?；◢u跨海橋梁1#橋閘工程施工技術(shù)研究

張照華，毛定華，王耀增，蔣寒樂(lè)

(1.恒大?；◢u有限公司，海南 儋州 571741；2.啟東市水利市政工程有限公司，江蘇 啟東 226200)

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)概況

?；◢u建設(shè)4座連島跨海橋梁和水閘，以滿(mǎn)足交通、通航、防潮、排澇、防臺(tái)、防災(zāi)減災(zāi)的需要。其中1#跨海橋閘工程采用“橋+閘+橋”的總體布置方案，將水閘隱藏在兩幅橋梁中間，橋梁結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)478m，接岸總長(zhǎng)580m，水閘29孔，單孔最大凈寬18m，孔口總凈寬354m，是目前國(guó)內(nèi)最大的跨海橋閘工程[1]。

主線(xiàn)橋梁采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，橋墩采用實(shí)體墩，最大墩高19.113m，基礎(chǔ)采用灌注樁，箱梁外側(cè)設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)裝飾網(wǎng)架，橋梁兩端接線(xiàn)護(hù)岸設(shè)計(jì)為直立式沉箱結(jié)構(gòu)。水閘工程采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，閘門(mén)采用上下雙扉擋潮鋼閘門(mén)，上扉門(mén)為平面滑塊支承鋼閘門(mén)，下扉門(mén)為平面滾輪支承鋼閘門(mén)。橋閘斷面如圖1所示。

圖1 橋閘斷面圖

1.2 水文地質(zhì)

水文情況為：平均高潮位1.68m(黃海高程)，平均低潮位-0.39m；最高潮位2.65m，最低潮位-1.08m；平均海平面0.50m，平均潮差1.74m。

2 工程主要難點(diǎn)

如此大型的橋閘結(jié)合工程世界罕見(jiàn)，沒(méi)有先例可以參考，且不同于常規(guī)海上橋梁施工之處在于修建354m水閘工程無(wú)法水下作業(yè)，需要干地施工；工程所處位置水深、浪急，海底水文地質(zhì)條件復(fù)雜；閘門(mén)設(shè)備安裝工程精度要求高，上下雙扉閘門(mén)啟閉須避免空間上的碰撞；工期極為緊迫。

為解決這些主要難點(diǎn)，需要研究的技術(shù)有：要解決海中潮汐、風(fēng)浪作用下，深厚強(qiáng)透水拋石圍堰(大于20m)的止水防滲問(wèn)題；要解決復(fù)雜地質(zhì)、透水條件下鉆孔灌注樁的成孔問(wèn)題；要解決堅(jiān)硬珊瑚巖、凝灰?guī)r夾層條件下橋梁承臺(tái)開(kāi)挖的基坑支護(hù)問(wèn)題；要解決高大橋墩的施工進(jìn)度問(wèn)題；為保證閘門(mén)能正常啟閉，要解決高大水閘閘墩垂直度、門(mén)槽軌道預(yù)埋件定位精度的問(wèn)題。

總體施工部署為：采用在海中整體圍堰的方式進(jìn)行橋閘施工，利用原有堤壩作為外海側(cè)圍堰，新建內(nèi)海側(cè)圍堰。圍堰完成后抽水、填土整理場(chǎng)地，形成施工平臺(tái)，施工平臺(tái)標(biāo)高-3m。利用施工平臺(tái)完成樁基礎(chǔ)、承臺(tái)、墩柱、消力池、閘室施工。

采用大噸位履帶吊機(jī)在箱梁外吊裝鋼閘門(mén)。利用消力池結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)搭設(shè)箱梁支架，完成現(xiàn)澆箱梁施工并做好裝飾網(wǎng)架預(yù)埋件。分單元整體吊裝鋼結(jié)構(gòu)裝飾網(wǎng)架，完成橋梁造型施工。

3 施工技術(shù)研究

3.1 拋石圍堰止水施工

外海側(cè)利用原有堤壩作為圍堰，原有堤壩長(zhǎng)約1km，堤頂高程7.0m，在海上拋石堆填而成，拋石堤加海底珊瑚碎屑層等強(qiáng)透水層總厚度達(dá)20m。堤壩中心線(xiàn)位置設(shè)計(jì)雙排高壓旋噴止水帷幕，在深水、海浪作用、超厚大空隙透水層條件下，高壓旋噴止水帷幕成樁難、施工質(zhì)量不可靠、止水效果差。后采用低壓注漿工藝，在雙排高壓旋噴樁間注漿補(bǔ)強(qiáng)止水帷幕[2]，施工完成后止水效果仍然差，圍堰內(nèi)達(dá)不到抽水降水的條件。

