黃岡公鐵兩用長江大橋主墩基礎(chǔ)雙壁鋼吊箱圍堰施工

魏校雪

摘 要：黃岡公鐵兩用長江大橋主墩位于長江中為深水基礎(chǔ)，采用雙壁鋼圍堰進(jìn)行施工，施工難度大。

關(guān)鍵詞：公鐵兩用；長江；深水；基礎(chǔ)；圍堰

1 工程概況

黃岡公鐵兩用長江大橋位于長江黃州河段上端三江口附近、唐家渡綜合碼頭上游約240m位置，橋位北岸位于黃岡市黃州區(qū)，南岸位于鄂州市華容區(qū)，大橋?qū)?yīng)的鄂州岸大堤樁號為鄂右K121+777m處，黃岡岸大堤樁號為鄂左K213+141m處。

黃岡公鐵兩用長江大橋全長4008.192m，主橋鐵路按雙線、公路按高速公路四車道設(shè)計(jì)。橋跨布置從鄂州岸至黃岡岸為：41×32.7m+1.7m+（81+243+567+243+81）m+1.7m+（40+56+40）m+40×32.7m 。

主橋采用鋼桁梁斜拉橋方案，主塔為鋼筋混凝土主塔，基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。

2 主塔墩基礎(chǔ)雙壁鋼吊箱圍堰施工

主橋2#、3#主塔墩基礎(chǔ)采取水上施工方案，分別從兩岸修建施工棧橋至2#、3#主墩配合施工。采用先圍堰后平臺施工方法，雙壁鋼吊箱圍堰底節(jié)制作下水由拖輪組整體浮運(yùn)至墩位，依靠錨碇系統(tǒng)定位，利用定位護(hù)筒第一次掛樁，插打剩余鋼護(hù)筒，安裝鉆機(jī)，進(jìn)行鉆孔樁施工，鉆孔樁完成后接高圍堰二次下放，圍堰內(nèi)清基、封底、抽水后進(jìn)行承臺、塔座施工。

2.1 雙壁鋼吊箱圍堰設(shè)計(jì)

圍堰的設(shè)防水位按二十年一遇考慮為+25.8m，抽水水位按+24.0m控制，圍堰頂標(biāo)高取+26.3m。圍堰分兩節(jié)，底板及底節(jié)在工廠加工好后，整體浮運(yùn)到墩位，第一次掛樁定位于14根支撐鋼護(hù)筒上，其頂面標(biāo)高控制在+26.3m，作為鉆孔施工平臺，鉆孔樁施工完畢，接高圍堰，并將圍堰整體下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高（圍堰底標(biāo)高-3.0m），第二次掛樁定位，封底、抽水，澆筑承臺。

圍堰平面尺寸為55.4m（橫橋向）×38.4m（順橋向）×29.3m（高），壁厚2m。

2.2 雙壁鋼吊箱圍堰制造、下水

鋼吊箱在有資質(zhì)的工廠制造，保證強(qiáng)度、剛度、密封性能，制造質(zhì)量滿足鋼結(jié)構(gòu)制造要求。鋼吊箱在橋位下游船廠制造，考慮施工條件和運(yùn)輸?shù)纫蛩?，鋼吊箱圍堰底?jié)采用分塊制造，依次組拼的原則，先分段制作成單元塊，然后組拼成整體。即先將鋼吊箱圍堰的底板、側(cè)板、底隔艙、吊桿、內(nèi)支架等分成若干單元塊進(jìn)行制造，再依次組拼形成整體。

鋼吊箱拼裝成整體后，采用氣囊法下水：通過鋪設(shè)t=16mm鋼板來作為鋼圍堰與氣囊間的襯墊，采用氣囊支承、滾動前移整體縱向下水，即利用氣囊托起吊箱，依靠鋼吊箱自重分力下滑的方法使鋼吊箱前行，至水邊松掉后面控制拉纜加速下滑沖入水，整體自浮，最后用拖輪及臨時錨碇控制鋼吊箱。

2.3 錨碇系統(tǒng)拋設(shè)

