異形無底雙壁鋼圍堰施工工藝

袁 煒

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司，四川 成都 617007）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，跨江河水域橋梁建設(shè)日益增多，而水中基礎(chǔ)是橋梁建設(shè)的關(guān)鍵和難題。水下基礎(chǔ)是跨大江大河橋梁基礎(chǔ)的常規(guī)形式，基礎(chǔ)的質(zhì)量對橋梁起到?jīng)Q定性作用。雙壁鋼圍堰對基礎(chǔ)施工過程及基礎(chǔ)質(zhì)量起到至關(guān)重要的作用，常規(guī)雙壁鋼圍堰下放完成后需澆筑封底混凝土止水，根據(jù)白沙長江大橋?qū)嶋H情況，雙壁鋼圍堰異形地形下放完成后無需澆筑封底混凝土，這種全新的施工工法保證水中基礎(chǔ)施工質(zhì)量及安全，促進(jìn)我國大型橋梁在高山河谷水域的建設(shè)發(fā)展。

1 白沙長江大橋4#主墩雙壁鋼圍堰工程概況

四川省瀘州市白沙長江大橋設(shè)計(jì)為雙塔獨(dú)柱中央平行索面斜拉橋，主跨520 m，梁寬30.5 m，兩個(gè)主墩均為水中基礎(chǔ)，樁基直徑為2.8 m，護(hù)筒直徑3.1 m，樁長41 m，常水位水深9.0~12.0 m；承臺嵌入巖層4~9 m，位于斜坡裸巖上，處于主航道旁。該橋位于長江上游合江段，水上大型設(shè)備無法到達(dá)。四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司在該橋水中鋼圍堰施工中，通過采取現(xiàn)場分節(jié)段加工，利用水上鋼棧橋運(yùn)輸，浮吊起吊安裝，利用鋼護(hù)筒拼裝牛腿和下放系統(tǒng)，完成雙壁鋼圍堰的精度定位安裝施工。瀘州白沙長江大橋異形無底雙壁鋼圍堰的施工實(shí)踐證明該種施工工藝安全可靠，并取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。

2 異形無底雙壁鋼圍堰施工工藝原理

采用鋼護(hù)筒牛腿支撐拼裝下放施工方法，鋼圍堰分片分節(jié)段在支撐牛腿上拼裝焊接完成，在接長護(hù)筒及輔助樁上設(shè)置圍堰吊點(diǎn)，其吊點(diǎn)采用連續(xù)千斤頂施工。整體拼裝完成后，利用鋼絞線起吊鋼圍堰，割除支撐牛腿，下放鋼圍堰入水，精確調(diào)整鋼圍堰平面坐標(biāo)及豎直度，直至鋼圍堰著床。圍堰著床前采用空氣吸泥機(jī)進(jìn)行吸泥清淤。鋼圍堰著床后，采用水下拍攝配合潛水工水下檢查，準(zhǔn)確把握圍堰著床情況，根據(jù)水下檢查結(jié)果繪制圍堰底部支墊圖，將圍堰調(diào)平并支墊完成后，內(nèi)外堆碼砂袋噸袋，采用導(dǎo)管分倉澆筑夾壁混凝土。再在圍堰夾壁同步施工錨固樁和鉆孔注漿，保證圍堰的整體止水性。

3 異形無底雙壁鋼圍堰施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1 工藝流程

施工工藝流程如圖1所示

圖1 鋼圍堰施工流程圖

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 鋼圍堰安裝

（1）型鋼牛腿安裝。為精確控制鋼護(hù)筒牛腿設(shè)置高度，項(xiàng)目經(jīng)理部組織測量人員對施工區(qū)域水下地形進(jìn)行復(fù)測，并與地勘報(bào)告測量結(jié)論對比，確定圍堰首節(jié)段具體結(jié)構(gòu)形式，依據(jù)首節(jié)段鋼圍堰展開圖高度決定型鋼牛腿在鋼護(hù)筒上的高程，鋼圍堰型鋼牛腿采用2I56b，共設(shè)置12組，通過測量精確定位高程，焊接在鋼護(hù)筒上。

圖2 鋼圍堰環(huán)塊分塊形式

根據(jù)施工區(qū)域水位變化，牛腿高程可根據(jù)長江水位的高程變化進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。根據(jù)施工實(shí)時(shí)水位，由河岸高段開始焊接牛腿，依次完成支撐牛腿的施工。為滿足首節(jié)鋼圍堰定位以及下放精度，在堰內(nèi)6個(gè)位置布置導(dǎo)向裝置。