在分析圖紙及施工條件后，決定先施工水閘工程防沖刷咬合樁作為拋石堤壩止水帷幕，提高咬合樁樁頂標(biāo)高至平均高潮位。咬合樁施工需穿透堤壩拋石層3～10m，在拋石層上打樁鉆進(jìn)、成孔較為困難。在比選、試打了多種成樁設(shè)備后，采用以全護(hù)筒改進(jìn)型旋挖鉆機(jī)為主、全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)為輔的工藝施打咬合樁。施工工藝和設(shè)備選型比較情況如表1。

表1 咬合樁施工工藝及設(shè)備選型比較

咬合樁先施工A型樁，然后在2根A型樁之間施工B型樁，A、B樁混凝土咬合形成整體防滲結(jié)構(gòu)。施工示意圖如圖2所示。實(shí)踐表明，在外海強(qiáng)風(fēng)浪、高水頭、強(qiáng)透水條件下，拋石圍堰上施工的混凝土咬合樁能起到良好的止水防滲作用，為后續(xù)抽水干施工創(chuàng)造了條件。

圖2 咬合樁施工示意圖

新建內(nèi)海側(cè)圍堰，采用開(kāi)山土石料填筑，因內(nèi)海側(cè)風(fēng)浪小，水位標(biāo)高低，新建土石圍堰填筑至黃海高程3.0m，仍先施工水閘工程防沖刷咬合樁作為土石圍堰止水帷幕。

3.2 樁基礎(chǔ)施工

灌注樁總計(jì)1256根，其中橋梁灌注樁φ1200mm 224根，水閘灌注樁φ800mm 906根，擋墻灌注樁φ1000mm 126根。海底地質(zhì)條件較復(fù)雜，含有珊瑚碎屑層、珊瑚巖和凝灰?guī)r夾層，地下水豐富，易塌孔。為穿透凝灰?guī)r夾層，確保在水壓作用下不塌孔，充分發(fā)揮設(shè)備工效，φ1000mm直徑以上樁基采用旋挖鉆機(jī)施工，配備長(zhǎng)護(hù)筒穿透強(qiáng)透水層；φ800mm樁基采用長(zhǎng)螺旋壓灌混凝土反插鋼筋籠工藝施工。

旋挖鉆機(jī)鉆孔穿透珊瑚碎屑層后施打鋼護(hù)筒至粉質(zhì)黏土層，有效避免了海水滲透壓作用下的孔壁坍塌，確保了成樁質(zhì)量。

長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁施工工藝為：長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔至預(yù)定標(biāo)高；將混凝土通過(guò)鉆桿內(nèi)管壓至鉆頭底端，邊壓混凝土邊提升鉆桿至完成混凝土壓灌；起吊鋼筋籠，通過(guò)導(dǎo)入管和震動(dòng)錘將鋼筋籠送入樁身混凝土內(nèi)至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置[3]。該工藝施工的灌注樁成樁質(zhì)量穩(wěn)定、施工便捷、無(wú)需泥漿護(hù)壁、噪音小、成本低、效率高[4]。

3.3 承臺(tái)、墩柱施工

海底珊瑚巖夾層堅(jiān)硬，承臺(tái)基坑支護(hù)鋼板樁施工前需要先引孔打穿硬質(zhì)夾層。采用定制液壓馬達(dá)螺桿鉆頭，安裝在專(zhuān)用打拔設(shè)備上，有效打穿了堅(jiān)硬夾層，保證了鋼板樁支護(hù)的施工。

墩身高度較高、造型復(fù)雜，采用現(xiàn)場(chǎng)人工高空安裝鋼筋的常規(guī)方法施工難度大、工效低。經(jīng)過(guò)分析模擬后，采用地面整體預(yù)制墩身鋼筋，現(xiàn)場(chǎng)整體吊裝墩身鋼筋籠的工藝施工。墩身鋼筋籠分成2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段，地面上預(yù)先對(duì)接好兩個(gè)節(jié)段間的鋼筋直螺紋接頭，并做好鋼筋骨架定位和加固。吊裝前使用平板車(chē)將鋼筋籠運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，200t汽車(chē)吊一次吊裝就位，拉纜風(fēng)繩臨時(shí)固定后將鋼筋骨架焊接定位牢固，高空對(duì)接擰緊鋼筋直螺紋接頭。該工藝減少了人工高空作業(yè)，保證施工質(zhì)量的同時(shí)加快了施工速度[5]。