2#、3#墩鋼吊箱圍堰錨碇系統(tǒng)采用前、后定位船加重錨體系，前定位船采用2艘400t鐵駁并聯(lián)，后定位船采用1艘400t鐵駁；主錨采用15t霍爾鐵錨10個，尾錨采用10t霍耳鐵錨4個，前、后定位船邊錨各拋設(shè)1t霍爾鐵錨4個；圍堰和前、后定位船間采用拉纜連接，前拉纜共8根φ60mm鋼絲繩，后拉纜共4根φ60mm鋼絲繩，圍堰兩側(cè)各設(shè)置6個10t霍爾鐵錨作為邊錨。

2.4 圍堰浮運(yùn)

圍堰加工完成下水后，應(yīng)及時浮運(yùn)至墩位，由錨碇系統(tǒng)錨固，以確保安全。圍堰浮運(yùn)的工藝流程見圖2：

2.5 圍堰定位

⑴初定位

用拋錨船拋設(shè)圍堰邊錨，過錨纜到圍堰邊纜收放平臺上與相應(yīng)的滑車組連接；拋錨時應(yīng)先拋設(shè)圍堰的下層邊錨，再拋設(shè)圍堰上層邊錨；邊錨拋設(shè)完成后，對稱預(yù)收緊圍堰邊錨，至此圍堰錨碇系統(tǒng)形成。

⑵圍堰定位

①圍堰垂直度（相對于制造場地的垂直度）調(diào)整

圍堰的雙壁艙分為若干個互不連通的隔艙，可通過注水下沉或排水上浮來調(diào)整圍堰整體標(biāo)高，也可通過在不同的隔艙注水或排水來調(diào)整圍堰四個角點(diǎn)的相對高差。

②圍堰的扭轉(zhuǎn)調(diào)整

圍堰的平面位置如果扭轉(zhuǎn)偏差較大時，則先進(jìn)行扭轉(zhuǎn)偏差的調(diào)整。

③圍堰橫橋向位置調(diào)整

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，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5cm以內(nèi)。在調(diào)整時要注意保持各錨索的受力均勻。

④圍堰順橋向位置調(diào)整

圍堰順橋向位置的調(diào)整主要通過圍堰的邊錨來調(diào)整，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。

⑤圍堰定位步驟：圍堰錨碇系統(tǒng)形成后，即可利用錨碇系統(tǒng)對圍堰位置進(jìn)行調(diào)整、定位，圍堰定位時應(yīng)遵循先調(diào)整圍堰頂面標(biāo)高，后調(diào)整平面位置和扭角的原則。第一步，在底隔艙及雙壁隔艙中灌水，使圍堰吃水深度達(dá)到4m左右，同時，使圍堰垂直度滿足不大于1/1000的要求，并測量圍堰的平面位置及扭角；第二步，根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整圍堰，使其平面位置及扭角偏差均不大于100mm；第三步，均勻收緊后拉纜，使整個尾錨系統(tǒng)對圍堰施加100t的預(yù)拉力，同時，均勻收緊圍堰邊錨，使每側(cè)邊錨對圍堰施加50t的預(yù)拉力；第四步，測量圍堰的垂直度、平面位置及扭角，并根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整圍堰位置；第五布，重復(fù)第四步，直至圍堰位置達(dá)到精度要求，應(yīng)注意，每次調(diào)整后，均應(yīng)使后拉纜的預(yù)拉力為100t，每側(cè)邊錨的預(yù)拉力為50t。

2.6 支承鋼護(hù)筒插打施工

2、3#主塔墩設(shè)計(jì)為高樁承臺，整個主塔墩共有直徑φ3.0m鉆孔灌注樁31根，利用底節(jié)雙壁鋼吊箱圍堰內(nèi)支架作為鉆孔樁施工平臺，平臺頂面標(biāo)高設(shè)計(jì)為26.30米。鉆孔樁鋼護(hù)筒內(nèi)徑φ3.30m，頂標(biāo)高26.3m，分為兩種，壁厚δ=26mm的定位樁鋼護(hù)筒和壁厚δ=24mm的非定位樁鋼護(hù)筒，所有鋼護(hù)筒內(nèi)壁在底部1.5m高度范圍用δ=16mm鋼板加強(qiáng)。

