西溪特大橋水中防撞支架的加固與施工

■周良肖

（福州閩大建設(shè)工程有限公司，福州 350018）

1 概述

船舶和橋梁與生俱來即為一對矛盾體，橋梁跨越的江河湖海通常是船舶通行的航道，當橋梁作為水上建筑物時，則很可能成為航道的障礙物。船舶在橋下航行，則對橋墩和橋跨結(jié)構(gòu)存在著撞擊的威脅。為了保護橋墩，常設(shè)計防撞裝置。橋梁防撞裝置主要有防御船撞橋墩的、防御船撞橋梁上部結(jié)構(gòu)的、當船撞上橋時橋墩直接受力的和橋墩不受力的等各種類型。由于自然與人為的因素，船舶撞擊橋梁的事故雖極力避免而時有發(fā)生。本文以西溪特大橋16#墩防撞支架被撞后的加固修復為案例，分析防撞支架的加固方案，介紹了施工過程和注意要點，為同類工程提供參考。

2 工程背景

沈海高速廈漳漳州段西溪特大橋16#墩防撞支架維修處治工程，工程投資約78萬，工期3個月。本工程性質(zhì)為維修處治工程。西溪特大橋左橋位于沈海高速公路廈漳漳州段，橋梁樁號為K28+169.77，上跨九龍江西溪，全長1389.98m，上部結(jié)構(gòu)為9×25m預應(yīng)力混凝土T形準連續(xù)梁+（35.4+11×50m+35.4m）預應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁+22×25m預應(yīng)力混凝土T形準連續(xù)梁。該橋跨越九龍江西溪，該河流為通航河流，航道等級為V級。為保證大橋結(jié)構(gòu)安全，于2013年在14#～18#橋墩周圍設(shè)置了防撞支架。

2017年5 月，16#墩A道右側(cè)防撞支架被過往船只撞壞，特對防撞支架被撞的外觀狀況進行檢查，主要病害為3#鋼管樁整體分離，脫落；連接板與鋼平聯(lián)整體分離、脫落；19個焊接點撕裂；1#鋼管樁有輕微傾斜及整體右側(cè)防撞支架向下游側(cè)有輕微傾斜現(xiàn)象，如下圖1、2所示。

圖1 被撞損的支架

圖2 被撞損支架的細部

3 加固方案

3.1 加固方案比選

根據(jù) 《沈海高速廈漳漳州段西溪特大橋16#墩A道防撞支架專項檢測報告》（2017）所描述的病害情況，擬定兩種加固改造方案：方案一，同心圓形式布置內(nèi)外鋼管樁加固，即采用將斷面重疊區(qū)段呈同心圓形式布置內(nèi)外鋼管樁澆筑連接施工方案；方案二，左右加設(shè)鋼管樁加固。方案比選如表1所示。由表1可知，兩種方案均能滿足該加固改造的要求，方案一工期短，技術(shù)經(jīng)驗相對成熟，工程造價；方案二雖然工藝簡單，技術(shù)成熟，但造價較高，工期較長，空間占據(jù)大，不利通行；綜合比較，采用同心圓形式布置內(nèi)外鋼管樁方案進行加固改造。

表1 兩種加固方案比較表

3.2 加固主要措施

根據(jù)分析結(jié)果，防撞支架被撞的改造主要從增加斷面尺寸，提高結(jié)構(gòu)剛度和整體性入手，通過在內(nèi)外同心圓增設(shè)鋼管樁達到加固提載的效果，如圖3所示。

圖3 防撞支架修復加固圖

鋼管樁修復：利用最新撞斷的3#鋼管樁殘留部分，在其外設(shè)置Φ1300的鋼管樁，再在其內(nèi)設(shè)置Φ700的鋼管樁，新增鋼管樁與原鋼管樁在斷面重疊區(qū)段呈同心圓形式布置。新增鋼管樁采用Q345鋼板工廠圈制而成，壁厚均為16mm。新增外圈鋼管樁打入深度與原鋼管樁深度一致，新增內(nèi)部鋼管樁深度為河床以下7.0m。為提高河床以上鋼管樁的強度，在新增內(nèi)外鋼管樁之間填充C35微膨脹混凝土。重新安裝與3#鋼管樁相接的鋼平聯(lián)，鋼平聯(lián)的位置、構(gòu)造與原設(shè)計相同。

加固設(shè)計時要求對于鋼構(gòu)件連接處焊縫開裂處，對焊縫進行打磨，重新焊接，焊縫質(zhì)量達到Ⅱ級標準；各構(gòu)件的防腐壽命不小于30年；對存在輕微傾斜的1#鋼管樁加強觀測。

