長(zhǎng)山大橋主墩承臺(tái)吊箱圍堰施工

錢云龍

【摘 要】本文介紹長(zhǎng)山大橋主墩承臺(tái)吊箱圍堰施工，圍堰采用工廠制造現(xiàn)場(chǎng)組拼方式，利用鋼護(hù)筒進(jìn)行圍堰下放，采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土封底灌注。

【關(guān)鍵詞】吊箱圍堰；拼裝下放；堵漏封底；潮汐

0 概況

長(zhǎng)山大橋?yàn)榇筮B市長(zhǎng)海縣的一座大型橋梁，大橋全長(zhǎng)1790.0m，其橋跨布置為13×50m+（140m+260m+140m）+12×50m。橋址處海床基本無(wú)覆蓋層，表層大多為6～9m厚的全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化石英巖（fa0=240～500kPa），地質(zhì)單一，巖層強(qiáng)度較高。橋位處海域?qū)僬?guī)半日潮型，其落潮歷時(shí)大于漲潮歷時(shí)，水流最大流速為1.98m/s。

主橋采用跨徑組合為（140+260+140）m的雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土矮塔斜拉橋，14#、15#為主橋墩，其承臺(tái)為正六邊形，邊長(zhǎng)13.568m，平面尺寸為27.135×23.5m，厚度5m。承臺(tái)采用雙壁鋼吊箱圍堰法施工，封底混凝土厚2m，承臺(tái)混凝土按大體積混凝土施工。承臺(tái)底標(biāo)高為

-2.5m，封底底標(biāo)高為-4.5m，橋位處海水最大流速為1.98m/s，50年一遇最大浪高位3.0m，周期為5.8s，25年一遇最大浪高1.9m，周期5.5s。設(shè)計(jì)高水位+1.98米；設(shè)計(jì)低水位-2.03米。

1 主要施工方法及工藝

主橋14#、15#墩永久圍堰采用場(chǎng)外預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)散拼的方式。在主墩鉆孔樁施工完成后，拆除鉆孔平臺(tái)，在鋼護(hù)筒上焊接牛腿，在牛腿上安裝底板并依次安裝雙壁側(cè)板、內(nèi)支撐、吊桿，接高圍堰下放需用鋼護(hù)筒。下放雙壁鋼吊箱圍堰至設(shè)計(jì)標(biāo)高-4.5米，在低潮位將底板處吊桿與鋼護(hù)筒焊接，圍堰底口堵漏，澆筑圍堰封底混凝土。待封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，封堵側(cè)板連通孔，圍堰抽水，保證吊箱內(nèi)無(wú)水，割除封底混凝土以上部分鋼護(hù)筒及撐桿，拆除下放吊掛系統(tǒng)進(jìn)行承臺(tái)施工（圖1）。

1.1 圍堰結(jié)構(gòu)

1.1.1 圍堰結(jié)構(gòu)組成

圍堰由雙壁側(cè)板、底板及龍骨、吊桿、固定導(dǎo)環(huán)、內(nèi)支撐系統(tǒng)組成。

壁鋼吊箱圍堰主體結(jié)構(gòu)包括雙壁側(cè)板、底板及龍骨、內(nèi)支撐系統(tǒng)組成，形成承臺(tái)施工平臺(tái)。圍堰平面尺寸為29.9×25.9m，圍堰高8.896m，自重約330t。

1）雙壁側(cè)板

內(nèi)外壁板間間距1200mm，采用δ6mm面板，豎向∠63×63×6角鋼加勁，水平間距350mm。內(nèi)外壁間采用水平支撐環(huán)板、∠63×63×8角鋼斜撐連成整體。在內(nèi)外壁間設(shè)36道隔艙板，將雙壁間分成若干小隔艙。

2）底板及龍骨

底板為澆注封底混凝土承重模板，并在樁位處留有？準(zhǔn)2950mm圓孔供鋼護(hù)筒穿過。底板采用δ6mm面板，∠63×63×8角鋼加勁，間距300mm。底板下面為底板龍骨，模板直接支承于龍骨上，并通過模板間縫隙將底板與龍骨焊連。

3）內(nèi)支撐系統(tǒng)

圍堰內(nèi)支撐為單層鋼管支撐型式，采用？準(zhǔn)600，δ=6mm鋼管樁，縱橫橋向共八根。

4）吊桿

吊桿為工28型鋼，底口用銷軸與底龍骨連接，在圍堰下放到位后頂口與護(hù)筒焊接，用以承受底龍骨傳遞的封底混凝土重量。

1.1.2 圍堰受力工況

工況一：圍堰拼裝下放

圍堰拼裝時(shí)自身重量傳遞至底龍骨，由底龍骨傳遞至鋼護(hù)筒上。圍堰下放時(shí)自身重量由側(cè)板吊掛傳遞至吊掛分配梁上，然后傳遞至鋼護(hù)筒上。

