大型鋼吊箱圍堰整體吊裝施工技術(shù)

韓小軍

（中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司 南京 210031）

南京長(zhǎng)江第四大橋?yàn)橹骺? 418m的雙塔三跨懸索橋。北塔墩采用高樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為38根直徑2.8m鉆孔摩擦樁，梅花式布置；鋼護(hù)筒參與結(jié)構(gòu)受力；承臺(tái)為啞鈴形，平面尺寸72.5m×27m，厚度8.5m。

承臺(tái)采用按防撞要求設(shè)計(jì)的雙壁鋼吊箱圍堰施工。鋼吊箱圍堰呈啞鈴型，水線長(zhǎng)75.7m，型寬30.2m，雙壁厚1.5m。底高程－5.0m、頂高程為＋8.0m，總高13.0m，總重約1 300t。

橋位處受長(zhǎng)江徑流與潮汐復(fù)合影響，水位每日漲、落2次。潮差一般1.0～1.2m，為非正規(guī)半日潮。漲潮歷時(shí)3h多，落潮歷時(shí)8h多。施工水域流速1.5m／s。歷年影響橋位區(qū)的臺(tái)風(fēng)主要集中在7～9月份。橋位位于長(zhǎng)江龍?zhí)抖紊纤骱降栏浇?，船只密集，?duì)吊裝沉放帶來(lái)較大困難。

1 總體施工方案

經(jīng)過(guò)各種方案的分析比選，最后確定了以下整體施工方案：鋼吊箱圍堰側(cè)板在鋼結(jié)構(gòu)車間以單元重量不大于20t進(jìn)行分塊加工，然后下河轉(zhuǎn)運(yùn)至墩位處，由150t和50t浮吊在墩位旁浮式拼裝平臺(tái)上進(jìn)行對(duì)稱拼裝，焊接成整體。施工現(xiàn)場(chǎng)浮式拼裝平臺(tái)由4艘800t和2艘400t平板駁組成，位于鉆孔平臺(tái)下游南側(cè)。鋼吊箱圍堰拼裝成整體后，拖船栓掛浮式拼裝平臺(tái)，浮拖鋼吊箱圍堰及駁船至墩位南側(cè)的橋軸線上，2臺(tái)大型浮吊（1 200t和1 000t）在鋼吊箱圍堰正南側(cè)拋錨就位抬吊，然后絞錨縱移浮吊將鋼吊箱圍堰抬吊至墩位后下放就位。

2 鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)

鋼吊箱圍堰除作為承臺(tái)施工的臨時(shí)防水結(jié)構(gòu)，還將作為承臺(tái)施工的側(cè)模板，更重要的是作為承臺(tái)混凝土澆注時(shí)的承托結(jié)構(gòu)，而且壁板將作為永久防撞結(jié)構(gòu)［1］。鋼吊箱圍堰的主體結(jié)構(gòu)主要由底板及底龍骨、側(cè)板、吊桿系統(tǒng)組成。其中吊桿系統(tǒng)共設(shè)38個(gè)鋼護(hù)筒懸掛支點(diǎn)，周圈24根鋼護(hù)筒采用“十字形”吊掛結(jié)構(gòu)，其余14根鋼護(hù)筒采用“一字形”的吊掛結(jié)構(gòu)，吊桿采用直徑32mm精軋螺紋鋼筋，其下端與底板龍骨上的吊點(diǎn)相連，上端錨固在護(hù)筒頂分配梁上。

鋼吊箱圍堰具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 北主墩鋼吊箱圍堰整體布置圖 （單位：mm）

3 鋼吊箱圍堰加工與制造

根據(jù)總拼現(xiàn)場(chǎng)的起吊能力及方便運(yùn)輸，2個(gè)圓形段在平面上各劃分成16個(gè)節(jié)段，系梁段劃分成6個(gè)節(jié)段。分塊加工后下河轉(zhuǎn)運(yùn)至墩位處，采用先底龍骨、然后底板、最后側(cè)板對(duì)稱拼裝的施工方法，由150t和50t浮吊在墩位旁浮式拼裝平臺(tái)上進(jìn)行焊接拼裝。施工過(guò)程中確保焊縫質(zhì)量，不透水。

鋼吊箱圍堰拼裝、吊裝作業(yè)時(shí)間在七、八月，現(xiàn)場(chǎng)施工受洪水及大風(fēng)影響較大。浮式拼裝平臺(tái)錨錠系統(tǒng)經(jīng)計(jì)算能夠滿足防洪防臺(tái)的要求，保證施工過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。