⑴鋼護(hù)筒制造

根據(jù)墩位處水文地質(zhì)情況、河床面高程及沖刷情況，初步擬定鋼護(hù)筒底最低標(biāo)高為-13.0m，頂標(biāo)高為+26.3m，單根鋼護(hù)筒最長39.3m，鋼護(hù)筒內(nèi)壁在底部1.5m高度范圍設(shè)置δ=16mm鋼板加勁箍，單個定位鋼護(hù)筒重約83t，單個非定位鋼護(hù)筒重約77t。鋼護(hù)筒在工廠制造，運(yùn)輸至工地進(jìn)行插打，由于鋼護(hù)筒較長，直徑大，重量大，因此鋼護(hù)筒應(yīng)分節(jié)制造，原則上每個鋼護(hù)筒分為2節(jié)，底節(jié)和頂節(jié)各長20m和19.3m。

鋼護(hù)筒采用Q235板材卷制，在工廠內(nèi)分節(jié)制造。

⑵鋼護(hù)筒插打

檢查圍堰變形情況→圍堰調(diào)平精確定位→浮吊靠近圍堰兩邊沿對角錨碇→插打圍堰對角的4個定位鋼護(hù)筒→移動浮吊，靠近圍堰另一個對角錨碇→插打圍堰另一對角4個定位鋼護(hù)筒→按同樣方法插打圍堰兩邊另外6個定位鋼護(hù)筒→在已插打的14個鋼護(hù)筒上安裝圍堰掛樁設(shè)施→圍堰下沉定位，懸掛在護(hù)筒上→安裝圍堰頂龍門吊機(jī)→插打余下的非定位鋼護(hù)筒。

2.7 圍堰掛樁

定位鋼護(hù)筒插打完畢后，即可將圍堰灌水下沉，使其支撐在定位鋼護(hù)筒上，作為鉆孔樁施工平臺。鋼吊箱圍堰通過掛樁牛腿支撐在定位鋼護(hù)筒上。支撐牛腿安裝在定位鋼護(hù)筒上，鋼吊箱圍堰通過內(nèi)支架上弦桿支撐在支撐牛腿上。

⑴掛樁牛腿安裝

①定位鋼護(hù)筒插打完畢，及時測量標(biāo)高并放線以便安裝圍堰掛樁設(shè)施；放線時應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖準(zhǔn)確找出掛樁牛腿位置，并作好明顯標(biāo)記。

②根據(jù)標(biāo)高線在定位鋼護(hù)筒上開洞，焊接加強(qiáng)板，吊入支撐牛腿并安裝。

③檢查支撐牛腿與加強(qiáng)板是否接觸密貼；若不密貼，則用鋼楔塊抄緊。

④所有定位鋼護(hù)筒的支撐牛腿安裝完畢，檢查合格后，即可進(jìn)行圍堰下沉的工作。

⑵圍堰下沉掛樁

①采用灌水下沉的方法施工，在施工前根據(jù)實(shí)際的水位計(jì)算好灌水深度作為控制標(biāo)準(zhǔn)。

②圍堰灌水下沉前，先準(zhǔn)備一些鋼楔塊備用。

③圍堰下沉前應(yīng)詳細(xì)計(jì)算灌水?dāng)?shù)量及灌水順序，灌水應(yīng)對稱、均勻、緩慢進(jìn)行，先灌底隔倉，再灌雙壁倉，在灌水過程中保持底隔倉內(nèi)外水頭差不超過2.5米，雙壁倉內(nèi)外水頭差不超過6.0米。

