容桂特大橋主墩防撞套箱及承臺施工方案研究

王世蘭

（佛山市順德區(qū)工程建設(shè)中心，廣東 佛山 528300）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，我國對公路橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施的投資力度不斷增加，大型橋梁數(shù)量不斷增加，但船舶撞擊危險(xiǎn)也隨之提升，導(dǎo)致橋梁垮塌、交通中斷、航道受阻等問題，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，應(yīng)在橋梁建設(shè)中對防撞設(shè)施的性能給予高度關(guān)注，科學(xué)制定主墩防撞套箱、承臺施工方案，使防撞鋼套箱效果得到顯著提升，有效降低船撞橋事故發(fā)生率，保障人員和設(shè)施安全。

1 工程概況

以容桂特大橋施工項(xiàng)目為例，該橋的主橋由136m+254m 兩跨獨(dú)塔單索面鋼混結(jié)合斜拉橋構(gòu)成，邊跨和主跨比值為0.535，箱梁按照整體單箱設(shè)計(jì)，寬度為38.5m，混凝土部分為單箱五室結(jié)構(gòu)，部分為單箱三室。 主墩采用整體式高樁承臺基礎(chǔ)，尺寸為30.5m×24m×6m，配備18 根直徑為2.8m 的鉆孔灌注樁，以梅花狀布設(shè)，承臺頂面標(biāo)高為5.0509m，底部標(biāo)高為-0.491m，主墩基礎(chǔ)通過搭設(shè)鉆孔平臺輔助沖擊鉆施工，承臺施工采用帶防撞功能的雙壁鋼套箱，整體高度為7.05m，設(shè)計(jì)頂面標(biāo)高為+4.76m，底部標(biāo)高為-2.29m。

2 橋梁主墩防撞套箱施工方案

2.1 套箱側(cè)板與底板加工

套箱為側(cè)板包底板的形式，底板為厚度6mm 的鋼板，面板加勁肋為I12.6 工鋼，套箱底板在橫橋向安裝8 道桁架，為主承重結(jié)構(gòu)，桁架中各個(gè)桿件使用節(jié)點(diǎn)板焊接起來，桁架在護(hù)筒兩端安裝型鋼吊桿、扁擔(dān)梁懸吊系統(tǒng)，并在護(hù)筒與承臺中心位置進(jìn)行底板開孔，為便于套箱下放，可將開孔半徑設(shè)置為165cm，比護(hù)筒半徑大10cm，開孔周圍可增加斜向I12.6 型鋼加勁肋，使開孔處底板剛度得以提升。套箱加工委托給專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)制造廠完成，分為側(cè)板和底板兩個(gè)部分。為便于套箱分段加工，可根據(jù)板材規(guī)格對節(jié)段重新劃分。全部鋼結(jié)構(gòu)件根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙下料，在工廠內(nèi)對各個(gè)單元件進(jìn)行切割加工，再將各個(gè)單元拼裝、焊接，使其成為整體套箱。因套箱采用側(cè)包底，為便于焊接和拼裝，在套箱拼裝之前進(jìn)行底板加工，再使用靠模法將側(cè)板節(jié)段設(shè)置在底板周圍對應(yīng)位置，與底板連接后焊接在一起，確保箱體側(cè)板能夠順利合龍。在底板加工之前，由測量組將護(hù)筒位置數(shù)據(jù)提供給廠家，套箱底板可結(jié)合護(hù)筒位置進(jìn)行優(yōu)化，以免出現(xiàn)局部偏移，影響后期下放。

2.2 起吊和運(yùn)輸

套箱在工廠中拼裝后，利用大型浮吊將套箱正面吊起，懸空10cm，靜置20min 后，檢查吊點(diǎn)受力和變形情況，在一切正常的情況下，將套箱整體吊裝到駁船上，安裝側(cè)向限位，避免滑移，套箱經(jīng)過內(nèi)河水道直接運(yùn)送到容桂大橋主墩墩位。因套箱體積較大，在運(yùn)輸之前應(yīng)對河道情況全面調(diào)查，包括水道深度、跨徑、通航高度等，以免套箱與沿途橋梁發(fā)生碰撞事故。套箱側(cè)板采用立置方式運(yùn)輸，在板面兩側(cè)安裝大型鋼限位與支撐，在必要情況下還可以在面板上焊接耳板，通過鋼絲繩牽引駁船中部，以免箱體在顛簸期間出現(xiàn)滑移，確保運(yùn)輸安全穩(wěn)定。

