南京長(zhǎng)江第四大橋南主墩鋼吊箱施工技術(shù)

黃薛峰

摘要：南京長(zhǎng)江第四大橋南主墩鋼吊箱重達(dá)1800噸，分為上下兩層，每層38個(gè)單元節(jié)段，采用廠家節(jié)段制作，現(xiàn)場(chǎng)整拼整體吊裝下放的方案，并結(jié)合了哈佛板和袋裝水泥、“十字”挑梁、精扎螺紋鋼拉桿的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼吊箱 哈佛板 “十字”挑梁 精扎螺紋鋼 吊裝

南京長(zhǎng)江第四大橋位于南京長(zhǎng)江二橋下游10公里處的石埠橋附近，是南京繞越高速公路過(guò)江通道的重要組成部分。南京長(zhǎng)江第四大橋由跨江大橋和兩岸的接線工程組成，全長(zhǎng)28.996公里?？缃鳂虿捎秒p塔三跨懸索橋方案，橋跨布置為：（166+410.2）m+1418m+（363.4+118.4）m=2476m。

一、鋼吊箱設(shè)計(jì)構(gòu)思

南京長(zhǎng)江第四大橋南主墩鋼吊箱是將主墩防撞設(shè)施與施工期的圍堰及承臺(tái)模板結(jié)合為一體的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)既要滿足防撞功能的要求，在船舶碰撞時(shí)消能緩沖，又要作為承臺(tái)施工時(shí)的圍堰和模板結(jié)構(gòu)，滿足施工中各工況受力要求。

鋼吊箱由底板、內(nèi)壁、外壁、空腔中的隔艙板及勁板等構(gòu)件組成。整體為防撞結(jié)構(gòu)，船舶撞擊導(dǎo)致鋼吊箱局部破損時(shí)，可將破損處割除維修；內(nèi)壁為承臺(tái)模板，鋼吊箱內(nèi)壁各尺寸與承臺(tái)尺寸一一對(duì)應(yīng)。

二、鋼吊箱施工方案比選

方案

對(duì)比項(xiàng) 方案1：鋼吊箱工廠內(nèi)制作并拼裝成整體、氣囊下滑入水，由拖輪浮運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。 方案2：鋼吊箱單元節(jié)段工廠內(nèi)制作、船舶運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)組拼成整體。

防腐 鋼吊箱節(jié)段廠內(nèi)制作總拼后進(jìn)行防腐涂裝，質(zhì)量可靠。 鋼吊箱節(jié)段在廠內(nèi)防腐涂裝，現(xiàn)場(chǎng)僅為接縫防腐施工，且由同一防腐作業(yè)隊(duì)伍施工，質(zhì)量可靠。

安全性 系梁相對(duì)比較弱，下水過(guò)程中極易造成變形，甚至損壞，鋼吊箱拼裝成整體后體積龐大，浮運(yùn)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)非常大。 不存在下水及浮運(yùn)過(guò)程，安全風(fēng)險(xiǎn)小。

材料用量 采用浮運(yùn)方案，鋼吊箱壁體需增加橫、縱隔板劃分多個(gè)密封艙，對(duì)壁體外側(cè)的消波孔進(jìn)行臨時(shí)封堵，而且氣囊下水吊箱底板還要增加面板，需要增加大量材料。 不需要額外增加材料。

經(jīng)濟(jì)性 施工費(fèi)用兩種方案基本持平。

考慮到鋼吊箱的施工期間主要受臺(tái)風(fēng)、季風(fēng)的影響，以及橋位處潮水、涌浪的影響，自然條件比較惡劣，進(jìn)一步加大了鋼吊箱整拼后浮運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)以上比較，最終確定選用方案2，即工廠節(jié)段制作，現(xiàn)場(chǎng)組拼成整體的方案。

