武漢青山長江大橋超大型鋼圍堰錨碇系統(tǒng)施工關(guān)鍵技術(shù)

王利光 張曉丹 胡海波

摘 要：武漢青山長江大橋為主跨938米鋼箱梁斜拉橋，其中20號墩北主塔基礎(chǔ)為整體式啞鈴形群樁結(jié)構(gòu)。為滿足施工需要，該基礎(chǔ)采用啞鈴形雙壁鋼套箱圍堰平臺一體化施工方法，本文結(jié)合項目實際的成功應(yīng)用，重點介紹超大型鋼套箱圍堰錨碇系統(tǒng)施工關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：超大型鋼套箱圍堰;錨碇系統(tǒng);橋梁施工

中圖分類號：U445? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）10-0143-03

1工程概況

武漢青山長江大橋全長7.548km，主跨為938m的雙塔雙索面鋼箱及鋼箱結(jié)合梁斜拉橋，設(shè)計無下橫梁A型主塔，其中20墩北主塔塔高279.5m，基礎(chǔ)位于長江深水中，設(shè)計塔座與基礎(chǔ)承臺為一體式結(jié)構(gòu)形式，單個塔柱下分別布置一個群樁基礎(chǔ)，兩個群樁基礎(chǔ)采用系梁連接成整體式啞鈴形結(jié)構(gòu)[1]。該基礎(chǔ)采用啞鈴形雙壁鋼套箱圍堰平臺一體化施工方法。鋼套箱平面尺寸為103.8m×43.4m，壁厚2.0m，總高度37m，其中底節(jié)鋼套箱圍堰高度為18.2m。圍堰整體在武漢青山船廠加工制造，利用船廠既有的斜船架滑道法下水自浮后由拖輪拖帶出運河，順?biāo)赂∵\至墩位，過纜后浮運船隊退出，圍堰由設(shè)置預(yù)拉力的錨碇定位系統(tǒng)實現(xiàn)精確定位，插打圍堰定位鋼護(hù)筒并掛樁形成鉆孔平臺，進(jìn)行后續(xù)鉆孔樁施工[2]。

2圍堰錨碇系統(tǒng)總體設(shè)計

鋼圍堰浮底節(jié)運到現(xiàn)場墩位后，按設(shè)計采用前、后定位船加重錨體系進(jìn)行錨固定位。該體系主要由主錨、前后定位船及其錨碇、圍堰邊錨、尾錨、拉纜等幾個部分組成。前定位船采用1艘800t鐵駁改制，后定位船采用1艘400t鐵駁改制。主錨采用10t霍爾鐵錨6個，尾錨采用6t霍耳鐵錨4個。前定位船邊錨各拋設(shè)3t霍爾鐵錨2個，后定位船邊錨各拋設(shè)3t霍爾鐵錨2個。圍堰和前、后定位船間采用拉纜連接，前拉纜為6根φ60mm鋼絲繩，后拉纜為4根φ60mm鋼絲繩。主塔墩圍堰邊錨采用8個6t霍爾鐵錨[3]。錨碇系統(tǒng)總體設(shè)計見圖1。

3錨碇系統(tǒng)施工主要步驟

步驟一：拋1#～6#主錨，前定位船臨時系泊。

（1）前定位船艙面布置完畢，錨位處水深測量;

（2）拋錨船船首掛載霍爾式錨，將相應(yīng)的錨鏈、鋼絲繩按蛇形排列好，并根據(jù)錨位處水深情況進(jìn)行分別打梢;打開脫鉤器拋設(shè)1#主錨，拋錨船臨時停泊于前定位船設(shè)計位置;

（3）拖輪將拋臨時錨穩(wěn)定前定位船。將1#錨繩過至前定位船;

（4）重復(fù)步驟（2），拋設(shè)2#～6#主錨。

步驟二：拋D1#、D2#定位船邊錨，15#、16#尾錨;后定位船臨時定位。

（1）重復(fù)步驟一中第2步，拋設(shè)D1#、D2#定位船邊錨，過錨繩并系結(jié)，對稱收緊;

（2）拖輪拖帶后定位船至前定位船尾部，臨時系結(jié)，將L1#、L2#前下拉纜過至后定位船，臨時與L7#、L8#后下拉纜相應(yīng)的固定位置系結(jié);

