溫州甌江北口大橋中塔鋼沉井水中精準接高施工技術

溫州甌江口大橋有限公司，浙江 溫州 325026

1 工程概述

溫州甌江北口大橋為寧波至東莞國家高速公路（上層）和國道228線（下層）共線過江的雙層公路橋梁，橋址位于甬臺溫高速公路溫州大橋下游15km處，全長2178m，主橋為(215+2×800+275)m三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋，橋式布置形式如圖1所示。主橋中塔縱橋向為“A”形鋼筋混凝土剛性結構，橫橋向為門形鋼筋混凝土剛性結構，塔高142m。中塔采用沉井基礎，沉井下部為填充混凝土鋼殼結構，上部為鋼筋混凝土結構。沉井橫橋向寬66m，縱橋向寬55m，總高68m，其中，鋼筋混凝土沉井高9m，鋼沉井高59m，平面布置為21個尺寸為11.36m×9.16m的井孔，周邊四角井孔設置成圓端形，形成連拱，中塔沉井結構如圖2所示。

圖1 溫州甌江北口大橋主橋橋式布置（單位：m）

圖2 溫州甌江北口大橋中塔沉井基礎結構圖（單位：cm）

沉井接高施工一般分為整體節(jié)段接高施工和分塊接高施工。確定水中沉井接高方式時要考慮潮水位、水流流速、橋址位水深、施工費用等綜合因素。該項目鋼沉井單節(jié)最大重量達1363t，結構尺寸為55m×66m，超出常規(guī)運輸船舶寬度較大，且吊裝和運輸均需采用非常規(guī)設備，費用較高。同時，考慮到大型浮吊吊裝作業(yè)時吃水深度要求，橋址處水位無法滿足現(xiàn)場整體吊裝要求，故經過方案比選，該項目鋼沉井（6～12節(jié)）采取現(xiàn)場分塊接高的方式。文章以溫州甌江北口大橋中塔沉井施工為背景，主要闡述鋼沉井水中精準接高施工方案及關鍵技術。

2 鋼沉井水中精準接高方案

溫州甌江北口大橋中塔鋼沉井在南通韓通船廠制造、組拼，制造完成后由大噸位駁船運輸至橋址處采用1200t浮吊配合進行現(xiàn)場接高。

鋼沉井整體分塊過程中考慮到該項目橋址位潮水的往復流情況，以及平潮期短、流速較急等問題，沉井接高要求必須在平潮期內快速對位、精準接高，原分塊節(jié)段為突出齒狀結構，在接高過程施工中，受潮水的流速影響，浮吊存在晃動，鋼沉井塊段受到碰撞的可能性較大，通過調整分塊結構形式，改突出塊段為直線形式，實際節(jié)段接高塊段劃分形式如圖3所示。

圖3 分塊接高塊段劃分示意圖

該項目鋼沉井水中接高是依據沉井施工過程中各種工況計算所得，沉井接高和下沉過程交替進行，沉井接高時除了滿足沉井計算的下沉穩(wěn)定性要求（達到預定的下沉標高），還要滿足水中沉井接高干舷高出最高水位的要求，防止水淹。依據單節(jié)沉井最大吊裝重量、預留沉井干舷高度、潮水位、吊裝安裝跨距、安全系數等綜合因素考慮，該項目采用1200t浮吊作為接高吊重的主要施工機械。

3 鋼沉井水中精準接高施工關鍵技術

廠內按方案組裝的三大塊體焊接預拼完成并驗收合格后，三大塊體解體采用大型平板駁船舶分兩層堆碼固定，運輸至橋位現(xiàn)場，利用墩旁1200t浮吊吊裝對位、接高組拼。吊裝順序為中間塊段→邊遠端塊段→邊近端塊段。

3.1 吊耳設置

4.5m段接高鋼沉井最重節(jié)段為第10節(jié)，其總重量為1363t，依據單層分塊形式中間段分塊最大重量約479t，邊塊段DF1/3分塊重量約442t，如表1所示。

表1 4.5m段接高鋼沉井分塊最大重量統(tǒng)計表 單位：t

為了滿足鋼沉井吊裝安全需要，其余接高節(jié)段吊裝點的設置均按最大要求制作。每個接高節(jié)段的分段的吊裝點必須滿足單片吊裝塊段對稱的要求，保證其起吊點的中心必須與結構中心基本吻合，各分段吊裝點設置如圖4、圖5所示。

