九洲航道橋主塔墩承臺鋼圍堰施工工藝

摘 要：以九洲航道橋為工程背景，詳細論述了海上承臺圍堰制造加工與運輸、鋼圍堰現場拼裝與下放施工工藝，以及施工過程中圍堰的質量控制等問題。通過實踐表明，海上潮汐變化下，采用鋼圍堰墩位處拼裝施工技術滿足鋼圍堰及承臺施工技術要求；鋼圍堰的現場組拼、下放及定位調整均達到了設計預期的精度要求。

關鍵詞：鋼圍堰；制造；拼裝；下放；封底；混凝土

對于海上橋梁施工，九洲航道橋就承臺圍堰施工，本著盡量減少海上施工工期，降低海上施工風險，提高施工方案經濟性的原則，通過對施工方案從技術、經濟、安全、工期等多方面進行詳細論證，九洲航道橋主塔墩承臺施工最終采取鋼吊箱圍堰施工。鋼圍堰由底板及龍骨、側板、內支撐、吊掛系統等組成，其中側板利用防船撞設施與基礎施工用鋼套箱相結合，即將承臺施工用鋼套箱兼做基礎防船撞設施的主體結構。

1 工程概況

九洲航道橋采用雙塔單索面鋼混組合梁斜拉橋，主跨設單孔雙向通航，橋跨布置為（85+127.5+268+127.5+85）m，全長693m。全橋共6個橋墩，為對橋墩基礎進行保護，每個墩均設置防撞設施，防撞設施結構正常使用壽命為30年。其中206#、207#墩為主塔墩，承臺為圓端形，采用吊箱圍堰法施工，九洲航道橋總體布置見圖1所示。

圖1 九洲航道橋總體布置圖

2 鋼圍堰結構設計

鋼吊箱由龍骨、底板、側板、內支撐、吊掛系統等五大部分組成。

2.1 龍骨及底板

鋼吊箱的底板采用型鋼焊接形成的格構式結構，主墩鋼吊箱龍骨縱、橫方向均采用HM488×300mm型鋼，吊箱底板面板均采用8mm厚的鋼板，加勁采用∠63×63×6mm的角鋼。主塔墩鋼吊箱底板及龍骨布置見圖2。

圖2 主塔墩鋼吊箱底板及龍骨布置圖

2.2 側板

九洲航道橋204～209#墩吊箱圍堰側板利用防撞套箱，側板為雙壁結構，由內、外壁板，頂、底板組成，內設水平隔板、水平加勁肋及豎向環狀加勁肋。防撞箱外壁板，頂、底板以及水平隔板等均開設消波孔，箱體材料采用Q235B級鋼材。

2.3 內支撐

主墩鋼吊箱均只在頂口設置了一道內支撐，主墩圍堰內支撐采用φ630×8mm的鋼管，中心標高為+3.895m。主墩鋼吊箱圍堰內支撐布置見圖3。

2.4 吊掛

九洲航道橋鋼吊箱圍堰采用在墩位拼裝，利用扁擔梁和千斤頂進行下放。為承受圍堰自重和封底混凝土重量，在每個鋼護筒四周設4個吊點，在鋼護筒頂設置Ⅰ56b十字形吊掛梁，吊掛采用Φ32mm精軋螺紋鋼。圍堰吊掛梁及吊掛安裝示意見圖4。

圖4 主塔墩圍堰吊掛安裝示意

3 鋼吊箱圍堰制造

3.1 圍堰側板制造

九洲航道橋圍堰側板采用防撞套箱，圍堰側板的加工步驟主要劃分為板單元制造、圍堰側板節段制造和總體預拼。圍堰側板由各類單元間組合而成，主要包括面板單元、主次框架單元、縱橫隔板單元、加勁板單元等。圍堰節段劃分如圖5所示：

圖5 主塔墩圍堰節段劃分

3.2 圍堰底板及龍骨制造

主塔墩圍堰龍骨采用HM488*300型鋼，底板采用δ=8mm鋼板。結合運輸船舶尺寸，主塔墩圍堰底板及龍骨在鋼結構車間分塊制造，運輸至墩位后，在運輸平板駁上將制造成的小塊組拼成3大塊，其中外側分塊尺寸為28.25*14.2m，重量約為74.7t，中間分塊尺寸為28.25*14.15m，重量約為70.9t。組拼好的3大塊圍堰底板及龍骨，利用駁船運輸至墩位安裝。主塔墩圍堰底板及龍骨分塊示意見圖6。

圖6主塔墩圍堰底板及龍骨分塊示意圖

3.3 吊掛及內支撐制造

圍堰吊掛、內支撐等在鋼結構車間制造，駁船運輸至墩位安裝。

4 鋼吊箱圍堰拼裝及下放

根據圍堰結構尺寸、重量以及施工機械設備情況，九洲航道橋主塔墩鋼圍堰均采用墩位拼裝，利用千斤頂下放的方案進行安裝。九洲航道橋主塔墩圍堰整體拼裝流程如下：

樁基施工完畢，拆除鉆孔樁施工平臺→布設圍堰拼裝支撐梁→拼裝圍堰底板及龍骨→分塊拼裝圍堰側板→安裝吊掛系統、內支撐以及限位裝置→布置圍堰下放千斤頂→圍堰下放前檢查驗收→將圍堰整體提升0.8m，拆除護筒頂支撐梁→緩慢下放圍堰就位→檢查圍堰軸線偏差及高程→進行承臺封底混凝土施工。