（3）將1t臨時錨過至后定位船上系結(jié)。解開前、后定位船之間臨時系結(jié)，利用拉纜，并用拖輪輔助溜放后定位船至20#墩墩位設(shè)計位置處;

（4）重復(fù)步驟一中第2步拋設(shè)15#、16#尾錨，過錨繩至后定位船上與相應(yīng)滑車組系結(jié)并收緊。

步驟三：拋D3#、D4#前定位船邊錨，拋7#、8#、13#、14#鋼圍堰邊錨。

（1）重復(fù)步驟一中第2步，D3#、D4#前定位船邊錨，過錨繩至相應(yīng)滑車組系結(jié)，收緊;

（2）重復(fù)步驟一中第2步，拋7#、8#、13#、14#鋼沉井邊錨，并將接長段錨繩臨時過至后定位船，臨時系結(jié)于拉纜及尾錨滑車組，收緊;然后收1t臨時錨。

步驟四：底節(jié)鋼圍堰下水、就位，與后定位船靠幫、過纜。

（1）底節(jié)鋼圍堰組拼完成后，安裝底節(jié)鋼圍堰拉纜固定座以及邊錨導(dǎo)纜器，并穿好鋼絲繩，盤好后放于底節(jié)鋼圍堰上指定位置;

（2）底節(jié)鋼圍堰浮運至墩位設(shè)計位置處，臨時幫靠于后定位船處;

（3）按順序先將前下拉纜L1#、L2#錨繩接頭與鋼圍堰上相應(yīng)拉纜錨繩接頭相連;再將7#、8#邊錨過至鋼圍堰上，將錨繩接頭相連;最后將13#、14#邊錨過至鋼圍堰上，將錨繩接頭相連。

步驟五：連接L7#、L8#后下拉纜，溜放后定位船;拋D5#～D8#后定位船邊錨;連接L3#、L4#前下拉纜。

（1）將L7#、L8#后下拉纜錨繩接頭連接至后定位船相應(yīng)滑車組;

（2）利用拖輪溜放后定位船至設(shè)計位置;

（3）重復(fù)步驟一中第2步，拋設(shè)D5#～D8#后定位船邊錨，過錨繩并系結(jié)，對稱收緊;

（4）將前下拉纜L3#、L4#錨繩接頭與鋼圍堰上相應(yīng)拉纜錨繩接頭相連。

步驟六：連接上拉纜;拋9#～12#邊錨;拋17#、18#尾錨。

（1）將L5#、L6#、L9#、L10#前后上拉纜錨繩接頭分別連接至前、后定位船相應(yīng)滑車組;

（2）重復(fù)步驟一中第2步，拋9#～12#邊錨，連接錨繩接頭，與定位船上相應(yīng)滑車組系結(jié)，對稱收緊;

（3）重復(fù)步驟一中第2步，拋17#、18#尾錨，過錨繩并系結(jié)，對稱收緊。

步驟七：鋼圍堰注水下沉，初步定位;調(diào)整各錨、拉纜，精確定位。

（1）鋼圍堰注水下沉至頂面高程+24.0處，初步定位鋼圍堰，全面調(diào)整各錨繩、拉纜;

（2）對主錨、尾錨、鋼沉井邊錨逐級施加預(yù)拉力，精確定位鋼圍堰。

4圍堰定位及調(diào)整

4.1圍堰邊錨拋設(shè)

圍堰交接后，用拋錨船拋設(shè)圍堰邊錨。將圍堰的邊錨與錨鏈、錨繩連接好，在35t浮吊的配合下將邊錨掛在拋錨船邊緣，錨鏈、錨繩存放在拋錨船上，用拖輪把拋錨船由下游依次拖曳至各邊錨的設(shè)計位置偏上游5m左右，利用拋錨船上的卷揚機(jī)依次拋下各邊錨7#、8#、9#、10#、11#、12#、13#、14#。收緊錨繩，對稱預(yù)絞邊錨。邊錨布置見圖2。

