(中國葛洲壩集團第五工程有限公司, 湖北 宜昌 443002)
近年來,我國跨江深水基礎橋梁均大規(guī)模地采用雙壁鋼圍堰,作為水深流急區(qū)域橋梁復合式基礎的外圍結構[1~3]。深水基礎施工采用雙壁鋼圍堰施工技術有著明顯的優(yōu)勢:(1)適用性強,不受水文、地質條件限制;(2)自身強度與剛度較高,可承受較大的圍堰內外水壓;(3)安裝下沉工序簡單,施工不受施工水位與季節(jié)限制;(4)用途多樣,既可擋水提供干環(huán)境,又可作為承力結構;(5)可回收重復利用,降低成本。本文結合蚌埠長淮衛(wèi)淮河大橋工程實例,重點介紹雙壁鋼套箱的制作、工位散拼安裝、吸泥下沉及水下封底施工方法,對我國深水橋梁水中基礎施工具有重要的應用價值。
安徽長淮衛(wèi)淮河特大橋位于處淮河中游蚌埠市,為市區(qū)中環(huán)線和S101省道跨河通道。主橋采用(80+200+80)m的鋼箱鋼桁架拱橋,橋面寬36m,河床覆蓋15~18m的細砂、粉質粘土,下伏花崗片麻巖,橋址常水位水深15~30m。鑒于以上水文地質條件,主墩采用工位散拼雙壁鋼圍堰的施工工藝組織施工。圍堰為矩形圍堰,尺寸17.1m×17.1m,總高19.9m,分4節(jié),頂節(jié)高1.9m,其余階段高6m。壁厚1.2m,封底混凝土設計厚度2.5m。
圍堰分節(jié)往往根據施工現場運輸條件、起重能力及施工環(huán)境,按照等分和對稱原則,在高度方向進行分節(jié),平面內分塊。塊件焊接應在可保證精度要求的加工廠平臺或模具上組拼,采用平焊方式完成焊接作業(yè),盡量避免或減少采用仰焊和豎焊,施工過程中嚴格控制質量。以減小加工過程中人為誤差和累計誤差,加工完一節(jié)即進行試拼。蚌埠長淮衛(wèi)淮河特大橋主墩的鋼圍堰分4節(jié)加工,每節(jié)劃分為12塊,單塊最大吊重10.383t,鋼圍堰節(jié)段加工完成后經整體試拼合格后,采用30t平板車經鋼棧橋運至施工橋位處。
國內成熟的圍堰的拼裝接高分為:①工廠整節(jié)段拼裝后工位整節(jié)段吊裝接高,該方法施工速度快,結構整體性能好;②工廠試拼裝合格后,分節(jié)段工位吊裝對稱散拼接高,該方法無需大型起吊設備,可避免因吊裝產生的變形。蚌埠長淮衛(wèi)淮河特大橋主墩鋼圍堰拼裝采用分塊現場散裝的方式進行,先底隔倉,再圍堰側板,最后內支撐桁架完成拼裝。鉆孔平臺拆除后,搭設安裝平臺,將運輸至工位的圍堰節(jié)段吊裝至安裝平臺,經測量校核滿足設計要求后,用型鋼將側板和護筒連接臨時固定,節(jié)段焊接成整體至全部拼裝完成。
圍堰入水前,對河床進行清淤、平整,避免鋼圍堰下沉時產生傾斜或橫向位移。鋼圍堰入水應控制入水速度,以減小因速度過快產生較大位移。圍堰入水后主要借助自身浮力懸浮于水中,接高下沉通過隔艙注水調節(jié)平面高程與下沉高度,確保接高位置高于操作平臺1.0m。糾偏通過對不同隔艙內注水進行調節(jié)。
蚌埠長淮衛(wèi)淮河特大橋主墩鋼圍堰下放時,在鋼護筒上安放三組由橫梁、兩套提放裝置組成的設計荷載為200t吊放系統(tǒng)。吊放系統(tǒng)由橫梁、精軋螺紋鋼筋構成,通過經檢校合格的千斤頂頂落圍堰完成下放施工。為保證提放裝置受力安全,要求頂升力最大值控制在120t以內。施工前檢查精軋螺紋鋼筋是否有破傷現象,施工中須確保其豎直受力。為方便施工,可提前試驗確定張拉力與油表讀數之間的關系,以便施工查詢。注水輔助下沉作用不大時,通過在夾壁倉內澆筑C15素混凝土進行助沉,亦可提高該圍堰底節(jié)整體強度,改善力學性能。
圍堰吸泥下沉主要依靠堰內吸泥減少堰體摩阻,以此增大下沉系數。蚌埠長淮衛(wèi)淮河特大橋主墩鋼圍堰采用“鍋底”式吸泥法,即由中間向四周均勻吸泥取土。施工時要勤測泥面標高。為擴大吸泥范圍,吸泥機在確保下口不低于刃腳底部時可適當向刃腳方向移動,即可擴大吸泥范圍,又可防止翻砂。內外存在水頭差時,通過內外連通器自動調節(jié)內外水位高程。圍堰主要通過嚴格控制吸泥的平面位置和吸泥深度,借助圍堰自重和土壓力,通過在刃腳處不均勻吸泥和向部分隔艙加水的方法防偏糾偏,下沉各時期糾偏要點見表一。若遇經偏壓或局部吸泥無效的圍堰偏斜情況發(fā)生時,應進行水下勘察,根據具體情況制定解決措施。
表1 圍堰下沉各時期控制要點
封底混凝土通過在鋼圍堰頂部設置施工平臺,采用垂直導管法,依靠自身流動性向四周攤開的方式,遵循由低到高的原則完成澆注。澆筑前通過在圍堰內設置隔墻,將封底面積分塊。采用單導管澆筑時要確保首封可靠性。澆注過程中,水上探桿測量與水下潛水員指揮方式控制導管埋深與澆筑高度,防止超澆或欠澆。若遇澆筑混凝土高程突變,則堰內發(fā)生涌砂或混凝土外漏問題,應及時采取措施。
從蚌埠長淮衛(wèi)淮河大橋主墩雙壁鋼圍堰施工施工效果來看,比較成功,鋼圍堰四周及模板拼縫處未見漏水現象,鋼圍堰設計滿足結構受力要求,鋼圍堰施工工藝可行,可以加以推廣運用。
[1]黃繩武.橋梁施工及組織管理(上冊)[M].北京:人民交通出版社,2003:147-151.
[2]陳光福.雙壁鋼圍堰的施工技術[J].中國港灣建設,2002,(6):12-16.
[3]左明福.公路橋梁深水樁基礎若干問題的探討[J].水運工程,2000,(3):3-6.