通航河段卵石覆蓋層條件下橋梁主墩鋼圍堰施工

殷緒敏

（中交二航局第四工程有限公司，安徽蕪湖 241000）

1 工程概況

平南相思洲大橋（原名潯江特大橋）系荔浦至玉林高速公路上的一座特大橋，全長1668 米，包括北北岸引橋?yàn)?×25m+3×21.1m+3×25m 小箱梁橋+2×(4×40m)+3×40m T 梁橋， 南岸引橋?yàn)?3 ×40m 組合鋼板梁， 主橋40+170+450+170+40m 雙塔雙索面斜拉橋。其中南北主墩與北岸輔助墩均位于潯江中。14 號(hào)墩（南主墩）位于橋區(qū)航道內(nèi)，承臺(tái)覆蓋層深度為13.5m～25.2m，河床底標(biāo)高+16m，覆蓋層為板結(jié)致密的卵石層。承臺(tái)結(jié)構(gòu)形式為端圓形結(jié)構(gòu)，長54m，寬17m，承臺(tái)鋼圍堰采用雙層薄壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，圍堰高16.3m，圍堰結(jié)構(gòu)尺寸為17.1X54.1m。鋼圍堰采用分層分塊設(shè)計(jì)，圍堰共分為2 層，圍堰上下共分兩節(jié)，首節(jié)高10m，第二節(jié)高6.3m，第一節(jié)重約500t，第二節(jié)重275t，每層劃分為12 個(gè)節(jié)段進(jìn)行制作，見圖1-2。

圖1 鋼圍堰平面布置圖（單位:mm）

圖2 鋼圍堰立面圖（單位:mm）

2 施工工藝流程以及質(zhì)量要點(diǎn)

2.1 整體施工流程

本工程所使用的鋼圍堰，均由后場鋼結(jié)構(gòu)加工廠分節(jié)、分塊進(jìn)行制作，共24 塊，經(jīng)過運(yùn)輸后于現(xiàn)場組裝進(jìn)行后續(xù)施工?，F(xiàn)場完成鉆孔平臺(tái)拆除、清基作業(yè)，駁船調(diào)平、測量定位等準(zhǔn)備工作后，開始進(jìn)行鋼圍堰拼裝。拼裝完成后，進(jìn)行氣密性實(shí)驗(yàn)，檢測合格后進(jìn)行吊裝入水。圍堰定位著床，達(dá)到指定位置后，澆筑封底混凝土，抽水，進(jìn)行下一步施工，見圖3。

圖3 鋼圍堰總體施工工藝流程圖

2.2 施工工藝及質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.2.1 承臺(tái)清基

樁基平臺(tái)拆除后清基作業(yè)，由于相思洲大橋南主墩承臺(tái)范圍覆蓋層為板結(jié)卵石層，在使用一般清基船舶機(jī)械未能達(dá)到理想狀態(tài)的條件下，最終采用旋挖鉆進(jìn)行清基作業(yè)。為此項(xiàng)目在此基礎(chǔ)上利用鋼護(hù)筒設(shè)計(jì)專用的活動(dòng)支架保障旋挖鉆的全覆蓋施工。

承臺(tái)清基采用分層作業(yè)，每層作業(yè)厚度1～1.5m，層臺(tái)作業(yè)共分為4 層進(jìn)行施工，作業(yè)標(biāo)高由+16m 清至+11.7m。層間作業(yè)順序由上游至下游，由江側(cè)到岸側(cè)，盡量減小水流對作業(yè)的影響，部分旋挖鉆未能到達(dá)區(qū)域，利用清基船舶進(jìn)行清除。承臺(tái)范圍清基標(biāo)高至+11.7m 后，使用超聲波探測儀對承臺(tái)范圍內(nèi)底部標(biāo)高進(jìn)行測量，對鋼圍堰底部區(qū)域進(jìn)行整平，保證河床面高差不大于10cm，見圖4。

圖4 現(xiàn)場實(shí)施圖

2.2.2 圍堰制作

因?yàn)榭紤]運(yùn)輸能力，本工程的鋼圍堰分12節(jié)進(jìn)行加工運(yùn)輸。在原材料進(jìn)廠時(shí)，需要對原材料的相關(guān)文件進(jìn)行檢查，如檢驗(yàn)報(bào)告，合格證等質(zhì)量證明文件在制作過程中，為了減少焊接變形，優(yōu)先采用CO2氣體保護(hù)焊，采用合理的焊接順序，進(jìn)行焊接作業(yè)。焊接后，需要對鋼圍堰各單元塊拼接時(shí)采用等強(qiáng)度焊縫連接，所有拼接焊縫均為連續(xù)滿焊、并達(dá)到《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中規(guī)定的二級焊縫標(biāo)準(zhǔn)。鋼圍堰制作完需做滲水實(shí)驗(yàn)。并且對其幾何尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的控制，總體技術(shù)指標(biāo)如表1。