4 加固施工

4.1 施工步驟

（1）固定打樁船。待海事相關(guān)部門批準后，打樁船由拖輪運至施工點附近，拋錨定位。

（2）先進行外設(shè)置Φ1300的鋼管樁第一節(jié)的立樁。使樁到達指定的位置；在重力作用下自動插樁；復測樁位，若樁位誤差過大，起吊樁，重新定位；啟動振動錘，震動沉樁。

（3）穩(wěn)樁壓錘。解除上吊點，振動錘下壓，壓錘穩(wěn)樁，打開控制開關(guān)。

（4）施打。鋼管樁停錘標準以標高控制為主，鋼管長度須滿足高水位時入土3m，且樁頂露出水面1.5m。

（5）重復（2）至（4）施工步驟，按設(shè)計要求新增鋼管樁與原鋼管樁在斷面重疊區(qū)段呈同心圓形式布置，再在其內(nèi)進行Φ700鋼管樁第一節(jié)施工，新增內(nèi)部鋼管樁貫入深度為河床以下7.0m。再進行Φ1300鋼管樁第二節(jié)施工，后繼續(xù)將鋼管樁打入土層為河床以下7.0m；Φ1300、Φ700鋼管樁逐級施工至設(shè)計標高。鋼管樁拼裝時，管內(nèi)任一管節(jié)僅能有一條焊縫，相鄰管節(jié)縱縫距應(yīng)大于300mm。且為了提高鋼管的耐久性，鋼管表面進行防腐處理。

（6）填充混凝土C35微膨脹混凝土。在普通的C35混凝土中添加12%的膨脹劑，使混凝土在水化期間能夠依靠膨脹劑的作用而發(fā)生一定的膨脹，從而彌補了混凝土的收縮，達到防治混凝土裂縫，改善混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，提高抗?jié)B透性能。

（7）更換安裝鋼平聯(lián)、護舷。按設(shè)計圖紙進行，鋼平聯(lián)的端頭與鋼管樁采用坡口焊焊接形式，以保證連接的等強度要求。

4.2 施工注意要點

（1）鋼管樁接長。一般在高潮位進行鋼管樁沉樁，鋼管樁下沉應(yīng)一氣呵成，不可中途停頓或較長時間的間隙，以免樁周土恢復造成繼續(xù)下沉困難。要在低潮位進行焊接，每節(jié)段接樁采用2人同時焊接，焊接時間約4～5h。對接前，在已施工完樁的樁口處焊接4個方向的楔形三角板，以方便對接。對接時，施工人員必須仔細觀察、調(diào)整接口，用木錘敲擊振動對接口上的鋼管樁，保證其咬合緊密。

（2）焊接。所有焊縫均應(yīng)進行外觀檢查，焊瘤，熔渣等均應(yīng)清除，焊縫金屬緊密，焊道均勻，焊縫金屬與母材的過渡平順，不得有任何裂縫，未熔合為焊透等缺陷。

（3）鋼管樁的偏位調(diào)整。接樁后沉放到位的鋼管樁平面位置和傾斜度出現(xiàn)超偏時，要通過船體牽引進行調(diào)整，起重船作為動力點，通過滑輪組和鋼絲繩對偏位的鋼管樁進行強制性牽引糾偏，糾偏時需采用全站儀全程監(jiān)控觀測。

5 結(jié)語

西溪特大橋防撞支架維修加固采用斷面重疊區(qū)段呈同心圓形式布置內(nèi)外鋼管樁澆筑連接，其位置、構(gòu)造與原設(shè)計相同，與原有的其他防撞支架及連接構(gòu)件形成整體，且外觀良好，具有更高的整體性和防撞擊能力，取得良好的加固效果。由于方案合理，管理到位，克服了九龍江水系施工環(huán)境和條件復雜等不利因素，施工進展非常順利，加固過程未出現(xiàn)任何質(zhì)量和安全事故，比合同工期提前2個多月完工，圓滿完成加固任務(wù)。

西溪特大橋防撞支架維修加固施工在橋下凈空小，潮差水位大的情況下進行，施工時既考慮對于防撞設(shè)施的正面作用，同時也兼顧了施工的安全性、合理性、經(jīng)濟型等，對橋墩的防撞設(shè)施的修復有較大的指導作用和意義。

[1]中華人民共和國行業(yè)標準.JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]中華人民共和國國家標準.GB50017-2003，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[3]中華人民共和國國家標準.JTJ254-98，港口工程樁基規(guī)范[S].

[4]沈海高速廈漳漳州段西溪特大橋16#墩A道防撞支架專項檢測報告.2017.