3.4 水閘土建、金屬結(jié)構(gòu)施工

設(shè)計(jì)采用上下雙扉門(mén)[6]，下閘門(mén)沿預(yù)埋主軌升降，提升至最后成為平放狀態(tài)；上閘門(mén)直上直下升降，閘門(mén)布置如圖3所示。閘門(mén)工廠(chǎng)化預(yù)制后現(xiàn)場(chǎng)吊裝拼接，啟閉過(guò)程中上下閘門(mén)間隙設(shè)計(jì)預(yù)留僅5cm。因土建施工、金屬結(jié)構(gòu)制作安裝過(guò)程中存在尺寸偏差，如施工誤差、加工偏差、焊接變形、溫度變形等，累積偏差過(guò)大會(huì)對(duì)閘門(mén)運(yùn)行產(chǎn)生影響，故須嚴(yán)格控制閘室結(jié)構(gòu)、預(yù)埋件安裝、閘門(mén)制作以及啟閉機(jī)設(shè)備安裝的施工精度。

圖3 鋼閘門(mén)上下雙扉門(mén)設(shè)計(jì)布置圖

3.4.1閘室結(jié)構(gòu)施工精度控制

測(cè)量基準(zhǔn)控制點(diǎn)須可靠保護(hù)并定期校核。嚴(yán)格控制門(mén)槽中心線(xiàn)位置和門(mén)槽尺寸，嚴(yán)格控制閘墩混凝土結(jié)構(gòu)整體垂直度≤5mm、平整度≤3mm[7]。

閘墩模板采用塑鋼模板，支模前做好鋼筋骨架定位，模板定位時(shí)預(yù)留混凝土澆筑產(chǎn)生的漲模量，加強(qiáng)對(duì)模板支撐、對(duì)拉和螺栓緊固的檢查，分層澆筑混凝土并控制好振搗時(shí)間。拆模后再次復(fù)測(cè)閘墩垂直度，出現(xiàn)偏差時(shí)要進(jìn)行磨平處理。

提供給門(mén)槽施工的測(cè)量基準(zhǔn)線(xiàn)必須反復(fù)復(fù)核，以控制門(mén)槽尺寸、埋件安裝位置和安裝精度。

3.4.2埋件安裝

底檻安裝前，將預(yù)埋鋼筋焊成支架，支架頂高程比底檻構(gòu)件底面低50mm，便于底檻就位后有調(diào)整的余地。利用門(mén)槽兩側(cè)放好的樣點(diǎn)，拉水平線(xiàn)，找正底檻的高程及水平，每隔0.5m測(cè)量一點(diǎn)，調(diào)整至合格。底檻中心的調(diào)整利用已設(shè)置的閘孔縱橫中心線(xiàn)控制，中心位置偏差≤5mm，傾斜度≤1mm，底檻左右兩頭相對(duì)高程≤3mm。底檻安裝好后必須加固牢靠，以防二期混凝土澆筑振搗時(shí)走樣。

主軌安裝前，在已裝好的底檻上定出中心位置，根據(jù)底檻的中心位置定出主軌的位置，再將主軌吊入門(mén)槽，底部落在底檻上，同時(shí)對(duì)準(zhǔn)底檻中心位置。主軌后焊調(diào)整螺栓，主軌前100mm焊線(xiàn)錘支架，掛線(xiàn)錘校核垂直度，從下部開(kāi)始，逐步向上進(jìn)行，每隔0.5m測(cè)量一點(diǎn)，控制垂直度偏差≤5mm。軌道安裝過(guò)程中出現(xiàn)垂直度偏差，調(diào)整螺栓絲口使垂直度符合要求。

埋件安裝調(diào)整完成并可靠加固后，再次復(fù)測(cè)確認(rèn)無(wú)誤后，方可澆筑二期混凝土。澆筑二期混凝土?xí)r注意防止震動(dòng)棒或其他物體撞擊埋件，控制好砼漲模變形。二期混凝土拆模后對(duì)埋件再次進(jìn)行復(fù)測(cè)，同時(shí)檢查二期混凝土面的垂直度，不符合要求的，磨平至整體垂直度≤5mm。

