黃岡公鐵兩用長江大橋主墩基礎雙壁鋼吊箱圍堰施工

魏校雪

摘 要：黃岡公鐵兩用長江大橋主墩位于長江中為深水基礎，采用雙壁鋼圍堰進行施工，施工難度大。

關鍵詞：公鐵兩用；長江；深水；基礎；圍堰

1 工程概況

黃岡公鐵兩用長江大橋位于長江黃州河段上端三江口附近、唐家渡綜合碼頭上游約240m位置，橋位北岸位于黃岡市黃州區(qū)，南岸位于鄂州市華容區(qū)，大橋對應的鄂州岸大堤樁號為鄂右K121+777m處，黃岡岸大堤樁號為鄂左K213+141m處。

黃岡公鐵兩用長江大橋全長4008.192m，主橋鐵路按雙線、公路按高速公路四車道設計。橋跨布置從鄂州岸至黃岡岸為：41×32.7m+1.7m+（81+243+567+243+81）m+1.7m+（40+56+40）m+40×32.7m 。

主橋采用鋼桁梁斜拉橋方案，主塔為鋼筋混凝土主塔，基礎采用鉆孔灌注樁。

2 主塔墩基礎雙壁鋼吊箱圍堰施工

主橋2#、3#主塔墩基礎采取水上施工方案，分別從兩岸修建施工棧橋至2#、3#主墩配合施工。采用先圍堰后平臺施工方法，雙壁鋼吊箱圍堰底節(jié)制作下水由拖輪組整體浮運至墩位，依靠錨碇系統(tǒng)定位，利用定位護筒第一次掛樁，插打剩余鋼護筒，安裝鉆機，進行鉆孔樁施工，鉆孔樁完成后接高圍堰二次下放，圍堰內清基、封底、抽水后進行承臺、塔座施工。

2.1 雙壁鋼吊箱圍堰設計

圍堰的設防水位按二十年一遇考慮為+25.8m，抽水水位按+24.0m控制，圍堰頂標高取+26.3m。圍堰分兩節(jié)，底板及底節(jié)在工廠加工好后，整體浮運到墩位，第一次掛樁定位于14根支撐鋼護筒上，其頂面標高控制在+26.3m，作為鉆孔施工平臺，鉆孔樁施工完畢，接高圍堰，并將圍堰整體下放至設計標高（圍堰底標高-3.0m），第二次掛樁定位，封底、抽水，澆筑承臺。

圍堰平面尺寸為55.4m（橫橋向）×38.4m（順橋向）×29.3m（高），壁厚2m。

2.2 雙壁鋼吊箱圍堰制造、下水

鋼吊箱在有資質的工廠制造，保證強度、剛度、密封性能，制造質量滿足鋼結構制造要求。鋼吊箱在橋位下游船廠制造，考慮施工條件和運輸?shù)纫蛩兀摰跸鋰叩坠?jié)采用分塊制造，依次組拼的原則，先分段制作成單元塊，然后組拼成整體。即先將鋼吊箱圍堰的底板、側板、底隔艙、吊桿、內支架等分成若干單元塊進行制造，再依次組拼形成整體。

鋼吊箱拼裝成整體后，采用氣囊法下水：通過鋪設t=16mm鋼板來作為鋼圍堰與氣囊間的襯墊，采用氣囊支承、滾動前移整體縱向下水，即利用氣囊托起吊箱，依靠鋼吊箱自重分力下滑的方法使鋼吊箱前行，至水邊松掉后面控制拉纜加速下滑沖入水，整體自浮，最后用拖輪及臨時錨碇控制鋼吊箱。

2.3 錨碇系統(tǒng)拋設

2#、3#墩鋼吊箱圍堰錨碇系統(tǒng)采用前、后定位船加重錨體系，前定位船采用2艘400t鐵駁并聯(lián)，后定位船采用1艘400t鐵駁；主錨采用15t霍爾鐵錨10個，尾錨采用10t霍耳鐵錨4個，前、后定位船邊錨各拋設1t霍爾鐵錨4個；圍堰和前、后定位船間采用拉纜連接，前拉纜共8根φ60mm鋼絲繩，后拉纜共4根φ60mm鋼絲繩，圍堰兩側各設置6個10t霍爾鐵錨作為邊錨。

2.4 圍堰浮運

圍堰加工完成下水后，應及時浮運至墩位，由錨碇系統(tǒng)錨固，以確保安全。圍堰浮運的工藝流程見圖2：

2.5 圍堰定位

⑴初定位

用拋錨船拋設圍堰邊錨，過錨纜到圍堰邊纜收放平臺上與相應的滑車組連接；拋錨時應先拋設圍堰的下層邊錨，再拋設圍堰上層邊錨；邊錨拋設完成后，對稱預收緊圍堰邊錨，至此圍堰錨碇系統(tǒng)形成。

