大型鋼吊箱圍堰整體吊裝施工技術

韓小軍

（中鐵大橋局集團第四工程有限公司 南京 210031）

南京長江第四大橋為主跨1 418m的雙塔三跨懸索橋。北塔墩采用高樁承臺結構，基礎為38根直徑2.8m鉆孔摩擦樁，梅花式布置；鋼護筒參與結構受力；承臺為啞鈴形，平面尺寸72.5m×27m，厚度8.5m。

承臺采用按防撞要求設計的雙壁鋼吊箱圍堰施工。鋼吊箱圍堰呈啞鈴型，水線長75.7m，型寬30.2m，雙壁厚1.5m。底高程－5.0m、頂高程為＋8.0m，總高13.0m，總重約1 300t。

橋位處受長江徑流與潮汐復合影響，水位每日漲、落2次。潮差一般1.0～1.2m，為非正規半日潮。漲潮歷時3h多，落潮歷時8h多。施工水域流速1.5m／s。歷年影響橋位區的臺風主要集中在7～9月份。橋位位于長江龍潭段上水主航道附近，船只密集，對吊裝沉放帶來較大困難。

1 總體施工方案

經過各種方案的分析比選，最后確定了以下整體施工方案：鋼吊箱圍堰側板在鋼結構車間以單元重量不大于20t進行分塊加工，然后下河轉運至墩位處，由150t和50t浮吊在墩位旁浮式拼裝平臺上進行對稱拼裝，焊接成整體。施工現場浮式拼裝平臺由4艘800t和2艘400t平板駁組成，位于鉆孔平臺下游南側。鋼吊箱圍堰拼裝成整體后，拖船栓掛浮式拼裝平臺，浮拖鋼吊箱圍堰及駁船至墩位南側的橋軸線上，2臺大型浮吊（1 200t和1 000t）在鋼吊箱圍堰正南側拋錨就位抬吊，然后絞錨縱移浮吊將鋼吊箱圍堰抬吊至墩位后下放就位。

2 鋼吊箱圍堰結構

鋼吊箱圍堰除作為承臺施工的臨時防水結構，還將作為承臺施工的側模板，更重要的是作為承臺混凝土澆注時的承托結構，而且壁板將作為永久防撞結構［1］。鋼吊箱圍堰的主體結構主要由底板及底龍骨、側板、吊桿系統組成。其中吊桿系統共設38個鋼護筒懸掛支點，周圈24根鋼護筒采用“十字形”吊掛結構，其余14根鋼護筒采用“一字形”的吊掛結構，吊桿采用直徑32mm精軋螺紋鋼筋，其下端與底板龍骨上的吊點相連，上端錨固在護筒頂分配梁上。

鋼吊箱圍堰具體結構見圖1。

圖1 北主墩鋼吊箱圍堰整體布置圖 （單位：mm）

3 鋼吊箱圍堰加工與制造

根據總拼現場的起吊能力及方便運輸，2個圓形段在平面上各劃分成16個節段，系梁段劃分成6個節段。分塊加工后下河轉運至墩位處，采用先底龍骨、然后底板、最后側板對稱拼裝的施工方法，由150t和50t浮吊在墩位旁浮式拼裝平臺上進行焊接拼裝。施工過程中確保焊縫質量，不透水。

鋼吊箱圍堰拼裝、吊裝作業時間在七、八月，現場施工受洪水及大風影響較大。浮式拼裝平臺錨錠系統經計算能夠滿足防洪防臺的要求，保證施工過程中的安全性和穩定性。

4 鋼吊箱圍堰安裝

4.1 吊裝設備的選型

吊裝設備的選擇要符合鋼吊箱圍堰吊重、吊高以及吊幅的要求。鋼吊箱圍堰起吊高度不小于43.9m（起吊時施工水位為＋5.00m，鉆孔樁鋼平臺頂標高＋9.00m），則鋼吊箱圍堰從水面起吊的最小起吊高度H＝9.00－5.00＋2.00（安全距離）＋13.0＋吊索的高度；吊裝角度按照60°計算，則吊索的高度為14.35×tan 60°＝24.9m。）；吊幅不小于17.1m（吊箱寬30.2m，考慮2m富余量）；吊重不小于1 430t（鋼吊箱圍堰吊裝重量約1 300t，附加1.1的動載系數）。

綜合以上3個因素，選定“鎮航工818”1 200 t和“蘇航工858”1 000t浮吊進行鋼吊箱圍堰吊裝。2艘浮吊主要參數見表2，吊裝時扒桿仰角角度為60°時，吊重、吊高、吊幅均滿足施工要求。

表2 扒桿仰角60°時2艘浮吊主要參數

4.2 吊點的位置

每個圓端鋼吊箱圍堰側板內設置8個共16個整體起吊吊點，吊點位置在側板隔倉板處［2］。吊點結構布置見圖2。

圖2 鋼吊箱圍堰吊點結構布置圖（單位：mm）

4.3 鋼絲繩及卸扣選取

鋼吊箱圍堰重1 300t，經計算分析，選用8根58m長的直徑120mm鋼絲繩（安全系數取5時，［S］＝205t＞P＝133t）；每個吊點承受重量（16個吊點）為81.25t，考慮安全系數以及鋼絲繩的方向和角度每個吊點選用150t的卸扣。

4.4 安裝前的準備工作

4.4.1 鋼吊箱圍堰內壁上安裝通道

吊裝前在單個圓端鋼吊箱圍堰頂安裝4組（2片為1組）橫向通道。鋼護筒頂口的“一字”扁擔和“十字”扁擔利用手拉葫蘆和鋼絲繩吊掛在型鋼通道下面，同時穿設好螺紋鋼筋吊桿，且保持垂直。

