郁江雙線特大橋雙壁鋼圍堰原位懸吊拼裝施工技術(shù)

紀(jì)淑鋒（中鐵九橋工程有限公司,江西　九江　332004）

郁江雙線特大橋雙壁鋼圍堰原位懸吊拼裝施工技術(shù)

紀(jì)淑鋒
（中鐵九橋工程有限公司,江西九江332004）

介紹新建南廣鐵路郁江雙線特大橋雙壁鋼圍堰施工技術(shù)，其施工采用原位懸吊拼裝技術(shù)，對(duì)以后深水基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工具有一定的指導(dǎo)意義。

郁江雙線特大橋；雙壁鋼圍堰；原位懸吊拼裝

1　工程概況

郁江雙線特大橋主橋位于西江航運(yùn)干線貴港至桂平河段上，中心里程DK 106+537,孔跨式樣：（36+92+228+96+36）m鋼桁斜拉梁，全長(zhǎng)492m,主塔基礎(chǔ)283#、284#分別采用樁基為φ2.5m的大直徑群樁基礎(chǔ)，283#、284#主墩位于河水中，其中283#墩爆破后平均水深20m左右，284#墩處清淤后平均水深17m左右。為了提高施工進(jìn)度，本工程雙壁鋼圍堰采用原位懸吊拼裝，與鉆孔樁施工同時(shí)進(jìn)行。

2　郁江雙線特大橋深水基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工技術(shù)

圍堰外輪廓尺寸為40.6m(長(zhǎng))×27.4m（寬）×20.2m（高），圍堰自重798噸，刃腳標(biāo)高12.0m，圍堰壁倉(cāng)面積130.5m2，壁內(nèi)填砂高度7m，壁內(nèi)澆筑砼高度8.5m，水封砼厚=2.66m，設(shè)防水位12+20.2=32.2m，大于32m水位。圍堰最大吃水深度=20m。

2.1設(shè)計(jì)依據(jù)

圍堰結(jié)構(gòu)用鋼材主要為Q235B，材料技術(shù)條件符合《橋梁用結(jié)構(gòu)鋼》（GB714-2000）的要求。鋼材力學(xué)性能：允許抗拉、抗壓和抗彎應(yīng)力[σ]=170MPa，工廠貼角焊縫抗剪[τ]=100MPa；工地手工焊縫抗剪[τ]=80MPa；混凝土力學(xué)性能：彎曲拉應(yīng)力。

2.1.1總體布置及設(shè)計(jì)原則

結(jié)合本橋的施工條件及工期安排，對(duì)兩個(gè)主塔基礎(chǔ)施工均采用先平臺(tái)后圍堰的施工工藝。主塔承臺(tái)頂面標(biāo)高為+19.66m，承臺(tái)底面標(biāo)高為+14.66m，圍堰內(nèi)輪廓尺寸為承臺(tái)設(shè)計(jì)尺寸周邊各向外放寬0.1m，圍堰共分七節(jié)，底部起為第一節(jié)依次向上，第一節(jié)圍堰（刃腳段）高為2.2m，以上每節(jié)均為3m。

2.1.2圍堰側(cè)板結(jié)構(gòu)說(shuō)明

外側(cè)壁板：第一、二、七節(jié)圍堰外側(cè)壁板板厚為δ=6mm，第三節(jié)至第六節(jié)圍堰外側(cè)壁板板厚為δ=10mm。

外側(cè)壁板豎向加勁角鋼：第一節(jié)至第四節(jié)圍堰外側(cè)壁板豎向加勁角鋼為∠100×100×10，第五節(jié)至第七節(jié)圍堰外側(cè)壁板豎向加勁角鋼為∠75×75×8。