⑵圍堰定位

①圍堰垂直度（相對于制造場地的垂直度）調整

圍堰的雙壁艙分為若干個互不連通的隔艙，可通過注水下沉或排水上浮來調整圍堰整體標高，也可通過在不同的隔艙注水或排水來調整圍堰四個角點的相對高差。

②圍堰的扭轉調整

圍堰的平面位置如果扭轉偏差較大時，則先進行扭轉偏差的調整。

③圍堰橫橋向位置調整

在圍堰經過扭轉調整后，圍堰的縱、橫橋向軸線已平行于墩軸線，當圍堰偏下游時，先同時慢慢放松后定位船的尾錨索，同時收緊前定位船主錨索，將圍堰向上游拉，調整至圍堰軸線與墩軸線上下游偏差在5cm以內。在調整時要注意保持各錨索的受力均勻。

④圍堰順橋向位置調整

圍堰順橋向位置的調整主要通過圍堰的邊錨來調整，如果圍堰偏向南岸側，則放松南岸側的邊錨，收緊北岸側的邊錨將圍堰向北岸調整。

⑤圍堰定位步驟：圍堰錨碇系統(tǒng)形成后，即可利用錨碇系統(tǒng)對圍堰位置進行調整、定位，圍堰定位時應遵循先調整圍堰頂面標高，后調整平面位置和扭角的原則。第一步，在底隔艙及雙壁隔艙中灌水，使圍堰吃水深度達到4m左右，同時，使圍堰垂直度滿足不大于1/1000的要求，并測量圍堰的平面位置及扭角；第二步，根據(jù)測量結果調整圍堰，使其平面位置及扭角偏差均不大于100mm；第三步，均勻收緊后拉纜，使整個尾錨系統(tǒng)對圍堰施加100t的預拉力，同時，均勻收緊圍堰邊錨，使每側邊錨對圍堰施加50t的預拉力；第四步，測量圍堰的垂直度、平面位置及扭角，并根據(jù)測量結果調整圍堰位置；第五布，重復第四步，直至圍堰位置達到精度要求，應注意，每次調整后，均應使后拉纜的預拉力為100t，每側邊錨的預拉力為50t。

2.6 支承鋼護筒插打施工

2、3#主塔墩設計為高樁承臺，整個主塔墩共有直徑φ3.0m鉆孔灌注樁31根，利用底節(jié)雙壁鋼吊箱圍堰內支架作為鉆孔樁施工平臺，平臺頂面標高設計為26.30米。鉆孔樁鋼護筒內徑φ3.30m，頂標高26.3m，分為兩種，壁厚δ=26mm的定位樁鋼護筒和壁厚δ=24mm的非定位樁鋼護筒，所有鋼護筒內壁在底部1.5m高度范圍用δ=16mm鋼板加強。

⑴鋼護筒制造

根據(jù)墩位處水文地質情況、河床面高程及沖刷情況，初步擬定鋼護筒底最低標高為-13.0m，頂標高為+26.3m，單根鋼護筒最長39.3m，鋼護筒內壁在底部1.5m高度范圍設置δ=16mm鋼板加勁箍，單個定位鋼護筒重約83t，單個非定位鋼護筒重約77t。鋼護筒在工廠制造，運輸至工地進行插打，由于鋼護筒較長，直徑大，重量大，因此鋼護筒應分節(jié)制造，原則上每個鋼護筒分為2節(jié)，底節(jié)和頂節(jié)各長20m和19.3m。

鋼護筒采用Q235板材卷制，在工廠內分節(jié)制造。

⑵鋼護筒插打

檢查圍堰變形情況→圍堰調平精確定位→浮吊靠近圍堰兩邊沿對角錨碇→插打圍堰對角的4個定位鋼護筒→移動浮吊，靠近圍堰另一個對角錨碇→插打圍堰另一對角4個定位鋼護筒→按同樣方法插打圍堰兩邊另外6個定位鋼護筒→在已插打的14個鋼護筒上安裝圍堰掛樁設施→圍堰下沉定位，懸掛在護筒上→安裝圍堰頂龍門吊機→插打余下的非定位鋼護筒。

2.7 圍堰掛樁

定位鋼護筒插打完畢后，即可將圍堰灌水下沉，使其支撐在定位鋼護筒上，作為鉆孔樁施工平臺。鋼吊箱圍堰通過掛樁牛腿支撐在定位鋼護筒上。支撐牛腿安裝在定位鋼護筒上，鋼吊箱圍堰通過內支架上弦桿支撐在支撐牛腿上。