4 鋼吊箱圍堰安裝

4.1 吊裝設(shè)備的選型

吊裝設(shè)備的選擇要符合鋼吊箱圍堰吊重、吊高以及吊幅的要求。鋼吊箱圍堰起吊高度不小于43.9m（起吊時(shí)施工水位為＋5.00m，鉆孔樁鋼平臺(tái)頂標(biāo)高＋9.00m），則鋼吊箱圍堰從水面起吊的最小起吊高度H＝9.00－5.00＋2.00（安全距離）＋13.0＋吊索的高度；吊裝角度按照60°計(jì)算，則吊索的高度為14.35×tan 60°＝24.9m。）；吊幅不小于17.1m（吊箱寬30.2m，考慮2m富余量）；吊重不小于1 430t（鋼吊箱圍堰吊裝重量約1 300t，附加1.1的動(dòng)載系數(shù)）。

綜合以上3個(gè)因素，選定“鎮(zhèn)航工818”1 200 t和“蘇航工858”1 000t浮吊進(jìn)行鋼吊箱圍堰吊裝。2艘浮吊主要參數(shù)見(jiàn)表2，吊裝時(shí)扒桿仰角角度為60°時(shí)，吊重、吊高、吊幅均滿足施工要求。

表2 扒桿仰角60°時(shí)2艘浮吊主要參數(shù)

4.2 吊點(diǎn)的位置

每個(gè)圓端鋼吊箱圍堰側(cè)板內(nèi)設(shè)置8個(gè)共16個(gè)整體起吊吊點(diǎn)，吊點(diǎn)位置在側(cè)板隔倉(cāng)板處［2］。吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)布置見(jiàn)圖2。

圖2 鋼吊箱圍堰吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)布置圖（單位：mm）

4.3 鋼絲繩及卸扣選取

鋼吊箱圍堰重1 300t，經(jīng)計(jì)算分析，選用8根58m長(zhǎng)的直徑120mm鋼絲繩（安全系數(shù)取5時(shí)，［S］＝205t＞P＝133t）；每個(gè)吊點(diǎn)承受重量（16個(gè)吊點(diǎn)）為81.25t，考慮安全系數(shù)以及鋼絲繩的方向和角度每個(gè)吊點(diǎn)選用150t的卸扣。

4.4 安裝前的準(zhǔn)備工作

4.4.1 鋼吊箱圍堰內(nèi)壁上安裝通道

吊裝前在單個(gè)圓端鋼吊箱圍堰頂安裝4組（2片為1組）橫向通道。鋼護(hù)筒頂口的“一字”扁擔(dān)和“十字”扁擔(dān)利用手拉葫蘆和鋼絲繩吊掛在型鋼通道下面，同時(shí)穿設(shè)好螺紋鋼筋吊桿，且保持垂直。

4.4.2 鉆孔平臺(tái)拆除、支承鋼護(hù)筒修正及清基

拆除鉆孔平臺(tái)，利用浮吊和震動(dòng)錘拔除圍堰范圍內(nèi)的平臺(tái)支承樁。對(duì)支承鋼護(hù)筒頂面進(jìn)行修正，并清除影響圍堰下放的障礙物。樁位中心區(qū)域采取射水吸泥的方法進(jìn)行清淤，外側(cè)采用抓泥船進(jìn)行抓挖清淤。

4.4.3 起吊系統(tǒng)檢查

檢查各工器具完好情況，檢查需吊裝構(gòu)件吊點(diǎn)以及外貌有無(wú)受損情況，測(cè)量作業(yè)區(qū)域水深以及流速情況。調(diào)整全船的錨位慢慢松鉤直至達(dá)到吊裝要求。

4.4.4 其他工作

根據(jù)下沉所需注水量備足注水設(shè)備，包括水泵、泵管、電源及電纜線等，擺放于雙壁頂部，并可靠栓掛。

4.5 鋼吊箱圍堰吊裝

4.5.1 浮吊拋錨就位

鋼吊箱圍堰吊裝采用鎮(zhèn)航工1 200t和蘇航工1 000t浮吊進(jìn)行抬吊作業(yè)。為保證2臺(tái)浮吊縱橫移同步，將2艘浮吊進(jìn)行捆綁。浮吊拋錨就位于北塔墩平臺(tái)航道側(cè)，浮吊進(jìn)場(chǎng)拋錨布置見(jiàn)圖3。