三、鋼吊箱制作及拼裝

南京長(zhǎng)江第四大橋南主墩鋼吊箱采用廠家節(jié)段制作，現(xiàn)場(chǎng)拼裝成整體的方案。鋼吊箱節(jié)段由專(zhuān)業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)廠家制作，由三條運(yùn)輸船將鋼吊箱節(jié)段分批運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)施工平臺(tái)采用型鋼作為鋼吊箱單元節(jié)段拼裝的底座，待鋼吊箱單元節(jié)段吊至底座上即可進(jìn)行節(jié)段拼裝，可擱置3排，每排可拼裝2至3個(gè)單元節(jié)段為一個(gè)大節(jié)段。在外側(cè)樁基的鋼護(hù)筒及主墩區(qū)環(huán)形走道鋼管樁上制作牛腿，擱置型鋼作為大節(jié)段的支撐梁，每天可以保證2個(gè)大節(jié)段吊裝至支撐梁上并精確定位。鋼吊箱現(xiàn)場(chǎng)拼裝的大節(jié)段直接吊至鋼吊箱的下放位置進(jìn)行總拼，為鋼吊箱的合攏、底板的制作、定位、開(kāi)孔等施工環(huán)節(jié)提供了有利條件，同時(shí)為鋼吊箱的整體下放爭(zhēng)取了大量時(shí)間，大大縮短了工期。為保證鋼吊箱節(jié)段制作、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)拼裝形成一條循環(huán)流水線，項(xiàng)目部制定了鋼吊箱施工計(jì)劃，并且有預(yù)見(jiàn)性的做出相應(yīng)調(diào)整，隨機(jī)應(yīng)變，保證了鋼吊箱施工的順利進(jìn)行。

南京長(zhǎng)江第四大橋南主墩鋼吊箱施工有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

①在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行總拼，消除了運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)；

②拼裝場(chǎng)地北有南主墩施工平臺(tái)，南有臨時(shí)碼頭，是良好的避風(fēng)港；

③能夠充分利用現(xiàn)場(chǎng)的浮吊、塔吊等大型起重設(shè)備，確保進(jìn)度計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)；

④鋼吊箱現(xiàn)場(chǎng)拼裝不會(huì)對(duì)航道通航造成任何影響；

⑤將鋼吊箱制作并入整個(gè)南主墩施工，便于施工過(guò)程控制及質(zhì)量管理，確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)； 圖1 鋼吊箱拼裝成整體

四、鋼吊箱整體下放

南京長(zhǎng)江第四大橋南主墩鋼吊箱重達(dá)1800噸，由兩艘浮吊完成吊裝下放工作。兩艘浮吊起重量均為1200噸，總起重量達(dá)2400噸，已超過(guò)鋼吊箱總重量600噸。同時(shí)，在鋼吊箱自重的基礎(chǔ)上，附加1.1的動(dòng)載系數(shù)和1.1的不均衡系數(shù)，則單個(gè)浮吊的吊重為：1800×1.1×1.1/2=1089噸<1200噸，所以?xún)膳_(tái)浮吊完全滿足要求。

鋼吊箱由兩個(gè)圓弧段和一個(gè)系梁段組成，形似一個(gè)啞鈴，單臺(tái)浮吊的8個(gè)吊點(diǎn)均布在同一個(gè)圓弧段上。同時(shí)，鑒于南主墩在長(zhǎng)江水域中的位置及施工平臺(tái)的結(jié)構(gòu)形式，兩艘浮吊均拋錨定位于施工平臺(tái)的北側(cè)，并排?？浚瑱M水流方向吊裝。浮吊拋錨就位后，進(jìn)行鋼吊箱吊索掛鉤。單臺(tái)浮吊采用兩個(gè)吊鉤同時(shí)起吊的方式，每個(gè)大鉤上配備兩根吊索，每根吊索連接兩個(gè)吊耳，吊索兩兩交錯(cuò)布置，可使吊索一環(huán)扣一環(huán)，均勻受力。所有吊點(diǎn)連接完畢，解除鋼吊箱限位板，并經(jīng)檢查無(wú)任何問(wèn)題后，兩艘浮吊同時(shí)開(kāi)始起鉤，張緊吊索，直至兩艘浮吊受力基本均衡時(shí)，再同時(shí)、同速起鉤，起吊至預(yù)定高度后完成鋼吊箱支撐梁的拆除工作。最后再由兩艘浮吊同時(shí)、同速下鉤，直至鋼吊箱下放至預(yù)定位置。在整個(gè)下放過(guò)程中由測(cè)量組全面負(fù)責(zé)鋼吊箱橫橋向和縱橋向軸線偏位及標(biāo)高的監(jiān)測(cè)工作，并由起重組配合指揮浮吊微調(diào)完成鋼吊箱精確就位。