工況二：圍堰封底

水壓力及波浪力傳遞至圍堰側(cè)板后由內(nèi)支撐抵消。

圍堰自身重量由側(cè)板吊掛傳遞至吊掛分配梁上，然后傳遞至鋼護(hù)筒上。

封底混凝土浮容重傳遞至底龍骨，由與底龍骨連接的吊桿傳遞至護(hù)筒上。

工況三：抽水澆筑第一層承臺(tái)

圍堰拼裝時(shí)自身重量傳遞至底龍骨，由底龍骨傳遞至鋼護(hù)筒上。圍堰下放時(shí)自身重量由側(cè)板吊掛傳遞至吊掛分配梁上，然后傳遞至鋼護(hù)筒上。

采用midas軟件建立整體模型，面板采用加勁板單元，其余為梁?jiǎn)卧?，?jīng)過驗(yàn)算各個(gè)工況下圍堰受力均滿足要求。

1.2 圍堰拼裝

1.2.1 拼裝前的準(zhǔn)備工作

1）主墩鉆孔樁施工完畢后，拆除鉆孔平臺(tái)、鋼護(hù)筒間連接系及其他附件，在低潮位時(shí)清除護(hù)筒上海洋生物等附著物，同時(shí)重新精確測(cè)量各護(hù)筒偏位及相對(duì)位置情況并繪制成圖，為后續(xù)底龍骨拼裝及圍堰下放做好準(zhǔn)備工作。

2）在鋼護(hù)筒上標(biāo)高+3.5m位置焊接圍堰拼裝牛腿，為保證牛腿標(biāo)高準(zhǔn)確，用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量，沿護(hù)筒周圍畫出標(biāo)高線；接高1#、3#、8#、10#、12#、17#、19#樁鋼護(hù)筒。在其余鋼護(hù)筒上架設(shè)分配梁，搭設(shè)簡(jiǎn)易施工平臺(tái)，鋪設(shè)腳手板及安全防護(hù)設(shè)施。

3）圍堰按照?qǐng)D紙要求在工廠分塊加工，在焊縫及防腐涂層檢查驗(yàn)收合格后用船運(yùn)輸?shù)綐蛭惶帯?/p>

1.2.2 圍堰拼裝

圍堰拼裝利用50t浮吊由承臺(tái)一個(gè)角向四周依次組拼焊接。將工廠分12塊制作的鋼圍堰運(yùn)輸至墩位（由于主墩承臺(tái)為正六邊形，所以圍堰只有側(cè)板A（直邊形）與側(cè)板B（120°鈍角形）兩種結(jié)構(gòu)，無(wú)需進(jìn)行編號(hào)，圍堰塊與塊之間具有可通用性），利用50t浮吊從承臺(tái)北側(cè)逆時(shí)針進(jìn)行圍堰側(cè)板的拼裝，側(cè)板與底龍骨臨時(shí)焊接鎖定。

1.2.3 拼裝要點(diǎn)

1）12塊圍堰拼裝合攏后，全面調(diào)整其垂直、水平度等，務(wù)使接頭對(duì)準(zhǔn)，所有誤差均在允許范圍之內(nèi)，經(jīng)檢查認(rèn)可后方可進(jìn)行電焊。

2）起吊圍堰時(shí)，應(yīng)按指定位置起吊，不得任意改動(dòng)，以免扭曲變形，起吊時(shí)不得碰撞。應(yīng)密切關(guān)注天氣及潮水情況，合理組織。

3）拼裝時(shí)如發(fā)現(xiàn)接頭不對(duì)，不準(zhǔn)硬拉硬頂。調(diào)整鋼圍堰放置千斤頂或倒鏈滑車位置，進(jìn)行輔助調(diào)整。

4）定位焊和全面焊的立焊縫應(yīng)全部由下向上進(jìn)行，電焊先后順序應(yīng)為：先內(nèi)壁、后外壁對(duì)稱進(jìn)行。焊接完成后進(jìn)行油密試驗(yàn)，對(duì)個(gè)別部位進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。

1.3 圍堰下放

圍堰拼裝完成后，安裝圍堰導(dǎo)向裝置，在已經(jīng)接高的護(hù)筒上安裝吊掛系統(tǒng)，吊掛系統(tǒng)由吊掛分配梁、吊桿、千斤頂?shù)冉M成。