2.3 套箱下放施工

首先，提起套箱，使其底面標(biāo)高超過+3.60m，收緊浮吊前錨繩，在放松后錨繩可使浮吊逐漸移動到主墩處，在套箱轉(zhuǎn)移到主墩正上方后，逐漸下放鋼套箱，使箱體底板預(yù)留孔位和護(hù)筒能夠逐一對應(yīng)。

其次，緩慢下放套箱，采用護(hù)筒上的鋼支架將底板緩慢送入護(hù)筒中，再將套箱平面角度逐漸調(diào)整到設(shè)計(jì)點(diǎn)，在全部套箱均進(jìn)入預(yù)留孔后，繼續(xù)下放套箱到底板桁架扁擔(dān)梁位置，支撐牛腿降落到護(hù)筒頂面，最后將套箱所有荷載均轉(zhuǎn)移到護(hù)筒上，將導(dǎo)向限位型鋼設(shè)置在鋼護(hù)筒、鋼套箱側(cè)板中間，確保箱套能夠在指定位置下放，限位型鋼數(shù)量為4 根，且位置不同，在各個(gè)邊選取一根護(hù)筒安裝，如圖1 所示。

圖1 限位型鋼布設(shè)圖

最后，在懸吊體系能夠承受荷載的情況下，將吊鉤緩慢下放50cm，鋼絲繩保持松弛狀態(tài)，測量人員對套箱控制點(diǎn)的高程、平面進(jìn)行測量，再結(jié)合數(shù)據(jù)提起護(hù)筒，使用手拉葫蘆對套箱位置進(jìn)行調(diào)整，利用墊鋼板修正套箱的高程，如此反復(fù)調(diào)整，直到滿足允許誤差后，將套箱固定，推出浮吊松鉤，整個(gè)下放工作完畢。

3 橋梁承臺施工要點(diǎn)

3.1 承臺鋼筋施工

承臺鋼筋在陸上加工廠進(jìn)行下料，運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行綁扎，因承臺需要分層澆筑（見圖2），需要對鋼筋逐層綁扎并逐層澆筑混凝土，索塔承臺鋼筋綁扎施工要點(diǎn)如下：

圖2 主墩承臺分層澆筑示意圖（單位：cm）

3.1.1 綁扎之前，在封底混凝土面上的樁基及套箱四周劃出鋼筋保護(hù)層厚度的控制線，在綁扎期間嚴(yán)格控制保護(hù)層厚度。因承臺底部鋼筋較為密集，可使用混凝土墊塊，保證其滿足強(qiáng)度要求，并支墊牢固。

3.1.2 綁扎期間，應(yīng)合理布設(shè)溫控冷卻管，并預(yù)埋防雷設(shè)施。在綁扎第二層鋼筋時(shí)，應(yīng)做好塔座、索塔鋼筋預(yù)埋處理。在頂層鋼筋綁扎時(shí)，應(yīng)根據(jù)鋼箱梁安裝需求進(jìn)行支架、塔吊等預(yù)埋工作，保證后續(xù)施工順利開展。整個(gè)綁扎工作都應(yīng)嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)圖紙與相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，嚴(yán)控綁扎質(zhì)量。

3.1.3 綁扎結(jié)束后，先由項(xiàng)目部質(zhì)檢人員和技術(shù)人員進(jìn)行檢查，再與監(jiān)理人員一同驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后由監(jiān)理工程師簽字確認(rèn)，才可以開展后續(xù)作業(yè)。

3.2 承臺混凝土施工

該項(xiàng)目采用標(biāo)號為C30 的混凝土，設(shè)計(jì)方量為4025.8m，整個(gè)承臺采用分層澆筑的方式，首次澆筑方量為1341.57m，第二次澆筑方量為2635.48m，使用兩臺120t 混凝土拌和機(jī)與罐車進(jìn)行澆筑，施工要點(diǎn)如下：