4.1 圍堰拼裝前的準備工作

4.1.1 鋼吊箱底板開孔檢查

圍堰安裝時底板需穿過鉆孔樁鋼護筒，底板上開設的預留孔準確與否，是影響鋼吊箱平穩下沉、精確定位的關鍵，因此必須準確測量鋼護筒的坐標、橢圓度、傾斜度及傾斜方向，根據測量結果在鋼吊箱底板上開孔。在圍堰安裝前，應根據鋼護筒實測資料，進一步復核圍堰底板開孔情況。

4.1.2 鋼護筒外圍周邊情況探測

為保證鋼吊箱能順利下放就位，對鋼護筒外圍周邊情況進行探測，以檢查是否還存在妨礙鋼吊箱下沉就位的障礙物。探測內容包括鋼護筒外壁及吊箱沉放范圍內的水下情況。鋼護筒外壁探測方法采用圓鋼加工成內徑較鋼護筒直徑大0.05m的鋼圈，套入鋼護筒，保持水平下放，檢查鋼護筒周圍有無影響鋼吊箱沉放的障礙物。吊箱沉放范圍內的水下情況則主要由潛水員探摸。

4.2 圍堰拼裝及下放步驟

4.2.1 步驟一：樁基施工完成，超聲波檢測、取芯及注漿完成后，拆除部分鉆孔樁施工平臺，布置長臂挖掘機，開挖墩位中心部分海床面至-5.5m標高。墩位中心海床開挖深度符合要求后，拆除剩余施工平臺，利用挖泥船開挖墩位邊緣處海床至-5.5m，挖掘機開挖不到位的地方，利用抓斗進行開挖。

圖7 主塔墩圍堰施工區域平臺拆除范圍

圖8 主塔墩圍堰施工區域清淤

4.2.2 步驟二：圍堰基坑開挖完成后，測量檢查海床標高滿足圍堰下放高度要求后，接高1#、5#、18#、22#樁鋼護筒至+14.2m標高，在各樁鋼護筒頂布置支撐分配梁（見圖9示）。

4.2.3 步驟三：利用WD120桅桿吊機吊裝底板及龍骨分塊1，重量約70.9t（見圖10示）。

圖9 主塔墩圍堰施工安裝支撐分配梁

圖10 主塔墩圍堰施工龍骨分塊1安裝

4.2.4 步驟四：利用WD120桅桿吊機吊裝底板及龍骨分塊2、3，分塊重量約74.7t，調整龍骨標高、平面位置及軸線偏差后，將龍骨焊接為整體（見圖11示）。

圖11 主塔墩圍堰施工安裝龍骨分塊2、3

4.2.5 步驟五：利用WD120桅桿吊機安裝龍骨焊縫處橋面板，分塊吊裝側板1-12。各分塊重量：分塊4、5、10、11重31.141t，分塊3、6、9、12重29.474t，分塊1、2、7、8重35.591t。各分塊安裝順序為分塊1、2→分塊7、8→分塊3、12→分塊6、9→分塊5、10→分塊11→分塊4，合龍圍堰側板（見圖12）。

圍堰側板拼裝過程中，為保持穩定，設置臨時支撐結構，臨時支撐與圍堰側板通過氯丁橡膠件螺絲孔連接，單塊側板安裝好后，下端與底板焊接（見圖13）。

4.2.6 步驟六：在接高的4個角護筒上安裝吊掛分配梁（吊掛分配梁為1400mm×836mm箱型結構）。在吊掛梁上每端對稱設2個吊點（每個吊點采用鋼吊帶），每個吊點布置一臺600t液壓千斤頂，四點同時頂升下放圍堰。整體抬升圍堰5cm，檢查各吊點情況；繼續抬升圍堰10cm，拆除護筒上支撐梁。（見圖14）

4.2.7 步驟七：護筒頂支撐梁拆除完畢后，各點同步緩慢下放圍堰至+2.5m標高，安裝護筒頂吊掛十字梁及圍堰底板吊掛，繼續下放圍堰到設計標高后，將圍堰底板吊掛錨固。布置封底混凝土施工平臺，進行圍堰封底混凝土施工。

5 圍堰封底混凝土施工

主塔墩及輔助墩承臺封底混凝土厚度均為2.5m，主塔墩封底混凝土數量為1787.5m3，在圍堰下放就位后，均采用導管法一次澆筑封底混凝土。

九洲航道橋圍堰封底混凝土施工工藝流程如下：圍堰檢查驗收→圍堰限位→護筒周邊堵漏→封底平臺布置→封底導管及灌注架布置→混凝土工作船就位→封底。

6 施工體會

6.1 中大型鋼圍堰在海上潮汐變化明顯、施工環境惡劣條件下進行墩位處拼裝、精確對位及成功下放，為今后承臺圍堰海上施工積累寶貴經驗。

6.2 針對鋼圍堰制安，基于現場施工浮吊起重能力及運輸船尺寸，通過對施工方案深入細化，提出鋼圍堰側板分節段、底板分塊制作，現場組拼方案，以適應浮吊吊裝墩位限制，大大減少機械費用投入。

6.3 在海上鋼圍堰整體下放施工中采用吊掛分配梁配合液壓千斤頂進行圍堰下放及精確定位，完成了尺寸43.3×28.7m、重709.1t的中型鋼結構定位施工。

6.4 對于鋼圍堰，只要在鋼結構制作過程中從板單元制作到節段組拼及總拼完成的各施工環節中加強過程控制，現場安裝精度及線型是自然實現的，因此鋼圍堰制作時應嚴格控制其過程施工，在現場安裝中嚴格按照節段順序進行施工。

作者簡介：陳衛軍（1982，9-），男，甘肅省白銀市，現職稱：助理工程師，學歷：本科，研究方向：橋梁與隧道。