→封底。

6 施工體會(huì)

6.1 中大型鋼圍堰在海上潮汐變化明顯、施工環(huán)境惡劣條件下進(jìn)行墩位處拼裝、精確對(duì)位及成功下放，為今后承臺(tái)圍堰海上施工積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

6.2 針對(duì)鋼圍堰制安，基于現(xiàn)場(chǎng)施工浮吊起重能力及運(yùn)輸船尺寸，通過(guò)對(duì)施工方案深入細(xì)化，提出鋼圍堰側(cè)板分節(jié)段、底板分塊制作，現(xiàn)場(chǎng)組拼方案，以適應(yīng)浮吊吊裝墩位限制，大大減少機(jī)械費(fèi)用投入。

6.3 在海上鋼圍堰整體下放施工中采用吊掛分配梁配合液壓千斤頂進(jìn)行圍堰下放及精確定位，完成了尺寸43.3×28.7m、重709.1t的中型鋼結(jié)構(gòu)定位施工。

6.4 對(duì)于鋼圍堰，只要在鋼結(jié)構(gòu)制作過(guò)程中從板單元制作到節(jié)段組拼及總拼完成的各施工環(huán)節(jié)中加強(qiáng)過(guò)程控制，現(xiàn)場(chǎng)安裝精度及線型是自然實(shí)現(xiàn)的，因此鋼圍堰制作時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制其過(guò)程施工，在現(xiàn)場(chǎng)安裝中嚴(yán)格按照節(jié)段順序進(jìn)行施工。

作者簡(jiǎn)介：陳衛(wèi)軍（1982，9-），男，甘肅省白銀市，現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：橋梁與隧道。