3.2.1 澆筑之前，應(yīng)對混凝土原料進(jìn)行拌和、泵送和保養(yǎng)，使混凝土供應(yīng)與現(xiàn)場澆筑量、澆筑速度要求相符。在正式澆筑前需要采集天氣預(yù)報(bào)信息，杜絕在惡劣天氣下作業(yè)，保證澆筑結(jié)束后、初凝之前不受雨天影響。準(zhǔn)備好澆筑所用的振搗設(shè)備，并預(yù)留備用，以免在施工期間出現(xiàn)故障，使?jié)仓r(shí)間被延誤。

3.2.2 澆筑過程中按照特定順序，即延寬度方向，從兩側(cè)向中間澆筑，使用2 臺混凝土臂泵中的布料桿進(jìn)行混凝土供應(yīng)。根據(jù)規(guī)定的C30 承臺混凝土配比拌和后，做好質(zhì)量控制工作。以原料控制為例，應(yīng)注重砂石料的含泥量，砂石料必須過篩、水洗后使用，在運(yùn)輸期間避免受到二次污染。每層混凝土布料完畢后，進(jìn)行振搗，間距控制在50～60cm 之間，振搗棒插入混凝土中，深度在5～10cm 之間，堅(jiān)持快插慢拔的原則，直至不再有氣泡、表面泛漿為止。

3.2.3 澆筑完畢后做好養(yǎng)護(hù)和溫控工作。待混凝土初凝后，需要在箱內(nèi)裝滿高度為15cm 的淡水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，減緩混凝土表面水分流失，使混凝土表面溫度、內(nèi)部溫度、外界溫度間的差值得到良好控制，以免混凝土表面開裂。在水化峰值之前，可采用蓄水與溫控相結(jié)合的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。臨近水化峰值時(shí)，可用河水作為冷卻水，使承臺蓄水下降到能夠保障表面濕潤即可，促進(jìn)整個(gè)臺面混凝土散熱。澆筑期間，攪拌機(jī)出口溫度應(yīng)保持在20℃左右，盡可能降低混凝土內(nèi)部水化熱，受現(xiàn)場條件影響，最高入模溫度應(yīng)保持在25℃以內(nèi)。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 施工前控制

依照施工技術(shù)要求確定質(zhì)量目標(biāo)、人員配置、施工工藝，并完成文件設(shè)計(jì)，進(jìn)行圖紙會審，幫助施工人員全面掌握設(shè)計(jì)意圖，編制作業(yè)指導(dǎo)書。

4.2 施工過程控制

容桂特大橋的防撞套箱需要采用大型吊裝方法，其優(yōu)勢在于方便快捷，加工可與基樁、清淤等工作同步進(jìn)行，起到縮短施工周期的作用。套箱施工對精度要求偏高，且吊裝物重量較大，因此需要采取以下措施保證套箱安全下放，確保后續(xù)的承臺施工有序進(jìn)行：

第一，選取資金充足、信譽(yù)良好的鋼結(jié)構(gòu)加工廠完成套箱單元件的加工處理，使組拼、焊接更具有專業(yè)性。第二，完善施工方案，對套箱加工、運(yùn)輸與安裝等方案進(jìn)行橫向比對與優(yōu)化，合理安排施工環(huán)節(jié)，依照施工圖紙完成現(xiàn)場指導(dǎo)。第三，測量跟蹤，由于套箱下放后側(cè)板與扁擔(dān)梁會放置在護(hù)筒上，因此兩者的標(biāo)高需要保證精確放樣，在確保套箱準(zhǔn)確下放到設(shè)計(jì)位置的前提下，也要做到結(jié)構(gòu)平均受力。第四，工藝控制，在施工環(huán)節(jié)要求施工人員與質(zhì)監(jiān)人員做好監(jiān)督工作。

5 安全保障措施

第一，打造安全保證體系，合理分配人員職責(zé)與權(quán)限，比如：項(xiàng)目經(jīng)理要對生產(chǎn)安全負(fù)責(zé)，對作業(yè)過程的生產(chǎn)事務(wù)擁有指揮權(quán)；主管人員要負(fù)責(zé)落實(shí)項(xiàng)目指令，做好各環(huán)節(jié)的工作協(xié)調(diào)，及時(shí)安排安全管理措施；現(xiàn)場總指揮要結(jié)合安全管理體系分配相關(guān)資源，出現(xiàn)緊急情況時(shí)決定停工或撤離，并立即向主管經(jīng)理進(jìn)行匯報(bào)；現(xiàn)場監(jiān)督員要負(fù)責(zé)現(xiàn)場安全檢查，及時(shí)查處違規(guī)、違章現(xiàn)象，若發(fā)現(xiàn)危及人員生命安全的風(fēng)險(xiǎn)隱患，有權(quán)下令停止生產(chǎn)，待整改完成后才可繼續(xù)施工。