表1 分段尺寸質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

2.3 鋼圍堰在浮動(dòng)平臺(tái)上的拼裝施工

相思洲大橋橋區(qū)兩岸地形標(biāo)高為+36m 以上，施工期間最大施工水位約為+24m，岸坡條件較差，附近無大型船舶制造廠。由于每年6、7 月份為橋區(qū)洪水季節(jié)為此項(xiàng)目鋼圍堰采用在浮動(dòng)平臺(tái)上拼裝的施工工藝以期減少鋼圍堰施工時(shí)間，確保順利度汛。

此過程中須進(jìn)行兩項(xiàng)重點(diǎn)準(zhǔn)備工作，分別是浮動(dòng)平臺(tái)的固定和鋼圍堰的拼裝。

2.3.1 拼裝平臺(tái)準(zhǔn)備

鋼圍堰拼裝采用2 條200t 級平板駁船作為浮動(dòng)平臺(tái)，為保證平臺(tái)的穩(wěn)固，項(xiàng)目在2 條駁船進(jìn)場后，首先在岸邊向駁船密封艙內(nèi)注水，使兩條駁船頂面調(diào)平。再調(diào)平駁船后，利用HN588X300 和HN900X300 型鋼進(jìn)行船舶固定，形成穩(wěn)固的拼裝場地。2 條駁船連接穩(wěn)定后提供出28x58m 的平整施工場地。為保證鋼圍堰的順利拼裝，在平臺(tái)上放置1 臺(tái)50t 汽車吊用于施工配合，圍堰拼裝過程中使用1 臺(tái)180t 浮吊作為主要起重設(shè)備。

2.3.2 鋼圍堰拼裝

鋼圍堰拼裝前，在平臺(tái)上進(jìn)行拼裝點(diǎn)位放線，按照每直線段分塊3 個(gè)控制點(diǎn)，圓弧段不少于4 個(gè)控制點(diǎn)的原則進(jìn)行放線，并在控制點(diǎn)位焊接定位擋塊。

首先進(jìn)行端頭圓弧段拼裝，完成端頭圓弧段拼裝后由岸側(cè)向江側(cè)進(jìn)行拼裝，拼裝順序?yàn)?→8→3→7→1→9→4→6→12→10→5→11，拼裝過程中使用手搖千斤頂和手拉葫蘆進(jìn)行節(jié)段位置調(diào)節(jié)，壁體位置調(diào)整好后為保證施工安全使用型鋼將圍堰壁體與平板駁相連。相鄰壁體拼裝完成后將壁體間匹配件進(jìn)行臨時(shí)連接，待首節(jié)鋼圍堰拼裝完成，對圍堰進(jìn)行整體調(diào)整，保證鋼圍堰錯(cuò)臺(tái)和整體結(jié)構(gòu)無變形，拼縫處無應(yīng)力，見圖5。

圖5 首節(jié)圍堰拼裝順序示意圖

鋼圍堰壁體拼裝焊接完畢后，在下水之前應(yīng)進(jìn)行水密性試驗(yàn)，以確保鋼圍堰的水密性。水密性試驗(yàn)使用用煤油滲透試驗(yàn)，其具體步驟是：首先將調(diào)制好的石灰漿刷在內(nèi)、外壁板外側(cè)或隔艙板一側(cè)的焊縫處；待干燥后，在內(nèi)、外壁壁板的內(nèi)側(cè)隔艙板另一側(cè)焊縫處涂上煤油，十分鐘后檢查涂刷的石灰處是否有油漬，油漬處則為漏點(diǎn)，用氣刨清除后補(bǔ)焊，補(bǔ)焊處應(yīng)重新做水密性試驗(yàn)。

2.4 鋼圍堰下沉及定位

2.4.1 圍堰起吊

由于橋區(qū)受下游通航凈高限制，且全國范圍內(nèi)僅1 臺(tái)660t拼裝式浮吊可進(jìn)入橋區(qū)作業(yè)，在施工期間該船舶正處于其他工地租賃期，為此項(xiàng)目選用2 臺(tái)400t 浮吊進(jìn)行抬吊拼裝。

由于兩臺(tái)浮吊各有2 個(gè)主鉤，主鉤間距為2.5m，由于鋼護(hù)筒頂標(biāo)高為+30m，400t 浮吊起吊高度不足以滿足鋼圍堰兩點(diǎn)鋼絲繩共同掛在單個(gè)主鉤上的條件，施工過程中選擇四個(gè)吊點(diǎn)選用不同鋼絲繩掛在不同主鉤的起吊方式。由于浮吊主鉤水平間距2.5m 的影響受水平分力的影響兩臺(tái)浮吊起吊過程存在一個(gè)較大的旋轉(zhuǎn)力矩，根據(jù)左右主鉤掛設(shè)吊點(diǎn)的不同而對浮吊產(chǎn)生一個(gè)不同的運(yùn)動(dòng)趨勢，見圖6。

圖6 浮吊抬吊示意圖

為避免該力矩對圍堰的不利影響，掛鉤方式僅可選用上下游對稱掛鉤，使上下游力矩在圍堰內(nèi)平衡。為防止浮吊移動(dòng)，在兩臺(tái)浮吊中間?？恳凰覓佸^艇，并將兩臺(tái)浮吊使用纜索鎖死，最終可避免浮吊間的相對移動(dòng)。