⑴掛樁牛腿安裝

①定位鋼護筒插打完畢，及時測量標高并放線以便安裝圍堰掛樁設施；放線時應根據(jù)設計圖準確找出掛樁牛腿位置，并作好明顯標記。

②根據(jù)標高線在定位鋼護筒上開洞，焊接加強板，吊入支撐牛腿并安裝。

③檢查支撐牛腿與加強板是否接觸密貼；若不密貼，則用鋼楔塊抄緊。

④所有定位鋼護筒的支撐牛腿安裝完畢，檢查合格后，即可進行圍堰下沉的工作。

⑵圍堰下沉掛樁

①采用灌水下沉的方法施工，在施工前根據(jù)實際的水位計算好灌水深度作為控制標準。

②圍堰灌水下沉前，先準備一些鋼楔塊備用。

③圍堰下沉前應詳細計算灌水數(shù)量及灌水順序，灌水應對稱、均勻、緩慢進行，先灌底隔倉，再灌雙壁倉，在灌水過程中保持底隔倉內外水頭差不超過2.5米，雙壁倉內外水頭差不超過6.0米。

④在圍堰灌水下沉的過程中，應注意觀測圍堰的頂面標高、平面位置并及時調整。

⑤應控制圍堰的下沉，當某一內支架上弦桿底面先接觸牛腿頂面時，應在反方向補水進行調整，如此使圍堰內支架與所有的牛腿基本同時接觸并略微受力；此時應暫時停止灌水，將所有牛腿與圍堰內支架的接觸狀況進行檢查，若有縫隙，則用鋼楔塊楔緊，然后再向圍堰內灌水，使所有牛腿均勻受力。

⑥圍堰下沉到位后控制灌水數(shù)量，使圍堰自重的30%由定位樁支撐；并及時用鋼楔將護筒與固定上下導環(huán)之間楔緊（下導環(huán)的楔緊工作需由潛水工進行），至此圍堰掛樁定位完畢。

⑦圍堰掛樁定位后，即可安裝圍堰頂龍門吊機，插打余下鋼護筒，安裝鉆機鉆孔成樁；

⑧圍堰掛樁定位的注意事項

A、支撐牛腿的安裝不能每插打一根定位鋼護筒安裝一個，必須所有定位鋼護筒全部插打完畢后，根據(jù)當時的實際水位統(tǒng)一確定安裝標高。

B、在以后的施工過程中應注意根據(jù)水位情況對雙壁倉及時補水或抽水，以調整護筒的受力情況。

2.8 圍堰下沉

鉆孔樁施工完畢后，需將圍堰下放，二次掛樁，定位于較低的位置。等待提升控制裝置安裝完畢、準備工作完成后，即可開始圍堰下放的相關工作。圍堰下放施工步驟如下：

圍堰雙壁艙內抽水并結合提升裝置提升圍堰到適當位置，使圍堰與最后4個掛樁牛腿脫空，拆除掛樁牛腿。

利用提升裝置、按照15cm的行程逐步下放圍堰。在圍堰下放的過程中，隨著吃水深度的增加，雙壁艙提供的浮力逐步加大，這時，應相應地向圍堰雙壁艙內補水，使提升裝置承受的壓力保持在500t左右，以便圍堰順利下放。

繼續(xù)下放圍堰、補水，將圍堰下放至設計標高。

圍堰下放到設計標高后，首先對圍堰的標高、垂直度、平面位置及扭角偏差進行調整，然后才能安裝掛樁牛腿，將圍堰二次掛樁。

2.9 圍堰封底

圍堰二次下放到位后，在承臺施工前需對圍堰進行封底，以便能在干燥的環(huán)境中施工承臺。封底砼的主要作用：第一，與圍堰側壁一起，共同形成擋水圍堰，從而形成干燥的基坑施工承臺；第二，作為承臺施工的底模，承受承臺施工時的各種荷載；第三，在圍堰內抽水以及承臺砼澆注時，通過封底砼與鋼護筒之間的粘結力，將荷載傳遞至鉆孔樁。封底施工前，需根據(jù)承臺施工過程中各種工況及實際水位，計算圍堰各部位封底砼厚度及砼強度等級。

3 結束語

本文重點闡述黃岡公鐵兩用長江大橋主墩基礎雙壁鋼吊箱圍堰的施工方法及施工工藝。對該施工工藝的運用和總結具有非常重要的應用價值和實際工程意義，為深水基礎的施工技術積累了寶貴的經驗。

參考文獻

[1] 陳明憲 主編.斜拉橋建造技術.人民交通出版社，2003。

[2] 黃繩武 主編.橋梁施工及組織管理.北京：人民交通出版社，1996。