內(nèi)側(cè)壁板：第一節(jié)至第七節(jié)所有圍堰內(nèi)側(cè)壁板板厚均為δ=6mm。

內(nèi)側(cè)壁板豎向加勁角鋼：第一節(jié)至第七節(jié)圍堰內(nèi)側(cè)壁板豎向加勁角鋼均為∠75×75×8。

壁板間水平向連接支撐：從1.2m高刃腳以上，圍堰內(nèi)外壁板上每隔1m設(shè)一條板厚為16mm的水平環(huán)帶，從第三節(jié)上部至第六節(jié)，1m間距的水平環(huán)帶間500mm處增加一條相同的水平環(huán)帶。內(nèi)外水平環(huán)帶間采用∠100×100×10的角鋼作水平橫撐和水平斜撐。

2.1.3圍堰內(nèi)隔倉(cāng)板結(jié)構(gòu)說(shuō)明

圍堰依據(jù)自身結(jié)構(gòu)形狀可劃分為圓弧段和直線段兩種。

圓弧段隔倉(cāng)板共10道，采用鋼板板厚為δ=10mm；

直線段隔倉(cāng)板共12道，采用鋼板板厚為δ=16mm；

直線段隔倉(cāng)板所在位置的內(nèi)外側(cè)壁板上從第三節(jié)起至第六節(jié)均需設(shè)加勁墊板，加勁墊板板厚為δ=20mm。

2.1.4圍堰內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)

圍堰共設(shè)兩道內(nèi)支撐：第一層內(nèi)支撐位于標(biāo)高+22.36m處，順橋向設(shè)置4道內(nèi)撐，支點(diǎn)均設(shè)在由隔倉(cāng)板與加勁墊板形成的大梁處，靠圓弧段側(cè)內(nèi)支撐采用6個(gè)I45b工鋼，靠近中線側(cè)的內(nèi)支撐采用2 根φ630×10的圓管，內(nèi)支撐之間橫橋向采用φ350×6的圓管連接；第二層內(nèi)支撐位于標(biāo)高+28.36m處，順橋向設(shè)置4道內(nèi)撐，支點(diǎn)均設(shè)在由隔倉(cāng)板與加勁墊板形成的大梁處，靠圓弧段側(cè)內(nèi)支撐采用4 個(gè)I45b工鋼，靠近中線側(cè)的內(nèi)支撐采用φ630×10的圓管，內(nèi)支撐之間橫橋向采用φ350×6的圓管連接。

2.2鋼圍堰制造及水密性試驗(yàn)

2.2.1圍堰制造說(shuō)明

所有構(gòu)件連接均采用焊接，加工單位在構(gòu)件制造和焊接加工的過(guò)程中，應(yīng)制定嚴(yán)格措施，優(yōu)化工藝，以減小構(gòu)件加工變形，降低焊縫殘余應(yīng)力，出現(xiàn)變形應(yīng)及時(shí)矯正。構(gòu)件接長(zhǎng)時(shí)應(yīng)適當(dāng)錯(cuò)開(kāi)焊縫。2.2.2圍堰水密性試驗(yàn)

（1）水密性試驗(yàn)是對(duì)圍堰焊接質(zhì)量最后全面的檢驗(yàn)，應(yīng)在焊縫外觀檢查后進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)，氣溫應(yīng)高于5℃。對(duì)未做水壓水密性試驗(yàn)的焊縫，考慮到現(xiàn)場(chǎng)的條件和工期的要求，采用煤油滲透試驗(yàn)方式檢查焊縫抗?jié)B性。

（2）試驗(yàn)前，檢驗(yàn)部分不允許油漆和搪水泥，需要試驗(yàn)的箱體表面和焊縫必須打掃清潔，對(duì)采用煤油滲透試驗(yàn)的，尚需對(duì)檢視面刷一層石灰漿（涼干），以便觀察。

（3）試驗(yàn)中，如發(fā)現(xiàn)有水流或滲水（滲油）現(xiàn)象時(shí)，需進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)后必須重新試驗(yàn)。

2.3鋼圍堰懸拼法施工

郁江雙線特大橋采用先樁后堰法施工，由于承臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高在巖面以下，所以采用人工爆破，然后清渣成承臺(tái)型水下基坑，人造基底覆蓋層。清渣范圍為圍堰外輪廓尺寸向外擴(kuò)寬2m{圍堰外輪廓尺寸為40.6m(長(zhǎng))×27.4m（寬）×20.2m（高）}，清渣標(biāo)高達(dá)到+12m后，搭設(shè)水中施工平臺(tái)。