第二，制定安全保障措施，一方面，要成立安全小隊(duì)，定期開展安全檢查，排查危險(xiǎn)因素，第一時(shí)間確定形成原因，有針對性地進(jìn)行處理，嚴(yán)格執(zhí)行安全教育原則，遵循技術(shù)交底等規(guī)章制度。另一方面，在現(xiàn)場配設(shè)標(biāo)志牌，為公眾提供便利，而在鋼套箱起吊過程中，為了開闊操作人員視野，保護(hù)現(xiàn)場作業(yè)人員的生命安全，需配置通信設(shè)備，準(zhǔn)確下達(dá)指令，借助良好的溝通體系，避免安全事故的發(fā)生。

第三，做好吊裝施工安全管理。首先，做好起吊設(shè)備機(jī)械性能的檢測，配備專業(yè)能力突出的操作人員與指揮人員，盡可能防止超載吊裝，若出現(xiàn)特殊情況不得已使用超載吊裝，則預(yù)先在起重機(jī)吊桿上添加平衡重。起重機(jī)處于卸載或空載狀態(tài)時(shí)，吊桿需要落到水平線夾角60°以內(nèi)。其次，要在雙機(jī)抬吊過程中結(jié)合起重機(jī)的起重能力實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分配，確保單機(jī)荷載低于允許載荷的80%，并統(tǒng)一指揮，密切配合。再次，要注意氣候的變化，在作業(yè)前從氣象部門了解氣候狀況，比如在風(fēng)力6 級以上時(shí)不可進(jìn)行吊裝作業(yè)。最后，做好人員的安全保護(hù)，要求技術(shù)人員佩戴安全防護(hù)用品，比如在進(jìn)行鉆孔平臺施工時(shí)必須穿戴救生衣，做好上下班交接記錄以及施工記錄。

6 文明施工

文明施工保障措施主要包括以下幾點(diǎn)：

一是制定文明施工管理體系，將條例印刷在標(biāo)牌上，掛在醒目位置，提醒人員嚴(yán)格遵守各項(xiàng)條例。

二是張貼標(biāo)語，做好文明教育宣傳工作，為業(yè)主與企業(yè)樹立良好形象。

三是確保駐地人員與管理人員持證上崗。

四是依照我國環(huán)境保護(hù)法和環(huán)保部門要求，堅(jiān)持綠色、節(jié)能發(fā)展，落實(shí)預(yù)防為主、防治結(jié)合的作業(yè)方針，堅(jiān)決執(zhí)行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

五是做好污染物處理，比如將廢柴油、廢氣等依照排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，對沖洗機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的含油廢水需要依照安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放，對船舶油污水要采用油污水分分離裝置進(jìn)行處理，滿足標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行排放。同時(shí)，還要與海事局做好工作協(xié)調(diào)，預(yù)先上報(bào)排水安排，獲得航運(yùn)部門的批準(zhǔn)。設(shè)置警示燈，拉好警戒線，維護(hù)施工作業(yè)安全。施工時(shí)產(chǎn)生的生活垃圾要進(jìn)行集中處理，加工產(chǎn)生的廢料也要進(jìn)行統(tǒng)一回收。

7 結(jié)語

綜上所述，在容桂特大橋施工中，因過往船舶數(shù)量較多、噸位較大，使橋梁面臨著較大的撞擊風(fēng)險(xiǎn)。對此，施工人員在主墩周圍增設(shè)防撞鋼套箱，使橋梁防撞結(jié)構(gòu)得以完善，起到防撞、擋水圍堰的作用。在承臺鋼混施工中，采用分層分塊澆筑方式，依照特定順序進(jìn)行澆筑，要注重大體積混凝土的養(yǎng)護(hù)和溫控，才能提高混凝土體積穩(wěn)定性，減少裂縫產(chǎn)生，取得更理想的橋梁施工效果。