3.4.3鋼閘門(mén)安裝

門(mén)體安裝次序?yàn)椋孩匍T(mén)體外形及配合尺寸復(fù)測(cè)檢查；②門(mén)槽清理、檢查；③單節(jié)運(yùn)輸、吊裝、焊接拼接；④水封安裝及與水封座板面密封情況檢查、處理；⑤啟閉試驗(yàn)。

鋼閘門(mén)上主輪、起吊滑輪等整體安裝檢驗(yàn)合格后，利用400t履帶吊機(jī)分節(jié)將鋼閘門(mén)吊入門(mén)槽，現(xiàn)場(chǎng)焊接節(jié)段焊縫，安裝水封，形成閘門(mén)整體。檢查水封與水封座板的透光情況，控制水封的壓縮量≤4mm。

3.4.4啟閉機(jī)安裝

固定卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)系統(tǒng)在工廠(chǎng)制作完成，進(jìn)行預(yù)組裝并試運(yùn)轉(zhuǎn)合格后方能運(yùn)至工地現(xiàn)場(chǎng)。啟閉機(jī)安裝中心線(xiàn)根據(jù)閘門(mén)起吊中心線(xiàn)確定，控制其縱橫向中心線(xiàn)允許偏差≤3mm，高程允許偏差≤5mm，水平度偏差≤0.5‰。

啟閉機(jī)安裝完成后進(jìn)行閘門(mén)靜平衡試驗(yàn)、無(wú)水情況下全行程啟閉試驗(yàn)，無(wú)水試驗(yàn)合格后進(jìn)行靜水情況下的全行程啟閉試驗(yàn)。試驗(yàn)過(guò)程檢查滑道和滾輪的運(yùn)行是否有卡阻現(xiàn)象，雙吊點(diǎn)閘門(mén)的同步應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在閘門(mén)全關(guān)位置，水封橡皮無(wú)損傷，漏光檢查合格，止水嚴(yán)密。

3.5 上部結(jié)構(gòu)施工

預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁采用承插盤(pán)扣式鋼管支架作為支撐體系，腹板、端橫梁下方支架立桿加密。采用4臺(tái)塔式起重機(jī)進(jìn)行垂直運(yùn)輸，避免現(xiàn)場(chǎng)汽車(chē)吊過(guò)多導(dǎo)致場(chǎng)地?fù)頂D。預(yù)應(yīng)力張拉、壓漿采用智能化控制設(shè)備，程序化控制施工操作，數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)上傳。

裝飾網(wǎng)架結(jié)構(gòu)施工前在工廠(chǎng)做好深化設(shè)計(jì)，分好吊裝單元，采用BIM軟件先進(jìn)行模擬拼裝，排除各種碰撞沖突后，在工廠(chǎng)加工好吊裝單元后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼裝[8]。單元與箱梁預(yù)埋板采用栓焊結(jié)合方式連接，臨時(shí)固定采用栓接，調(diào)整完成后滿(mǎn)焊固定，栓焊結(jié)合的施工方法避免了搭設(shè)高空拼裝胎架，加快了工程進(jìn)度。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于海中潮汐浪涌、強(qiáng)透水條件下深厚拋石圍堰的止水處理，應(yīng)用高壓旋噴、低壓注漿等工藝形成止水帷幕難以達(dá)到止水效果，而采用全護(hù)筒混凝土咬合樁施工工藝能夠?qū)崿F(xiàn)止水效果。針對(duì)深厚拋石層上咬合樁樁基成孔，使用改進(jìn)型全護(hù)筒旋挖鉆機(jī)經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果最優(yōu)。長(zhǎng)螺旋壓灌混凝土后插鋼筋籠工藝在強(qiáng)透水地質(zhì)條件下能保證成孔效果和成樁質(zhì)量，施工工效較高。高大墩柱鋼筋施工采用鋼筋籠整體預(yù)制吊裝的工藝能加快施工進(jìn)度。上下雙扉門(mén)水閘安裝要控制好鋼閘門(mén)制作、預(yù)埋件定位、閘室結(jié)構(gòu)施工的精度。?；◢u跨海1#橋閘工程的施工解決了工程難點(diǎn)，保證了工程進(jìn)度和質(zhì)量安全，以期為同類(lèi)項(xiàng)目提供借鑒。