圍堰掛鉤后，緩慢起鉤待鋼絲繩處于繃直狀態(tài)后檢查圍堰和平板駁船連接點(diǎn)，確保所有固定點(diǎn)已完全割除，同時(shí)再次檢查臨時(shí)錨固桿件和作業(yè)平臺(tái)，對其進(jìn)行拆除或固定。緩慢起鉤，圍堰脫離駁船后，駁船上浮約為25cm，主鉤起高30cm，使圍堰剛好脫離駁船，在觀察半小時(shí)無異?，F(xiàn)象后起高1.2m，平板駁船解除纜繩，平板駁船后退至下游。緩慢將鋼圍堰底部提升至超出護(hù)筒頂標(biāo)高，浮吊前進(jìn)至圍堰中心大致對準(zhǔn)承臺(tái)中心，緩慢下放鋼圍堰，利用浮吊調(diào)整鋼圍堰位置，保證圍堰套入護(hù)筒群內(nèi)。鋼圍堰下放過程中緩慢放松纜繩，待鋼圍堰入水自浮后解除圍堰吊裝鋼絲繩。

入水自浮后，為增強(qiáng)刃腳剛度，需向鋼圍堰艙內(nèi)澆砼C25砼，澆筑高度為2m，之后利用浮吊和履帶吊進(jìn)行第二層圍堰拼裝。

2.4.2 鋼圍堰定位

鋼圍堰下放過程中利用設(shè)置在圍堰壁內(nèi)側(cè)與鋼護(hù)筒之間的雙層導(dǎo)向裝置進(jìn)行圍堰下放過程中的定位與調(diào)整。導(dǎo)向裝置根據(jù)受力特點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式稍有不同。

第一層導(dǎo)向裝置焊接在圍堰壁板內(nèi)側(cè)，通過加勁板與圍堰隔板相連，導(dǎo)向與護(hù)筒接觸面為φ426×6mm 圓鋼管（施工前向管內(nèi)灌注混凝土），第二層導(dǎo)向裝置焊接在鋼護(hù)筒上，具體結(jié)構(gòu)如圖7。

圖7 圍堰導(dǎo)向裝置平面布置示意圖

鋼圍堰著床后，將鋼圍堰注水至設(shè)計(jì)高度，并按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)鋼平臺(tái)，進(jìn)行鋼圍堰沉降觀測。當(dāng)鋼圍堰連續(xù)2天不發(fā)生位移和沉降時(shí)，將護(hù)筒頂導(dǎo)向裝置臨時(shí)焊死進(jìn)行后續(xù)施工。

2.5 封底混凝土澆筑

圍堰下放完畢，使用袋裝砂石混凝土進(jìn)行封堵。封堵沙袋采用小袋塞縫大袋壓腳的方式，以確保圍堰封底混凝土澆筑過程中不發(fā)生漏漿或者出現(xiàn)由于混凝土側(cè)壓力將封堵沙袋擠走的情況。

封底采用“集中供料、滿布導(dǎo)管、逐根開灌、及時(shí)補(bǔ)料”的施工工藝。14號(hào)墩封底厚度3.5m，單個(gè)承臺(tái)封底混凝土共計(jì)2522m3。在澆筑前需要進(jìn)行封底平臺(tái)搭設(shè)，封底平臺(tái)主要由貝雷梁、工字鋼、平臺(tái)木板及欄桿組成，混凝土澆筑點(diǎn)之間使用56a 型鋼連接兩相鄰鋼護(hù)筒，使用25a（14a）工鋼制作澆筑點(diǎn)導(dǎo)管卡板，或直接在型鋼中心處開孔。

封底混凝土澆筑過程中澆筑順序由上游向下游推進(jìn)，施工中首先向集料斗內(nèi)打滿混凝土，導(dǎo)管、料斗準(zhǔn)備完畢后關(guān)閉其余方向料斗閘門，打開相應(yīng)位置料斗閘門，以混凝土最大出料速度進(jìn)行首封澆筑，首封澆筑須連續(xù)并嚴(yán)格控制放料速度。封底混凝土澆筑至設(shè)計(jì)方量時(shí)，測量人員對每個(gè)護(hù)筒四周的混凝土面和圍堰壁體邊的混凝土面進(jìn)行密集測量，若出現(xiàn)混凝土表面較低時(shí)須再次進(jìn)行澆筑，混凝土澆筑點(diǎn)高出設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)使用振搗棒振搗。并在下游設(shè)置泥沙泵抽取封底過程中多余的浮漿，確保封底混凝土質(zhì)量。

3 結(jié)論

本文詳細(xì)介紹了位于相思洲大橋位于航道內(nèi)主墩鋼圍堰施工工藝，重點(diǎn)對如何實(shí)現(xiàn)板結(jié)卵石層清基和雙浮吊抬吊鋼圍堰施工進(jìn)行了介紹，為后續(xù)類似工程的施工提供了借鑒。