2.3.1拼裝準(zhǔn)備

檢查驗(yàn)收岸上預(yù)制鋼圍單元件，機(jī)械校正拼裝接口處壁板及水平環(huán)帶。

吊裝運(yùn)輸系統(tǒng)安裝。鋼圍堰組拼前，在鉆孔平臺(tái)下方安裝吊裝走行軌道。軌道為圓端形，采用I36b工鋼制成，尺寸按鋼圍堰壁板中心線設(shè)計(jì)（直線段長(zhǎng)13.2m,圓孤半徑13.1m）。軌道用拉桿系統(tǒng)(φ25精軋螺紋鋼)與鉆孔平臺(tái)連接在一起,當(dāng)拉桿系統(tǒng)和平臺(tái)的工鋼、貝雷梁有沖突時(shí)，采用挑梁、馬鞍形吊掛。軌道上設(shè)電動(dòng)走行系統(tǒng)（由兩臺(tái)電動(dòng)走行小車和兩臺(tái)10t電動(dòng)葫蘆組成），由于平臺(tái)上下平行作業(yè)，為平臺(tái)下的圍堰施工安全運(yùn)行，在圍堰施工正上方平臺(tái)封閉3m寬平臺(tái)面板間隙。以免下雨和平臺(tái)上樁基作業(yè)時(shí)雨水損壞電動(dòng)軌道，沿軌道上面安裝遮雨薄鋼板，在遮雨板上鋪設(shè)防水橡膠皮。為減少水上拼裝鋼圍堰難度，在靠江中心的平臺(tái)樁上安裝防浪板。水上利用鋼護(hù)筒和鋼管樁做支撐點(diǎn)，用角鋼制造成斜撐形焊接在上面，用槽鋼預(yù)制成走道形式，兩者結(jié)合一體形成水上作業(yè)通道，在圍堰施工的兩側(cè)通道旁預(yù)制欄桿，拉上安全網(wǎng)。在平臺(tái)江心側(cè)上游端開(kāi)設(shè)一個(gè)8.7m×9.2m的圍堰塊件下放吊裝孔。由兩個(gè)C型鉤把圍堰塊件從貨車上傳遞給電動(dòng)小車，在圍堰塊件下放口安裝人行樓梯，樓梯口搭設(shè)施工小平臺(tái)（供圍堰施工人員間歇、放置施工工具和焊接輔材等其它用物）。

2.3.2鋼圍堰、施工過(guò)程

（1）運(yùn)輸。在預(yù)制場(chǎng)地把一整節(jié)鋼圍堰塊件下放順序做好標(biāo)記，由龍門吊吊裝鋼圍堰塊件平穩(wěn)的放置在運(yùn)梁貨車上，兩側(cè)用手動(dòng)葫蘆把圍堰塊件固定好。貨車從預(yù)制場(chǎng)地通過(guò)棧橋平臺(tái)把圍堰塊件運(yùn)輸?shù)较路趴凇?/p>

（2）下放。由負(fù)責(zé)下放的工人在圍堰塊件上安裝好傳遞扣件，安裝好后30T的汽車吊傳遞C型鉤給工人，扣件和C型鉤都附帶預(yù)制好的鋼絲繩，工人用卡環(huán)銜接好扣件和C型鉤。一切下放工作準(zhǔn)備到位，由負(fù)責(zé)下放的工人指揮下放，圍堰塊件兩端系好粗麻繩分別由兩個(gè)工人控制，以免圍堰晃動(dòng)或者撞到其它平臺(tái)結(jié)構(gòu)物。一臺(tái)30T的汽車吊將圍堰單塊件經(jīng)平臺(tái)吊裝孔下放至平臺(tái)下，慢慢的將圍堰塊件移到走行系統(tǒng)下，由拼裝工人通過(guò)走行系統(tǒng)移動(dòng)電動(dòng)小車到下放口適當(dāng)位置，用走行系統(tǒng)上的電動(dòng)葫蘆將塊件吊起，兩者交接好后由工人解開(kāi)卡環(huán)。

