大直徑圓形雙壁鋼圍堰施工定位技術(shù)

趙忠文

(中鐵一局集團(tuán)第二工程有限公司，河北 唐山 063000)

1 工程概況

新水東大橋處在福建省南平市延平區(qū)，河道內(nèi)表面水流較緩，河底水流較急。采用圍堰施工，施工工藝流程見圖1。

圖1 圍堰施工工藝流程

3號、4號橋梁主墩位于建溪河道內(nèi)，其中3號橋墩水深為15 m，4號橋墩水深為6.6 m。3號、4號橋墩雙壁鋼圍堰頂面標(biāo)高按不低于+64.5 m控制，均采用圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑為23.874 m，外徑為26.738 m；3號橋墩雙壁鋼圍堰高度為16.5 m，封底厚度為3 m；4號橋墩雙壁圍堰高度為8 m，封底厚度為2 m。

2 鋼圍堰定位

因大直徑圓形雙壁鋼圍堰自重比較大，施工定位相對困難，所以鋼圍堰定位及著床就位是否能順利進(jìn)行，是整個(gè)圍堰施工能否成功的關(guān)鍵工藝。 本文就圍堰的定位設(shè)備，定位要求、措施及監(jiān)控量測等技術(shù)進(jìn)行闡述。

2.1 圍堰吊裝

錨纜系統(tǒng)配一臺5 t卷揚(yáng)機(jī)，錨纜采用Φ19.5 mm鋼絲繩。3號墩鋼圍堰底腳標(biāo)高相同，20 t浮吊直接吊裝即可，4號墩鋼圍堰底部采用高低刃腳結(jié)構(gòu)，拼裝時(shí)需搭設(shè)鋼管架和型鋼支墩作為臨時(shí)支撐。單元塊拼裝完成后，安裝圍堰起吊設(shè)備和系統(tǒng)。利用浮龍門滑輪組起吊鋼圍堰，使其脫離拼裝平臺5 cm后，再拆除浮平臺腹內(nèi)的拼裝平臺。4號墩鋼圍堰由于受自身重心偏移及滑輪吊鉤固定的影響，圍堰不能一次平穩(wěn)起吊到位，需要通過多次調(diào)整起吊滑輪鋼絲繩長度，確定鋼圍堰的起吊重心，確保鋼圍堰起吊和下放時(shí)平衡。

2.2 圍堰錨固

2.2.1 重力錨預(yù)制

水中重力錨尺寸為2 m×2 m×1 m，單個(gè)重量為10 t。采用1215定型鋼模組拼模型，底層設(shè)置Φ16螺紋鋼筋外，其余部位均設(shè)置Φ12螺紋鋼筋。重力錨結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 重力錨結(jié)構(gòu)圖

2.2.2 重力錨布置

每個(gè)船體上游拋2個(gè)10 t重力錨，下游拋2個(gè)10 t重力錨。重力錨與3 t錨機(jī)連接，連接纜繩采用Φ19.5 mm鋼絲繩，長度為180 m。

2.3 鋼圍堰定位設(shè)備

鋼圍堰底節(jié)起吊后，撤出平臺貝雷梁，采用浮龍門滑輪組緩慢下放鋼圍堰底節(jié)，使其靠自身浮力懸浮于河面上，再采用機(jī)動(dòng)舟托拽鋼圍堰底節(jié)至導(dǎo)向船內(nèi)，然后拼組導(dǎo)向船前后連接的貝雷梁，最后利用I30b工字鋼在導(dǎo)向船四個(gè)角設(shè)置斜撐頂住鋼圍堰，以限制鋼圍堰漂移范圍，起鋼圍堰下沉?xí)r的導(dǎo)向作用。用導(dǎo)向船頂推浮運(yùn)至墩位處后拋錨進(jìn)行錨定，即上游設(shè)2個(gè)重約10 t的重力錨，下游拋2個(gè)重約10 t的重力錨進(jìn)行定位，錨纜采用Φ19.5 mm鋼絲繩，并在拋錨位置設(shè)置浮標(biāo)。

焊接節(jié)段圍堰通過運(yùn)輸浮船調(diào)運(yùn)至設(shè)計(jì)的橋梁基礎(chǔ)位置后，采用20 t浮吊作為起吊設(shè)備，采用水平環(huán)向?qū)ΨQ的方式進(jìn)行圍堰的接高。用處于懸浮狀態(tài)的圍堰頂上的拉纜通過10 t手拉葫蘆進(jìn)行調(diào)整，校準(zhǔn)后緩慢下降，以便檢查圍堰外側(cè)是否對攏。必要時(shí)重新吊起調(diào)整，如發(fā)現(xiàn)有卡殼現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)停機(jī)處理。

2.4 鋼圍堰定位控制

2.4.1 鋼圍堰位置定位測量

定位測量大直徑鋼圍堰的位置，并按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行全面檢查，檢查在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)后，放松吊點(diǎn)，使鋼圍堰緩慢下降，每下降一定深度，就要全面檢查是否漏水，若發(fā)現(xiàn)漏水，必須吊起補(bǔ)焊后方能繼續(xù)下水，直到吊點(diǎn)全面放松，鋼圍堰自浮于水中，全面檢查合格后，方可拆除吊點(diǎn)。鋼圍堰在加水下沉過程中，采用岸上儀器觀測站隨時(shí)跟蹤觀測，對檢測結(jié)果及時(shí)修正并采取措施調(diào)整。重復(fù)以上操作過程，達(dá)到焊接高度，以滿足設(shè)計(jì)施工要求。

