嘉紹大橋主墩防撞套箱安裝施工關(guān)鍵技術(shù)

蔣春暉

摘 要：以嘉紹大橋主墩的防撞套箱安裝施工為背景，介紹了固定式消能防撞鋼套箱安裝施工關(guān)鍵技術(shù)及控制要點(diǎn)，為類似工程防撞設(shè)施安裝施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：嘉紹大橋；防撞套箱；安裝；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號(hào)：TV52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2017）08-0061-03

隨著近年來的跨?？缃髽虻拇罅拷ㄔO(shè)，橋梁防撞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工越來越收到重視。常規(guī)的大型跨海橋梁一般采用鋼圍堰兼做防撞結(jié)構(gòu)，既能合理利用資源，又能實(shí)現(xiàn)防撞結(jié)構(gòu)與橋梁的有機(jī)結(jié)合。嘉紹大橋由于地處錢塘江大橋的起潮點(diǎn)附近，為不影響舉世聞名的錢塘江大橋，整個(gè)嘉紹大橋的阻水率要求控制在5%以內(nèi)。常規(guī)的鋼圍堰兼做防撞體的設(shè)計(jì)無法達(dá)到此要求。因此，需要在鋼圍堰內(nèi)單獨(dú)制作安裝新型防撞結(jié)構(gòu)，該防撞結(jié)構(gòu)需要在鋼圍堰內(nèi)側(cè)重新定位安裝，對現(xiàn)場高精度安裝提出了新的要求。本文結(jié)合嘉紹大橋主墩防撞結(jié)構(gòu)的成功施工經(jīng)驗(yàn)，為類似新型防撞結(jié)構(gòu)的施工提供借鑒。

1 工程背景

嘉紹大橋主航道橋?yàn)榱?dú)柱四索面分幅式鋼箱梁斜拉橋，是目前世界上主梁最長、最寬的多塔斜拉橋。橋位位于錢塘江河口尖山河灣中部，彎道處原有水流條件較為復(fù)雜，且橋位上游5 km處又有曹娥江匯入和錢塘江涌潮的影響，流態(tài)多樣。因此，嘉紹大橋主墩對防止船舶撞擊的要求更高。采用固定式消能防撞鋼套箱作為防撞裝置，具有適應(yīng)惡劣水文條件能力強(qiáng)、阻水面積小、防撞效果好、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等特點(diǎn)。

防撞設(shè)施主要參數(shù)如下：主墩防撞設(shè)施總長29.6m，兩柱間長29.0m，水線長29.0m，型寬25.0m，船撞側(cè)片體寬2.0m，非船撞側(cè)片體寬2.0m，型深6.0m。壁體結(jié)構(gòu)重約289t，總重約509t，詳細(xì)防撞套箱結(jié)構(gòu)圖及船舶撞擊力設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)如下：

防撞鋼套箱安裝施工階段，外側(cè)承臺(tái)鋼圍堰尚未拆除，可作為擋水結(jié)構(gòu)，期間不會(huì)受到潮水的影響。但鋼套箱安裝時(shí)，壁體存在豎向支腿和塔壁扶墻多個(gè)空間約束，對壁體空間位置的精度要求極高。且分多塊制作，需合理設(shè)計(jì)現(xiàn)場拼裝調(diào)位裝置。因此，壁體安裝需要進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)研究。

2 總體安裝工藝

2.1 套箱分塊介紹

Z6#～Z8#三個(gè)主墩共計(jì)60個(gè)分塊壁體，單個(gè)主墩20塊（12個(gè)直線段分塊及8個(gè)圓弧段），單個(gè)分塊壁體最大重量約20t，長5.69m，具體分塊示意如下圖示意：

2.2 套箱總體安裝工藝

在進(jìn)行現(xiàn)場分塊壁體安裝時(shí)，首先通過測量對套箱拼裝胎架支腿位置、套箱壁體支腿埋件位置及套箱連接件埋件位置進(jìn)行現(xiàn)場放樣，確定各支腿的位置、標(biāo)高及相應(yīng)連接件的現(xiàn)場實(shí)際安裝長度。然后通過履帶吊在承臺(tái)上搭設(shè)拼裝胎架，拼裝胎架安裝完成后將套箱支腿及連接件安裝到位并將支腿臨時(shí)固定。再用履帶吊將分塊壁體吊裝至預(yù)先搭建好的支架上，首先吊裝定位分塊壁體，然后將定位分塊壁體與連接件焊接固定，最后依次吊裝其余分塊壁體，兩分塊壁體安裝到位后及時(shí)進(jìn)行拼接縫焊接，所有壁體、連接件、支腿等安裝完成后進(jìn)行拼接縫無損探傷檢測，檢測合格后進(jìn)行套箱附屬設(shè)施安裝、拼接縫的防腐涂裝及局部防腐缺陷修復(fù)等施工。鋼套箱總體安裝順序如下所示：