（2）鋼圍堰支撐牛腿測量。鋼圍堰支撐牛腿設(shè)置在鋼護(hù)筒上，根據(jù)鋼圍堰定位控制精度要求，采用GPS/RTK動(dòng)態(tài)測量方法放樣，全站儀坐標(biāo)法復(fù)核。在鋼護(hù)筒頂面按設(shè)計(jì)坐標(biāo)放出支撐牛腿安裝控制點(diǎn)，用全站儀精確測量放樣點(diǎn)高程，利用鋼尺將高程從鋼護(hù)筒頂向下傳遞至支撐牛腿底設(shè)計(jì)標(biāo)高處，并用水平尺在鋼護(hù)筒上畫一水平線，再利用錘球?qū)撟o(hù)筒頂軸線引至支撐牛腿底設(shè)計(jì)位置。

（3）鋼圍堰分塊吊裝。依據(jù)鋼護(hù)筒牛腿設(shè)置形式，將首節(jié)鋼圍堰環(huán)向分為12個(gè)環(huán)塊，對于河心側(cè)7個(gè)環(huán)塊再分為上下兩層，單塊重量最大為27.85 t。

（4）圍堰吊裝焊接順序。因受水位影響，首節(jié)段鋼圍堰拼裝時(shí)，先拼裝河岸側(cè)，再拼裝河心側(cè)，安裝采用50 t全旋轉(zhuǎn)浮吊及90 t履帶吊吊裝作業(yè)。

采用浮吊吊裝第一環(huán)塊鋼圍堰節(jié)段放置于鋼護(hù)筒牛腿上，用型鋼固定圍堰塊件，在鋼圍堰頂口使用手動(dòng)葫蘆依靠鋼護(hù)筒平臺調(diào)節(jié)節(jié)段偏位，對稱拼接第二環(huán)塊圍堰并固定；順序循環(huán)拼接完成首節(jié)段鋼圍堰。

（5）鋼圍堰節(jié)段接高安裝。鋼圍堰標(biāo)準(zhǔn)段豎向只有1個(gè)節(jié)段，節(jié)段分為12個(gè)環(huán)塊，采用浮吊進(jìn)行分塊對稱安裝鋼圍堰。

鋼圍堰環(huán)塊安裝順序：1#、7#→2#、8#→3#、9#→4#、10#→5#、11#→6#、12#。

（6）鋼圍堰整節(jié)段焊接完成進(jìn)行檢查。單個(gè)節(jié)段鋼圍堰焊接完成后必須進(jìn)行100%的煤油滲漏試驗(yàn)檢測，確保鋼圍堰的水密性，以及按規(guī)范及相關(guān)要求進(jìn)行壁板、環(huán)板、豎肋、平撐等的焊接檢查、檢測。對檢測不合格部位進(jìn)行刨平重焊。檢查合格后方可進(jìn)行下一步接高工作。

（7）鋼圍堰整體下放。順序安裝焊接完成鋼圍堰環(huán)塊后，在接長鋼護(hù)筒上布置起吊分配梁，使用連續(xù)作用千斤頂配合普通鋼絞線起吊首節(jié)鋼圍堰，人工割除支撐牛腿，千斤頂回油下放鋼圍堰入水。圍堰著床前，采用吸泥泵對河床進(jìn)行多次清理，以保證圍堰與河床間的連接性。

鋼圍堰總體重量為620 t，采用6個(gè)吊點(diǎn)進(jìn)行下放，河心側(cè)3個(gè)吊點(diǎn)每個(gè)吊點(diǎn)承受168 t，考慮1.5安全系數(shù)，每個(gè)吊點(diǎn)設(shè)計(jì)吊重為250 t，河岸側(cè)3個(gè)吊點(diǎn)每個(gè)吊點(diǎn)承受82 t，考慮1.5的安全系數(shù)，每個(gè)吊點(diǎn)設(shè)計(jì)吊重為123 t。

在鋼護(hù)筒平臺上布置起吊分配梁，其上配置6臺千斤頂，2臺油泵，每臺油泵控制3個(gè)吊點(diǎn)，共設(shè)置6個(gè)吊點(diǎn)，配置200T連續(xù)千斤頂。吊點(diǎn)按設(shè)計(jì)布置在圍堰內(nèi)側(cè)，以便鋼圍堰接高和臨時(shí)應(yīng)急提升。圍堰下放采用只能監(jiān)控系統(tǒng)對圍堰進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