（3）拼裝。吊裝系統(tǒng)完整平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換后通過(guò)軌道運(yùn)行至拼裝位置，第一塊拼裝在下放口的對(duì)稱位置，其它塊件采用反對(duì)稱懸吊拼裝。具體拼裝如下：

1）圍堰第一節(jié)拼裝。圍堰第一節(jié)拼裝在軌道及樁基外圍8根樁（導(dǎo)向樁）施工完成后方可進(jìn)行。圍堰塊件用汽車運(yùn)至平臺(tái)后，由30噸輪胎吊將圍堰單塊件經(jīng)平臺(tái)吊裝孔下放至平臺(tái)下；用走行系統(tǒng)上的電動(dòng)葫蘆將塊件吊起，通過(guò)軌道走行至拼裝設(shè)計(jì)位置。到達(dá)設(shè)計(jì)位置調(diào)整后設(shè)置臨時(shí)吊點(diǎn)將塊件懸吊于平臺(tái)下面，走行小車回到裝吊孔運(yùn)送下一塊單元件。兩塊件可以初步用點(diǎn)焊的形式預(yù)拼，在第一節(jié)所有塊件運(yùn)送完，進(jìn)行第一節(jié)整體調(diào)整成形，尺寸驗(yàn)收合格后開(kāi)始拼焊。

2）圍堰第一節(jié)下水及導(dǎo)向架安裝。第一節(jié)拼裝成型后，安裝下沉機(jī)構(gòu),解除臨時(shí)吊點(diǎn),安裝鋼圍堰導(dǎo)向系統(tǒng)。下沉機(jī)構(gòu)由吊點(diǎn)牛腿、吊桿（φ32精軋螺紋鋼）、分配梁、液壓系統(tǒng)組成。先將牛腿與分配梁分別安裝在圍堰與平臺(tái)上，在第一節(jié)成形后將圍堰通過(guò)牛腿與分配梁用吊桿連接起來(lái)，使圍堰懸吊在平臺(tái)下面。下沉系統(tǒng)安裝完畢后方可解除圍堰臨時(shí)吊點(diǎn)，為了不影響鉆機(jī)施工，液壓系統(tǒng)只在整節(jié)段下沉?xí)r安裝。鋼圍堰下水以前,對(duì)面板和隔倉(cāng)板所有焊縫進(jìn)行密閉性檢查，對(duì)骨架系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)檢查。如有滲漏現(xiàn)象發(fā)生應(yīng)補(bǔ)焊，補(bǔ)焊時(shí)應(yīng)鏟除原有焊縫金屬后重新焊接,不能采用堆焊的方式補(bǔ)漏,再視情況確定是否需要做氣密試驗(yàn),以確保圍堰的密閉性。為了減小下沉過(guò)程中的檢查工作量，可在塊件成形后對(duì)面板和隔倉(cāng)板焊縫進(jìn)行密閉性檢查。下沉前只對(duì)拼裝焊縫進(jìn)行檢查。結(jié)構(gòu)檢查包括連接焊縫的長(zhǎng)度與高度；桿件布設(shè)位置、數(shù)量與設(shè)計(jì)圖是否相符；圍堰有無(wú)局部和總體變形。如有以上情形應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)措施。

在第一節(jié)拼裝完成并在整體尺寸驗(yàn)收合格后，在圍堰壁上定出一個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)面并確定圍堰兩個(gè)方向的中軸線，在測(cè)點(diǎn)設(shè)置好后將圍堰調(diào)整至設(shè)計(jì)位置。在圍堰接高過(guò)程中應(yīng)以基準(zhǔn)面和中軸線為標(biāo)記點(diǎn)，來(lái)保證圍堰拼裝接高過(guò)程中的尺寸控制和下沉過(guò)程中的垂直度的調(diào)整。