4.2圍堰灌水下沉

邊錨拋設(shè)完畢后，即可注水調(diào)整圍堰標(biāo)高。按設(shè)計要求，圍堰在掛樁形成鉆孔平臺后圍堰頂面標(biāo)高為+24.0米，為使鋼護(hù)筒的插打及圍堰掛樁施工定位更加準(zhǔn)確，應(yīng)盡量將圍堰頂面標(biāo)高調(diào)到接近+24.0米。邊錨拋設(shè)后，圍堰頂標(biāo)高為浮運到位后微調(diào)過的標(biāo)高，需要進(jìn)行灌水下放，再進(jìn)行定位調(diào)整。下放標(biāo)高至接近+24.0的設(shè)計標(biāo)高，在施工前根據(jù)實際的水位計算好灌水深度作為控制標(biāo)準(zhǔn)。圍堰下沉前應(yīng)詳細(xì)計算灌水?dāng)?shù)量及灌水順序，灌水應(yīng)對稱、均勻、緩慢進(jìn)行，在灌水過程中雙壁艙內(nèi)外水頭差不超過6.0m，注意觀測圍堰的頂面標(biāo)高、平面位置并及時調(diào)整。

4.3圍堰定位調(diào)整

圍堰初定位精度要求平面偏差小于80mm，扭轉(zhuǎn)小于100mm，垂直度不大于1/1000。圍堰通過注水下沉或排水上浮來調(diào)整圍堰標(biāo)高。圍堰的扭轉(zhuǎn)調(diào)整時，放松邊錨，通過圍堰的拉纜來調(diào)整圍堰的扭轉(zhuǎn)。圍堰橫、縱橋向位置通過拉緊放松圍堰主錨及尾錨來調(diào)整。圍堰平面位置調(diào)整到位后，上層拉纜不變，靠調(diào)整下層拉纜及輔助灌水來調(diào)整垂直度。

圍堰精定位施工過程中，平面位置如果扭轉(zhuǎn)偏差較大時，則先進(jìn)行扭轉(zhuǎn)偏差的調(diào)整。首先將圍堰的邊錨繩放松，暫不帶緊;如果圍堰整體偏下游時，先將圍堰D角處的拉纜慢慢放松，同時B角的拉纜慢慢收緊，將圍堰的扭轉(zhuǎn)偏差控制在要求范圍內(nèi);如果圍堰整體偏上游，則放A角的拉纜，收緊C角的拉纜;再預(yù)收緊邊錨繩（見圖3）。

在圍堰經(jīng)過扭轉(zhuǎn)調(diào)整后，圍堰的縱、橫橋向軸線已平行于墩軸線（見圖4），當(dāng)圍堰偏下游時，先同時慢慢放松后定位船的尾錨索，同時收緊前定位船主錨索，將圍堰向上游拉，調(diào)整至圍堰軸線與墩軸線上下游偏差在要求范圍以內(nèi)。在調(diào)整時要注意保持各錨索的受力均勻。圍堰順橋向位置的調(diào)整主要通過圍堰的邊錨來調(diào)整（見圖5），如果圍堰偏向南岸側(cè)，則放松南岸側(cè)的邊錨，收緊北岸側(cè)的邊錨將圍堰向北岸調(diào)整。

經(jīng)過上述調(diào)整，將圍堰的頂面位置偏差調(diào)整在要求范圍以內(nèi)，在作垂直度調(diào)整時圍堰的上層拉纜盡量保持不動，調(diào)整下層拉纜及下層邊纜，并輔助在圍堰隔倉內(nèi)灌水來調(diào)整垂直度（見圖6）。調(diào)整完成后再進(jìn)行檢查、復(fù)核，由于互相影響，如個別指標(biāo)達(dá)不到要求再次重新調(diào)整一次，直至圍堰定位的各個指標(biāo)均達(dá)到要求即可。

5結(jié)語

在青山長江大橋主塔鋼圍堰定位、下沉施工中，該錨碇系統(tǒng)方案得到了成功的應(yīng)用，并安全渡過了當(dāng)年長江汛期，為后續(xù)主塔基礎(chǔ)施工創(chuàng)造了有利條件。這也為長江上類似超大型鋼圍堰定位提供了有益的借鑒經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)：

[1]中鐵大橋勘測設(shè)計院，湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院.青山長江公路大橋南汊主航道橋施工圖設(shè)計[Z].武漢：2015.

[2]金紅巖.武漢青山長江公路大橋鋼套箱圍堰下沉施工技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2018（02）：7-9.

[3]中鐵大橋局青山長江大橋項目部. 20#墩北主塔鋼圍堰浮運方案[Z].武漢：2015.