拼裝支架搭設(shè)→豎向支腿安裝定位→套箱分塊n壁體吊裝并調(diào)位驗(yàn)收完成→與套箱支腿及連接件焊接→套箱分塊壁體n+1吊裝并調(diào)位驗(yàn)收完成→分塊壁體n與壁體n+1焊接/連接面處栓接→依次循環(huán)施工至所有分塊壁體全部安裝完成→橫向支腿安裝→焊縫打磨處理及焊縫探傷檢測→附屬設(shè)施安裝→套箱防腐修復(fù)，全面檢查驗(yàn)收。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)及控制要點(diǎn)

3.1 安裝支架設(shè)計(jì)及驗(yàn)算

3.1.1 支架設(shè)計(jì)

安裝支架精度直接影響了壁體的定位精度。安裝支架是本工程能否高精度安裝的關(guān)鍵。根據(jù)套箱壁體分塊數(shù)量、支腿布置位置、套箱所處標(biāo)高及與圍堰的相對位置情況，考慮在采用搭設(shè)支撐胎架進(jìn)行套箱分塊壁體安裝，其中支撐胎架共分為承重支架及行走平臺(tái)兩部分，承重支架主要由HM588支腿、工22b平聯(lián)、HW200或HM588承重梁、HM588l拉桿及壁體限位卡板等組成，行走平臺(tái)主要由工12.6型鋼、行走竹跳板、鋼筋護(hù)欄等組成，行走平臺(tái)按70cm寬進(jìn)行控制，以便于套箱安裝階段拼接縫焊接、打磨、涂裝、護(hù)弦、等附屬設(shè)施安裝施工。

3.1.2 支架驗(yàn)算

采用midas進(jìn)行整體建模計(jì)算分析，對每個(gè)分塊壁體安裝過程及所有壁體安裝完成后支架受力情況進(jìn)行建模分析，計(jì)算結(jié)果如圖4、圖5：

3.1.3 支架搭設(shè)

支架搭設(shè)前，須將圍堰內(nèi)支架支腿位置積水、淤沙等清理干凈并鑿平，并放樣出各支架支腿位置，待支架散件運(yùn)抵現(xiàn)場后，采用25t汽車吊或履帶吊進(jìn)行支架吊裝。

支架下料時(shí)，應(yīng)根據(jù)圖紙要求按頂標(biāo)高為+1.95m進(jìn)行控制，拼裝支架承重部分搭設(shè)完成后，通過測量對支架承重梁壁體安裝位置的標(biāo)高進(jìn)行測量放樣并采用鋼板進(jìn)行標(biāo)高精確調(diào)整，調(diào)整后承重梁標(biāo)高按+2.00進(jìn)行控制，然后通過測量對壁體內(nèi)側(cè)底線進(jìn)行放樣劃線并焊接2cm限位卡板，以便壁體安裝時(shí)的精度控制。

支架主體部分安裝完成后，采用工12.6型鋼、竹跳板、鋼筋等材料進(jìn)行現(xiàn)場人行走道的搭設(shè)，走道寬度按70cm進(jìn)行控制。

3.2 支腿安裝

由于壁體存在豎向支腿和塔壁橫向支腿兩個(gè)約束支腿。經(jīng)綜合比選，為確保安裝精度，采取“先豎向再橫向”的總體順序。即先安裝豎向支腿，在安裝擱置壁體，待壁體安裝完成后，在安裝扶墻支腿。

支腿安裝前須將圍堰內(nèi)支架支腿埋件位置積水、淤沙等清理干凈，鑿出支腿埋件并對支腿中心進(jìn)行放樣及打標(biāo)高，然后根據(jù)各埋件標(biāo)高進(jìn)行支腿切割，切割高度按埋件標(biāo)高+支腿高度=+2.005（考慮安裝過程中5mm的沉降量）；支腿通過20t平板車運(yùn)抵現(xiàn)場后，采用25t汽車吊進(jìn)行支腿吊裝，吊裝粗定位后通過測量一次對支腿坐標(biāo)、垂直度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完成后將支腿與周邊支架或埋件進(jìn)行臨時(shí)固定，固定完成后對支腿標(biāo)高進(jìn)行測量劃線（標(biāo)高按+2.005控制）并將高出部分割除打磨。

3.3 套箱壁體安裝

Z6～Z8防撞設(shè)施壁體分塊最大重為上下游側(cè)5.7m長的分塊，重量約20t。經(jīng)計(jì)算，現(xiàn)場布置100t履帶吊可滿足現(xiàn)場吊裝要求。履帶吊可在套箱附近的施工平臺(tái)上駐位，進(jìn)行各分塊的吊裝。其吊裝施工平面布置如圖6所示：

4 結(jié)語

經(jīng)現(xiàn)場實(shí)測，鋼套箱型長及型寬偏差為-6mm、+5mm，型深偏差為+4mm，底板和壁體安裝偏位為-2mm、+1mm。安裝精度遠(yuǎn)高于規(guī)范要求的允許誤差值。工程實(shí)踐證明：該防撞套箱安裝施工工藝可行，安裝精度滿足要求。且安裝效率高，單個(gè)套箱安裝總工期約15d，可為后續(xù)類似工程施工提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姜河蓉，黃偉忠， 金允龍.嘉紹大橋主墩防撞設(shè)施結(jié)構(gòu)方案研究.上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所學(xué)報(bào)。2011（12）：103-108.

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