（1）吊掛分配梁：主吊掛分配梁有4組，每組由4片貝雷梁組成。輔助吊掛分配梁共1組，由工25a型鋼制作而成。

（2）吊桿：圍堰下放系統(tǒng)共設(shè)10個(gè)吊點(diǎn)，主吊掛系統(tǒng)單個(gè)吊點(diǎn)設(shè)2根吊桿，吊桿為長(zhǎng)12.5米的精軋螺紋。輔助吊掛系統(tǒng)單個(gè)吊點(diǎn)設(shè)1根吊桿，吊桿為長(zhǎng)19.5的精軋螺紋。

（3）千斤頂：一個(gè)吊桿位置需一臺(tái)千斤頂，共需18臺(tái)60t千斤頂。

圍堰吊掛系統(tǒng)安裝完成且檢查合格后利用18臺(tái)60t千斤頂同時(shí)均勻起頂，將圍堰提離鋼護(hù)筒牛腿約20mm，并調(diào)平，割除鋼護(hù)筒上牛腿，通過吊掛均勻下放鋼吊箱，下放過程中盡量保證18臺(tái)千斤頂同步，每下放5cm左右即調(diào)平一次，鋼吊箱下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高-4.5m。

1.4 圍堰封底

1.4.1 封底前準(zhǔn)備工作

圍堰下放到位后安裝堵漏卡環(huán)，在低潮位將底板處吊桿與鋼護(hù)筒進(jìn)行焊接用以承受封底混凝土重量，且保證側(cè)板連通器處在連通狀態(tài)，使圍堰內(nèi)外水位持平（封底混凝土施工后且未達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度）、保持下放吊掛系統(tǒng)，使吊掛承受側(cè)板、底板自重荷載。

卡環(huán)安裝時(shí)在卡環(huán)與護(hù)筒之間安裝膠皮，用編制袋裝填由碎石、細(xì)砂均勻攪拌而成的混合物投擲在所有護(hù)筒周圍（裝填半袋），請(qǐng)潛水員下水逐一堆碼在護(hù)筒周圍，壓制卡環(huán)與護(hù)筒及底龍骨之間縫隙。

利用雙壁鋼圍堰和鉆孔樁鋼護(hù)筒作為支撐，搭設(shè)封底施工平臺(tái)，采用垂直導(dǎo)管法灌注封底混凝土，導(dǎo)管數(shù)量及在平面上的布置，應(yīng)使各導(dǎo)管的有效灌注半徑互相搭接，并覆蓋圍堰底板全范圍。

1.4.2 混凝土封底施工

由于承臺(tái)處于海中，受潮汐及大風(fēng)等惡劣天氣影響較大，須提前謀劃，關(guān)注天氣及潮汐情況，選擇無(wú)大風(fēng)天氣即將到達(dá)最高位潮位前一個(gè)小時(shí)左右開始進(jìn)行混凝土水下灌注工作。應(yīng)保證混凝土連續(xù)供應(yīng)，在潮汐到達(dá)最低潮前使整個(gè)圍堰內(nèi)混凝土平均高度上升至0.8m-1m左右，因此要求混凝土每小時(shí)上升約15cm左右?；炷敛捎迷鐝?qiáng)緩凝混凝土，要求和易性、流動(dòng)性良好，初始坍落度14～18cm，初凝時(shí)間不小于6-8h，3d強(qiáng)度不小于20MPa。在封底開始前應(yīng)進(jìn)行試拌以檢驗(yàn)設(shè)備完好，一切就緒后，方可開始。

拔球順序由四周向中間的順序，分期分批開灌，盡量使混凝土流動(dòng)不要太遠(yuǎn)。水下封底過程中，對(duì)混凝土的流動(dòng)距離、流動(dòng)坡度、泵管埋入深度、灌注速度、圍堰內(nèi)混凝土面上升情況，均應(yīng)及時(shí)測(cè)量，做好記錄，隨時(shí)調(diào)整。

封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行圍堰抽水，對(duì)封底混凝土表面局部找平后進(jìn)行承臺(tái)施工。

2 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)山大橋主橋墩處于航道之中，采用現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式減少對(duì)航道的妨礙，鉆孔樁與圍堰制造同步進(jìn)行，大大縮短了施工工期，其經(jīng)濟(jì)性和適用性很強(qiáng)。

潮汐、風(fēng)浪以及濕氣等對(duì)圍堰現(xiàn)場(chǎng)組裝焊接質(zhì)量、下放及封底安全性有較大的影響。必須合理組織，關(guān)注天氣情況，選擇在無(wú)大風(fēng)大浪天氣進(jìn)行圍堰組拼施工，在平潮位時(shí)進(jìn)行圍堰下放及封底施工。

[責(zé)任編輯：王楠]