圖4 中間塊段吊點平面布置圖

圖5 兩側塊段吊點平面布置圖

3.2 機械站位

（1）浮吊拋錨。由于第一次接高時浮吊拋錨受鋼沉井邊錨定位纜繩的限制，浮吊前端拋設4根錨繩，2根錨繩掛設于沉井上，另外上下游各拋設1根錨繩，后端拋設3根纜繩（2根八字錨，1根直錨）。具體拋錨布置形式如圖6所示。

圖6 浮吊拋錨布置圖

（2）吊裝準備。浮吊拋錨定位完成前運輸駁船預先進入預定位置后拋錨定位。浮吊通過絞錨移動進入塊體運輸船吊裝區(qū)域內，浮吊松鉤將鋼索具下放連接鋼沉井，調整垂直度起鉤，4.5m段鋼沉井中間塊體起吊離位200mm時暫停起吊，起動設備全部剎住，靜置5min，無異常情況后，浮吊進行起升作業(yè)將鋼沉井吊起至預定高度。待浮吊穩(wěn)定后鉸錨使浮吊緩慢回到原先工作位置進行后續(xù)接高工作。

（3）吊裝安裝站位。浮吊起吊塊段平穩(wěn)后，絞錨移動浮吊至沉井中心位置，吊裝移位時應保證待接高沉井底部應高出已定位沉井頂面最高1m以上，防止發(fā)生碰撞，具體吊裝站位如圖7所示。

圖7 鋼沉井起吊示意圖

（4）下層沉井頂面清理。鋼沉井接高前應對下層鋼沉井頂面進行檢查，清除頂面雜物，著重注意接高焊縫位置處的清理，對沉井頂面環(huán)板將要進行焊接的位置進行打磨處理，使其平整便于后期的對位焊接。

3.3 塊段接高焊接作業(yè)

（1）鋼沉井接高導向裝置。接高段鋼沉井與底節(jié)鋼沉井對位需借助導向裝置初步定位，然后采用千斤頂精確定位。導向裝置在現(xiàn)場鋼沉井吊裝前焊接在下層鋼沉井不影響對位的壁板上，導向向上，便于接高段鋼沉井定位下放。每個塊體設置8個，全截面共計24個，具體接高導向裝置實物如圖8所示。

圖8 接高導向裝置實物圖

（2）鋼沉井吊裝對位。將接高鋼沉井分為3塊，在廠內加工完成后，采用大型運輸駁船運至橋址，按預定的接高位置停泊，用墩旁1200t浮吊吊裝組拼接高，其接高總組順序為中間塊段→遠端塊段→近端塊段。沉井吊裝對位時，為防止水流及過往船只的影響，需要借助預先焊接在下層環(huán)板的導向裝置需實現(xiàn)快速初步定位。初步定位穩(wěn)定后，采用全站儀核對上下層中心線重合情況，對不符合要求的塊段進行微調，確保結構中心線的吻合。微調到位后，檢查焊縫接縫情況，對滿足要求的焊縫采用碼板碼齊對平焊接，對存在誤差的焊縫采用千斤頂精確調整對位。

（3）鋼沉井接高焊接。拼裝完成，微調到位后，檢查焊接焊縫尺寸，切割焊縫余量打磨平整，對個別焊縫偏差較大的，采用千斤頂局部精確對位調整，滿足焊接條件需要，確保后續(xù)焊縫焊接質量。塊段間焊接采用CO2氣體保護焊，塊段焊接完成后，按照要求進行焊縫檢驗，主要包括焊縫外觀檢查及焊縫無損檢測（超聲波檢測、磁粉檢測）。

4 結束語

溫州甌江北口大橋中塔鋼沉井現(xiàn)場接高（6～12節(jié)）施工采用工廠分塊預制現(xiàn)場分塊接高的技術方案，從第6節(jié)鋼沉井接高開始，至第12節(jié)接高焊接全部結束，用時約7個月，中間經歷沉井隔艙混凝土澆筑、取土下沉等工序。該方案的優(yōu)點是鋼沉井的所有構件從制造到拼裝均在廠區(qū)內進行，顯著減少了現(xiàn)場安裝的工作量，且采用分塊安裝的方式，更加契合施工現(xiàn)場實際情況，節(jié)省了大型機械費用、施工周期及成本，有效保證工程安全及質量。水中鋼沉井精準接高技術在溫州甌江北口大橋中塔鋼沉井施工中的成功運用，豐富了鋼沉井接高的施工方法，提高了鋼沉井接高施工技術水平，該施工技術可為我國特大型沉井水中施工提供參考。