圖3 浮吊進(jìn)場(chǎng)拋錨布置圖

4.5.2 鋼吊箱圍堰及平板駁船就位

漲潮時(shí)，拖船栓掛鋼吊箱圍堰拼裝平板駁船，浮拖鋼吊箱圍堰及駁船至墩位南側(cè)的橋軸線上，將駁船拉纜系于先前插打的平臺(tái)支撐樁上。

4.5.3 試吊（噸位遞加，浮吊刻度盤(pán)讀數(shù)控制）

由于鋼吊箱圍堰重達(dá)1 300t，為確保整體吊裝安全，鋼吊箱圍堰在吊裝前，均要按正常程序進(jìn)行試吊。將浮吊移位于鋼吊箱圍堰正上方，落鉤，掛好鋼絲繩后，徐徐收緊，緩慢起鉤，嚴(yán)格控制鋼絲繩收緊速度，兩臺(tái)浮吊起吊速度一致，保證鋼吊箱圍堰不傾斜。鋼吊箱圍堰底龍骨脫離平板駁船20cm時(shí)，暫停起鉤，穩(wěn)住吊箱15min，對(duì)吊船進(jìn)行靜載試吊，試吊過(guò)程中對(duì)鋼吊箱圍堰的吊掛系統(tǒng)、吊船的錨纜系統(tǒng)、卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作情況、鋼吊箱圍堰的吊點(diǎn)、內(nèi)支撐、底板的變形情況、內(nèi)支撐與壁板的連接情況進(jìn)行檢查確認(rèn)，確認(rèn)一切完好后再繼續(xù)進(jìn)行起吊。

4.5.4 起吊、護(hù)筒對(duì)位

浮吊繼續(xù)緩慢起鉤，當(dāng)鋼吊箱圍堰高出平板駁船水手房后，停止起吊。6條平板駁船向下游退出吊裝區(qū)域。浮吊收纜前移至承臺(tái)正上方，2臺(tái)浮吊松鉤，待底龍骨距離護(hù)筒頂口約30cm后暫停，使底板開(kāi)孔大致與護(hù)筒對(duì)應(yīng)。檢查封堵環(huán)板的擱置和擺放情況，防止其隨鋼吊箱圍堰底板穿入護(hù)筒。由指揮員參照底板開(kāi)孔和護(hù)筒位置，指揮2艘浮吊緩慢落鉤同步下放，及時(shí)觀測(cè)護(hù)筒與底板間隙情況，微調(diào)鋼吊箱圍堰平面位置，使鋼吊箱圍堰底板的孔口全部穿入護(hù)筒。

4.5.5 下沉

當(dāng)鋼吊箱圍堰底板套入護(hù)筒后，靠吊箱自重繼續(xù)下放，至圍堰底部連通管（標(biāo)高為－1.2m，離底板高度為3.8m）與水面齊平，停止下落，再次做全面檢查。無(wú)異常后，繼續(xù)下沉圍堰，圍堰在自重情況下的自浮入水深度為4.85m，施工時(shí)水位為＋5.0m，則底板標(biāo)高在未注水時(shí)可達(dá)到＋0.15m，吊箱尚需注水下沉5.15m，理論計(jì)算雙壁內(nèi)注水高度為5.2m時(shí)即吊箱底板達(dá)到－5.0m標(biāo)高，此時(shí)精軋螺紋鋼筋吊桿不受力。

鋼吊箱圍堰下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，檢查圍堰平面位置，通過(guò)焊接在圍堰頂端內(nèi)壁上的拉環(huán)，利用護(hù)筒內(nèi)設(shè)置的20t手拉葫蘆調(diào)整圍堰平面位置。仔細(xì)測(cè)量監(jiān)控圍堰平面位置和高程。

4.5.6 定位

鋼吊箱圍堰平面位置和標(biāo)高符合要求后將所有精軋螺紋鋼筋吊桿擰緊，共計(jì)248根，并將所有扁擔(dān)梁與護(hù)筒內(nèi)圈中的牛腿進(jìn)行焊接，此時(shí)所有手拉葫蘆均不能松掉。為防止潮水上漲時(shí)吊箱浮力增大，定位完成后向隔倉(cāng)內(nèi)注水至＋2.0m，使得精軋螺紋鋼筋處于受拉狀態(tài)，確保安全。當(dāng)潮水下落至低位潮時(shí)，在上下游各3個(gè)周圈護(hù)筒外壁與鋼吊箱圍堰內(nèi)壁板之間焊接支撐，支撐焊接完成后松掉所有手拉葫蘆。定位后，浮吊摘鉤，鋼吊箱圍堰吊裝順利完成。

5 結(jié)語(yǔ)

北塔墩大型鋼吊箱圍堰整體吊裝施工，克服了鋼吊箱圍堰外形尺寸大，水文、氣象條件復(fù)雜，航道交通頻繁，現(xiàn)場(chǎng)高溫、洪水期施工等困難，歷時(shí)28h，最終安全、優(yōu)質(zhì)地完成了鋼吊箱圍堰吊裝。施工中采用的浮體駁船組上整體拼裝鋼吊箱圍堰、雙浮吊整體抬吊等施工技術(shù)值得同類工程借鑒和參考。

［1］ 時(shí)天利，任回興，賀茂生.蘇通大橋深水雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)與施工［J］.世界橋梁，2007（3）：28－31.

［2］ 程 晨.南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋主橋4號(hào)墩雙壁鋼吊箱圍堰整體吊裝設(shè)計(jì)與施工［J］.橋梁建設(shè)，2008（4）：20－23.