4.4.2 鉆孔平臺拆除、支承鋼護筒修正及清基

拆除鉆孔平臺，利用浮吊和震動錘拔除圍堰范圍內的平臺支承樁。對支承鋼護筒頂面進行修正，并清除影響圍堰下放的障礙物。樁位中心區域采取射水吸泥的方法進行清淤，外側采用抓泥船進行抓挖清淤。

4.4.3 起吊系統檢查

檢查各工器具完好情況，檢查需吊裝構件吊點以及外貌有無受損情況，測量作業區域水深以及流速情況。調整全船的錨位慢慢松鉤直至達到吊裝要求。

4.4.4 其他工作

根據下沉所需注水量備足注水設備，包括水泵、泵管、電源及電纜線等，擺放于雙壁頂部，并可靠栓掛。

4.5 鋼吊箱圍堰吊裝

4.5.1 浮吊拋錨就位

鋼吊箱圍堰吊裝采用鎮航工1 200t和蘇航工1 000t浮吊進行抬吊作業。為保證2臺浮吊縱橫移同步，將2艘浮吊進行捆綁。浮吊拋錨就位于北塔墩平臺航道側，浮吊進場拋錨布置見圖3。

圖3 浮吊進場拋錨布置圖

4.5.2 鋼吊箱圍堰及平板駁船就位

漲潮時，拖船栓掛鋼吊箱圍堰拼裝平板駁船，浮拖鋼吊箱圍堰及駁船至墩位南側的橋軸線上，將駁船拉纜系于先前插打的平臺支撐樁上。

4.5.3 試吊（噸位遞加，浮吊刻度盤讀數控制）

由于鋼吊箱圍堰重達1 300t，為確保整體吊裝安全，鋼吊箱圍堰在吊裝前，均要按正常程序進行試吊。將浮吊移位于鋼吊箱圍堰正上方，落鉤，掛好鋼絲繩后，徐徐收緊，緩慢起鉤，嚴格控制鋼絲繩收緊速度，兩臺浮吊起吊速度一致，保證鋼吊箱圍堰不傾斜。鋼吊箱圍堰底龍骨脫離平板駁船20cm時，暫停起鉤，穩住吊箱15min，對吊船進行靜載試吊，試吊過程中對鋼吊箱圍堰的吊掛系統、吊船的錨纜系統、卷揚機的工作情況、鋼吊箱圍堰的吊點、內支撐、底板的變形情況、內支撐與壁板的連接情況進行檢查確認，確認一切完好后再繼續進行起吊。

4.5.4 起吊、護筒對位

浮吊繼續緩慢起鉤，當鋼吊箱圍堰高出平板駁船水手房后，停止起吊。6條平板駁船向下游退出吊裝區域。浮吊收纜前移至承臺正上方，2臺浮吊松鉤，待底龍骨距離護筒頂口約30cm后暫停，使底板開孔大致與護筒對應。檢查封堵環板的擱置和擺放情況，防止其隨鋼吊箱圍堰底板穿入護筒。由指揮員參照底板開孔和護筒位置，指揮2艘浮吊緩慢落鉤同步下放，及時觀測護筒與底板間隙情況，微調鋼吊箱圍堰平面位置，使鋼吊箱圍堰底板的孔口全部穿入護筒。

4.5.5 下沉

當鋼吊箱圍堰底板套入護筒后，靠吊箱自重繼續下放，至圍堰底部連通管（標高為－1.2m，離底板高度為3.8m）與水面齊平，停止下落，再次做全面檢查。無異常后，繼續下沉圍堰，圍堰在自重情況下的自浮入水深度為4.85m，施工時水位為＋5.0m，則底板標高在未注水時可達到＋0.15m，吊箱尚需注水下沉5.15m，理論計算雙壁內注水高度為5.2m時即吊箱底板達到－5.0m標高，此時精軋螺紋鋼筋吊桿不受力。

鋼吊箱圍堰下沉至設計標高后，檢查圍堰平面位置，通過焊接在圍堰頂端內壁上的拉環，利用護筒內設置的20t手拉葫蘆調整圍堰平面位置。仔細測量監控圍堰平面位置和高程。

4.5.6 定位

鋼吊箱圍堰平面位置和標高符合要求后將所有精軋螺紋鋼筋吊桿擰緊，共計248根，并將所有扁擔梁與護筒內圈中的牛腿進行焊接，此時所有手拉葫蘆均不能松掉。為防止潮水上漲時吊箱浮力增大，定位完成后向隔倉內注水至＋2.0m，使得精軋螺紋鋼筋處于受拉狀態，確保安全。當潮水下落至低位潮時，在上下游各3個周圈護筒外壁與鋼吊箱圍堰內壁板之間焊接支撐，支撐焊接完成后松掉所有手拉葫蘆。定位后，浮吊摘鉤，鋼吊箱圍堰吊裝順利完成。

5 結語

北塔墩大型鋼吊箱圍堰整體吊裝施工，克服了鋼吊箱圍堰外形尺寸大，水文、氣象條件復雜，航道交通頻繁，現場高溫、洪水期施工等困難，歷時28h，最終安全、優質地完成了鋼吊箱圍堰吊裝。施工中采用的浮體駁船組上整體拼裝鋼吊箱圍堰、雙浮吊整體抬吊等施工技術值得同類工程借鑒和參考。

［1］ 時天利，任回興，賀茂生.蘇通大橋深水雙壁鋼圍堰設計與施工［J］.世界橋梁，2007（3）：28－31.

［2］ 程 晨.南京大勝關長江大橋主橋4號墩雙壁鋼吊箱圍堰整體吊裝設計與施工［J］.橋梁建設，2008（4）：20－23.