五、底板封堵

水下鋼結(jié)構(gòu)封堵的方法多種多樣，就拿水下焊接來(lái)說(shuō)，也是一種可以達(dá)到良好封堵效果的方法。但是水下焊接對(duì)個(gè)人的技術(shù)水平要求較高，并且施工時(shí)間較長(zhǎng)，鑒于前幾座大橋的施工經(jīng)驗(yàn)，在南京長(zhǎng)江第四大橋南主墩鋼吊箱封堵施工中采用了哈佛板及袋裝水泥。

鋼吊箱調(diào)整到位并固定后，由潛水員水下安裝哈佛板，封堵鋼護(hù)筒與鋼吊箱底板之間的縫隙，并在哈佛板上堆碼一層袋裝水泥。每套哈佛板由兩個(gè)半圓環(huán)組成，兩兩之間采用螺栓連接，使其形成一個(gè)圓環(huán)，圓環(huán)寬度大于鋼護(hù)筒與鋼吊箱底板之間的間隙并覆蓋在間隙上。在哈佛板上再覆蓋一層袋裝水泥，水泥與水接觸后具有一定的流動(dòng)性，可以進(jìn)一步提高封堵縫隙的效果，同時(shí)袋裝水泥也起到了壓實(shí)哈佛板的效果，可以抵觸水流對(duì)哈佛板形成的沖擊，抑制了哈佛板的偏移，使二次漏洞的出現(xiàn)幾率大大減小。

因?yàn)樗虏僮鞑环奖?，極易造成空隙封堵不嚴(yán)、不實(shí)，任何一個(gè)小小的縫隙都會(huì)對(duì)封底混凝土的灌注產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。所以每個(gè)鋼護(hù)筒位置的孔洞、每塊哈佛板、每一條縫隙都需逐一檢查，進(jìn)行地毯式的收索。因此在封底混凝土灌注前，需再次安排潛水員水下檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

哈佛板及袋裝水泥進(jìn)行封堵的成功運(yùn)用，不但達(dá)到了預(yù)期的理想效果，而且節(jié)省了大量的人力、物力、財(cái)力，降低了施工難度、縮短了施工工期，為封底的順利進(jìn)行做好了準(zhǔn)備。

圖2 鋼吊箱底板與鋼護(hù)筒之間縫隙封堵圖

六、“十字”挑梁及精扎螺紋鋼的運(yùn)用

鑒于上海長(zhǎng)江大橋成功的施工經(jīng)驗(yàn)，鋼吊箱底板拼裝時(shí)，在每個(gè)鋼護(hù)筒周?chē)牡装宕罅荷习惭b4個(gè)下拉端鉸支座，均勻分布，并安裝活動(dòng)雙耳錨固座、銷(xiāo)軸、直徑32㎜精軋螺紋鋼拉桿。在鋼吊箱下放到位后，在鋼護(hù)筒頂部安裝“十字”挑梁，通過(guò)“U”形板及錨具將拉桿的另一端錨固在“十字”挑梁上。通過(guò)精軋螺紋鋼、錨具及連接器等組成的拉桿體系將其對(duì)拉，將鋼吊箱底板固定在護(hù)筒上，為后期的混凝土封底提供了保障。

1、精扎螺紋鋼拉桿由三部分組成：

①精扎螺紋鋼筋、錨具及連接器組成拉桿；

②固定耳板、活動(dòng)雙耳錨固座及銷(xiāo)軸組成下拉端鉸支座；

③“U”形板及“十字”挑梁組成上拉端錨固支座。

2、該拉桿體系與普通拉桿體系相比具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

①拉桿輕便、安裝便捷、可適當(dāng)變形；

②拉桿不需與鋼護(hù)筒焊接固定；

③拉桿受力能力好安全系數(shù)大；

④拉桿拆除后可重復(fù)使用。

七、結(jié)語(yǔ)

南京長(zhǎng)江第四大橋南主墩鋼吊箱施工技術(shù)的成功運(yùn)用，證明了采用廠家節(jié)段制作、現(xiàn)場(chǎng)整體拼裝、雙浮吊抬吊就位的方法合理、得當(dāng)、安全、可靠。哈佛板、袋裝水泥、“十字”挑梁及精扎螺紋鋼拉桿的成功應(yīng)用，不但節(jié)約了成本，還提前了工期，同時(shí)也為后期混凝土封底的順利進(jìn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。南京長(zhǎng)江第四大橋南主墩鋼吊箱施工技術(shù)是一種膽大的想法也是創(chuàng)新的方法，為同類(lèi)工程的施工提供了很有價(jià)值的參考。