④在圍堰灌水下沉的過程中，應(yīng)注意觀測圍堰的頂面標(biāo)高、平面位置并及時調(diào)整。

⑤應(yīng)控制圍堰的下沉，當(dāng)某一內(nèi)支架上弦桿底面先接觸牛腿頂面時，應(yīng)在反方向補(bǔ)水進(jìn)行調(diào)整，如此使圍堰內(nèi)支架與所有的牛腿基本同時接觸并略微受力；此時應(yīng)暫時停止灌水，將所有牛腿與圍堰內(nèi)支架的接觸狀況進(jìn)行檢查，若有縫隙，則用鋼楔塊楔緊，然后再向圍堰內(nèi)灌水，使所有牛腿均勻受力。

⑥圍堰下沉到位后控制灌水?dāng)?shù)量，使圍堰自重的30%由定位樁支撐；并及時用鋼楔將護(hù)筒與固定上下導(dǎo)環(huán)之間楔緊（下導(dǎo)環(huán)的楔緊工作需由潛水工進(jìn)行），至此圍堰掛樁定位完畢。

⑦圍堰掛樁定位后，即可安裝圍堰頂龍門吊機(jī)，插打余下鋼護(hù)筒，安裝鉆機(jī)鉆孔成樁；

⑧圍堰掛樁定位的注意事項(xiàng)

A、支撐牛腿的安裝不能每插打一根定位鋼護(hù)筒安裝一個，必須所有定位鋼護(hù)筒全部插打完畢后，根據(jù)當(dāng)時的實(shí)際水位統(tǒng)一確定安裝標(biāo)高。

B、在以后的施工過程中應(yīng)注意根據(jù)水位情況對雙壁倉及時補(bǔ)水或抽水，以調(diào)整護(hù)筒的受力情況。

2.8 圍堰下沉

鉆孔樁施工完畢后，需將圍堰下放，二次掛樁，定位于較低的位置。等待提升控制裝置安裝完畢、準(zhǔn)備工作完成后，即可開始圍堰下放的相關(guān)工作。圍堰下放施工步驟如下：

圍堰雙壁艙內(nèi)抽水并結(jié)合提升裝置提升圍堰到適當(dāng)位置，使圍堰與最后4個掛樁牛腿脫空，拆除掛樁牛腿。

利用提升裝置、按照15cm的行程逐步下放圍堰。在圍堰下放的過程中，隨著吃水深度的增加，雙壁艙提供的浮力逐步加大，這時，應(yīng)相應(yīng)地向圍堰雙壁艙內(nèi)補(bǔ)水，使提升裝置承受的壓力保持在500t左右，以便圍堰順利下放。

繼續(xù)下放圍堰、補(bǔ)水，將圍堰下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

圍堰下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，首先對圍堰的標(biāo)高、垂直度、平面位置及扭角偏差進(jìn)行調(diào)整，然后才能安裝掛樁牛腿，將圍堰二次掛樁。

2.9 圍堰封底

圍堰二次下放到位后，在承臺施工前需對圍堰進(jìn)行封底，以便能在干燥的環(huán)境中施工承臺。封底砼的主要作用：第一，與圍堰側(cè)壁一起，共同形成擋水圍堰，從而形成干燥的基坑施工承臺；第二，作為承臺施工的底模，承受承臺施工時的各種荷載；第三，在圍堰內(nèi)抽水以及承臺砼澆注時，通過封底砼與鋼護(hù)筒之間的粘結(jié)力，將荷載傳遞至鉆孔樁。封底施工前，需根據(jù)承臺施工過程中各種工況及實(shí)際水位，計(jì)算圍堰各部位封底砼厚度及砼強(qiáng)度等級。

3 結(jié)束語

本文重點(diǎn)闡述黃岡公鐵兩用長江大橋主墩基礎(chǔ)雙壁鋼吊箱圍堰的施工方法及施工工藝。對該施工工藝的運(yùn)用和總結(jié)具有非常重要的應(yīng)用價值和實(shí)際工程意義，為深水基礎(chǔ)的施工技術(shù)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳明憲 主編.斜拉橋建造技術(shù).人民交通出版社，2003。

[2] 黃繩武 主編.橋梁施工及組織管理.北京：人民交通出版社，1996。