2.4.2 現(xiàn)場拼焊鋼圍堰質(zhì)量控制方法

1)直徑尺寸和垂直度控制。調(diào)平后，用鋼尺進(jìn)行尺寸檢查，利用垂直度測量儀器進(jìn)行垂直度檢查。為滿足規(guī)范要求，可以進(jìn)行微調(diào)。

2)焊接質(zhì)量控制。要求采取必須的措施使上下對齊、對準(zhǔn)，以便保證水密性良好。

3)焊縫檢查。必要的時(shí)候需要做滲透試驗(yàn)，對于檢查不合格的必須進(jìn)行補(bǔ)焊。

2.5 鋼圍堰測量定位

2.5.1 鋼圍堰就位下沉

鋼圍堰在加水下沉過程中，采用岸上儀器觀測站隨時(shí)跟蹤觀測，對檢測結(jié)果及時(shí)修正并采取措施進(jìn)行調(diào)整。重復(fù)以上操作過程，直至上下兩節(jié)圍堰接縫滿足設(shè)計(jì)施工要求。

2.5.2 鋼圍堰正式定位

鋼圍堰下沉后進(jìn)行正式定位，利用全站儀坐標(biāo)放樣控制圍堰的位置，圍堰的垂直度測量則是用水平儀對圍堰水平高差進(jìn)行測量和計(jì)算，進(jìn)而使圍堰與墩位中心的偏差控制在圍堰高度的1/50。

2.5.3 鋼圍堰測量與調(diào)整

根據(jù)監(jiān)測的結(jié)果，通過調(diào)整錨纜繩的方式使圍堰進(jìn)入設(shè)計(jì)的位置；通過調(diào)整上下纜繩，使鋼圍堰處于垂直位置，確保圍堰與墩中心同心。鋼圍堰的位置、垂直狀態(tài)測定后，繼續(xù)在鋼殼內(nèi)灌水下沉至設(shè)計(jì)位置。另外，需要采用卷揚(yáng)機(jī)和水中錨碇來牽拉等方式對圍堰進(jìn)行準(zhǔn)確定位，以免鋼圍堰下沉到位以后，在受到水流沖擊、船只碰撞等情況下發(fā)生定位不準(zhǔn)確問題。

若發(fā)現(xiàn)鋼圍堰有一部分已經(jīng)下沉接觸到巖面，如繼續(xù)下沉可能發(fā)生傾斜，可安排潛水員水下檢查鋼圍堰刃腳著床是否滿足設(shè)計(jì)要求，根據(jù)檢查的情況，如有必要，可以采取措施進(jìn)行清基或封堵，以便確保圍堰的就位穩(wěn)定并確保施工安全。此刻鋼圍堰處于懸浮狀態(tài)，清基或封堵完成以后，再次測量并進(jìn)行詳細(xì)檢查，同時(shí)快速向鋼圍堰隔艙內(nèi)注水并進(jìn)行壓重，在觀察圍堰迅速穩(wěn)妥地下沉到河床底巖面后，在刃腳與巖面縫隙較大處，采用水泥砂包迅速封填，以免圍堰外泥砂流入。鋼圍堰下沉安裝后的允許偏差為：①標(biāo)高：±15 mm；②模板內(nèi)部尺寸：±30 mm，兩對角線的差異±1%；③軸線偏位：±15 mm；④傾斜度：0.3%H且不大于20 mm(H為承臺高度)。

3 結(jié)論及建議

采用周密的組織方法、合理的施工順序、科學(xué)的管理方法、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩ㄎ豢刂拼胧?、先進(jìn)的施工控制技術(shù)后，3號橋墩、4號橋墩鋼圍堰下沉安裝經(jīng)過測量標(biāo)高的偏差是10、11 mm；模板尺寸偏差是20、18 mm；軸線偏差為11、9 mm；傾斜度為10、12 mm，均在允許的偏差范圍內(nèi)。為更精準(zhǔn)定位，建議采用差分GPS技術(shù)，通過GPS的RTK功能，配合高精度數(shù)字測深儀、計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析軟件，對鋼圍堰范圍內(nèi)河床表面地形進(jìn)行加密測量。另外，通過潛水員下潛至水底河床面，對測量范圍內(nèi)河床表面的實(shí)際地質(zhì)情況進(jìn)行探測，探明河床表面是否為裸巖、是否有淤泥覆蓋層、淤泥覆蓋層大體厚度多少，并做好記錄。同時(shí)，要求通過水下照相或水下攝影的方式，將水底河床信息存底作為參考依據(jù)，結(jié)合水下地形情況進(jìn)行鋼圍堰加工，以確保圍堰和地形結(jié)合，更能精準(zhǔn)定位。

由此可以看出，雙壁鋼圍堰定位精度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過檢測各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，圓滿完成了大直徑鋼圍堰定位控制，為今后同類工程提供了一定的經(jīng)驗(yàn)。

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