圖3 鋼圍堰下放總體布置圖

（8）鋼圍堰起吊施工。當(dāng)鋼圍堰整體焊接完成后，通過連續(xù)作用千斤頂先將鋼圍堰提升5~10 cm高度，然后割除型鋼牛腿，緩慢下放鋼圍堰。起吊前，詳細(xì)檢查各吊點(diǎn)布置系統(tǒng)，保證起吊系統(tǒng)的安全。

（9）鋼圍堰下放入水導(dǎo)向。為保證鋼圍堰在下放過程中的整體穩(wěn)定及克服上游水流力對鋼圍堰的作用力，在1#、4#、6#、14#、16#、19#共6根鋼護(hù)筒上設(shè)置6組導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置采用25b工字鋼作為導(dǎo)向架，整體焊接在鋼護(hù)筒上，局部采用環(huán)板加強(qiáng)，導(dǎo)向架長11 m，寬2 m。為防止鋼圍堰在水流的作用下發(fā)生旋轉(zhuǎn)，在每個(gè)導(dǎo)向架兩側(cè)鋼圍堰內(nèi)壁板上焊接2個(gè)工字鋼+圓弧板作為限位裝置，同時(shí)導(dǎo)向架頂部增加圓弧板，防止下放過程中，頂部將鋼圍堰內(nèi)壁板造成破壞。

（10）鋼圍堰下放過程精度控制。由于圍堰存在高低刃腳，整個(gè)圍堰為大偏心受力構(gòu)件，下放過程中應(yīng)著重控制其平衡下放，各點(diǎn)同步精度需在5 mm以內(nèi)，在下放過程中安排專職測量人員在6個(gè)吊點(diǎn)處進(jìn)行水平高程測量，確保整個(gè)鋼圍堰平面高程誤差不超過±5 cm。

（11）鋼圍堰糾偏。鋼圍堰下放過程中，若產(chǎn)生偏移，則需要采取糾偏措施。擬在鋼圍堰內(nèi)側(cè)焊接4個(gè)吊點(diǎn)，用于錨固鋼繩，再在鋼護(hù)筒下層橫聯(lián)上安裝導(dǎo)向裝置，使鋼繩轉(zhuǎn)向至上層平臺卷揚(yáng)機(jī)處。當(dāng)鋼圍堰發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，立即停止下放，啟動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)，調(diào)整鋼圍堰的豎直度，防止偏轉(zhuǎn)繼續(xù)產(chǎn)生。

3.2.2 鋼圍堰下放工藝總結(jié)

（1）利用智能千斤頂同步下放系統(tǒng)，減少人工操作，增加安全系數(shù)從而保證了圍堰下放過程中各項(xiàng)參數(shù)控制及精確度。

（2）利用遠(yuǎn)程控制監(jiān)控系統(tǒng)，減少指揮人員及操作人員，從而達(dá)到指揮口令明確，有效加以安全控制和得以糾偏。

（3）利用高精度的測量儀器（測量機(jī)器人）對圍堰下放過程進(jìn)行監(jiān)控量測，保證了圍堰下放高程及平面位置得到有效控制。

（4）牛腿拼裝采用整體制作，整體吊裝，整體拼裝從而減少牛腿安裝時(shí)間，提高吊點(diǎn)利用率。

3.2.3 施工工藝工法改進(jìn)措施及建議

（1）對現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行處理、歸集、反饋，及時(shí)對方案進(jìn)行修正和糾偏。

（2）吊點(diǎn)H900型鋼端頭、錨點(diǎn)中心、千斤頂中心與鋼圍堰距離太近，導(dǎo)致下放時(shí)互相抵觸；型鋼端頭安裝時(shí)應(yīng)保證與內(nèi)壁20~30 cm的間距，錨點(diǎn)中心在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該與內(nèi)壁保持30 cm以上的距離。

（3）錨點(diǎn)加工可以采用數(shù)控切割及焊接等精加工措施，穿索孔洞應(yīng)打磨圓滑，以防下放過程中損傷鋼絞線；錨點(diǎn)、吊點(diǎn)加固方案應(yīng)提前敲定，避免現(xiàn)場臨時(shí)趕工和返工。