為保證圍堰平面定位準(zhǔn)確，安裝導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向裝置由導(dǎo)向架和導(dǎo)向輪組成，導(dǎo)向架共設(shè)三層，分別設(shè)置在第1、3、5節(jié)圍堰內(nèi)壁上，同一平面共設(shè)置8個(gè)，在每個(gè)圓弧段與直線段各兩個(gè)。導(dǎo)向系統(tǒng)除保證圍堰下沉過(guò)程中的平面位置和垂直度外，還要將水流對(duì)圍堰產(chǎn)生的沖擊力及封底混凝土在灌筑過(guò)程中產(chǎn)生的側(cè)壓力傳遞給導(dǎo)向樁，因此，定位架必須設(shè)置在鋼圍堰骨架處。導(dǎo)向輪的設(shè)置是為了在圍堰下沉過(guò)程中水平受力后，減小導(dǎo)向架與導(dǎo)向樁的摩阻力。

3）鋼圍堰接高拼裝。圍堰單塊件用汽車運(yùn)至平臺(tái)后，由一臺(tái)30噸輪胎吊將圍堰單塊件經(jīng)平臺(tái)吊裝孔下放至平臺(tái)下；用走行系統(tǒng)上的電動(dòng)葫蘆將塊件吊起，通過(guò)軌道走行至拼裝設(shè)計(jì)位置。到達(dá)設(shè)計(jì)位置后吊點(diǎn)將塊件放置在前一節(jié)段后，進(jìn)行順直度和平面位置，調(diào)整走行小車回到裝吊孔運(yùn)送下一塊單元件。吊裝接高過(guò)程中對(duì)塊件要隨拼裝，隨調(diào)整，待全部點(diǎn)焊成型后，方可全面焊接。拼接施焊時(shí)，先焊圍堰內(nèi)外壁板的外立焊縫，然后焊環(huán)焊縫，形成環(huán)包立焊形式，內(nèi)外壁板外側(cè)焊的同時(shí)焊水平加勁環(huán)的對(duì)接焊（當(dāng)水平加勁環(huán)對(duì)接錯(cuò)臺(tái)大于一半板厚需加豎向加強(qiáng)板，圓弧段與直線段相接處的受力比較大且復(fù)雜，此處的環(huán)板對(duì)接均需加豎向加強(qiáng)板）；上面焊完后，接著隔倉(cāng)板對(duì)接焊、內(nèi)外壁板的內(nèi)側(cè)的立焊、平角焊、豎向角鋼及水平斜桿焊接，并按對(duì)稱施焊要求進(jìn)行。焊接內(nèi)外壁焊縫時(shí)，需要預(yù)先搭設(shè)施工平臺(tái)設(shè)置防護(hù)欄桿，以便操作。

為了防止圍堰拼裝過(guò)程中因?yàn)樗簧蠞q而造成圍堰上浮，使得吊桿不受力甚至承受壓力，采用向圍堰內(nèi)注水的方法壓重。根據(jù)圍堰外露高度和圍堰重量確定倉(cāng)內(nèi)注水高度，圍堰下沉、吊桿固定完成后，應(yīng)另加注1.0m高的水。

具體操作步驟如下：?jiǎn)螇K吊裝喂至走行小車上→走行至設(shè)計(jì)位置定位后吊掛臨時(shí)吊點(diǎn)→定位焊接→重復(fù)以上程序完成一節(jié)鋼圍堰拼裝→安裝下放結(jié)構(gòu)→加水下放至要求標(biāo)高→調(diào)節(jié)倉(cāng)內(nèi)水位進(jìn)行下一節(jié)圍堰拼裝，直至完成全部圍堰拼裝。

3　結(jié)束語(yǔ)

原位懸吊拼裝雙壁鋼圍堰施工技術(shù)，對(duì)以后深水基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰施工具有一定的指導(dǎo)意義。

[1]陳光福雙壁鋼圍堰的施工技術(shù)[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2002(06).

[2]傅瓊閣深水基礎(chǔ)鋼圍堰施工技術(shù)[J].中外公路，2005(04).

題目：郁江雙線特大橋雙壁鋼圍堰原位懸吊拼裝施工技術(shù)。

紀(jì)淑鋒（1977-），男，畢業(yè)于三峽大學(xué)，本科，工程師。