無內支撐雙壁鎖口鋼套箱圍堰現場組拼施工技術探討

徐毓敏

摘要：港珠澳大橋CB05標非通航孔橋下部結構62個橋墩均采用新型的無內支撐雙壁鎖口鋼套箱圍堰輔助施工，以往沒有同類型圍堰組拼施工經驗。文章介紹了港珠澳大橋CB05標非通航孔橋雙壁鎖口鋼圍堰組拼施工技術。

關鍵詞：港珠澳大橋;雙壁鎖口鋼圍堰;無內支撐;組拼施工;橋梁建設 文獻標識碼：A

中圖分類號：U443 文章編號：1009-2374（2016）04-0081-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.04.042

1 概述

1.1 工程概況

港珠澳大橋CB05標非通航孔橋圍繞港珠澳大橋建設理念——“大型化、工廠化、標準化、裝配化”，采用新型無內支撐雙壁鎖口鋼套箱圍堰為承臺安裝前期準備及后期澆筑等提供一個無水施工作業面。根據現場組拼試驗情況，即部分墩位水文、地質條件復雜，直接在墩位組拼鋼圍堰困難極大。采用在近岸216#墩進行圍堰組拼，大型吊船整體起吊、運輸至施工墩位安裝的施工方案。施工區域熱帶氣旋十分頻繁，近20年平均每年2.3個，最多每年可達6個，主要集中在6～10月。陣風6～9級，最大達12級。橋區潮汐屬不規則半日潮混合潮型，高潮位由外海向珠江口內逐漸增高，高潮時水深5.0～7.0m;低潮位由外海向珠江口逐漸降低，低潮時水深3.5～5.5m。海床面較平坦，海床面高程一般在-6.2～-4.0m，覆蓋層厚10～34m。20年極大水流流速約1.23m/s，20年一遇波高2.03m、周期9.3s、波長75m。

1.2 施工難點

（1）海上作業環境差，風大、浪高、涌急，吊裝難度大，安全風險高;（2）鎖口精度要求高，現場對接困難;（3）新型鎖口方式，無參考的止水技術。

1.3 圍堰設計

按施工總體方案，本圍堰設計為可拆裝式結構的無內支撐雙壁鎖口鋼套箱圍堰。圍堰外輪廓尺寸為17.6m×13.4m，高度23.2m，壁倉厚為750mm，詳見圖1。平面分為八塊，由四塊直條形A分塊（K1、K7）、B分塊（K3、K5）和處于四角的四塊弧形C分塊（K2、K4、K6、K8）連接成一橢圓形圈，八塊側模板均由側板、刃腳和連接縫結構組成，各分塊之間采用榫頭式鎖口與螺栓組合的連接方式進行連接詳見圖2。設計水位為+2.00m，封底混凝土采用水下C35混凝土，厚為3.5m。

2 圍堰組拼方案概述

在216#墩安裝圍堰導向支架和圍堰掛樁體系。圍堰分塊用駁船運輸至216#墩，利用大型吊船按CK2→CK4→AK1→CK8→BK3→CK6→BK7的順序組拼，用圍堰導向支架進行定位，懸掛于圍堰掛樁體系，最后進行AK5塊合龍施工。完成圍堰組拼施工，大型吊船整體起吊圍堰，浮運至現場安裝。

3 圍堰組拼施工技術

3.1 圍堰導向支架

圍堰導向支架如圖3所示，用于約束圍堰分塊安裝時的平面位置、圍堰掛樁傳力及約束整體圍堰下放。利用大型吊船將圍堰導向支架整體安裝216#墩已完成鋼護筒上，并完成斜向支腿焊接，安裝圍堰C分塊對應陽頭的約束。

3.2 圍堰掛樁體系

由于圍堰C分塊重心與起吊點始終不一致，圍堰C分塊不能完全起吊垂直且組拼場海床面地質情況不同，圍堰自由下沉深度不盡相同。采用掛樁體系（如圖5所示）克服以上困難，在216#墩已完成鋼管樁上焊接牛腿，在圍堰內壁安裝反力座，形成掛樁體系。此體系可保證圍堰C分塊掛樁后，在自重作用下自動調整至垂直;所有圍堰分塊標高可控制一致，便于鎖口螺栓對位安裝。

3.3 圍堰運輸

圍堰加工完成后應在加工場進行組拼，經外觀尺寸、焊縫檢測、煤油滲透試驗及水密試驗均合格后，方可進行裝船。根據圍堰組拼順序及駁船規格，圍堰出海應按圖6及圖7所示進行裝船。運輸過程中，考慮風浪影響，應對運輸圍堰進行限位：在圍堰直條形A分塊、B分塊外側按照限位立柱，圓弧形C分塊利用圖8的運輸胎架進行限位，并利用木楔子抄死限位縫隙。圍堰與駁船面及圍堰之間用木方進行間隔，防止圍堰破壞。

圍堰進場后，參照圍堰出廠測量數據檢查圍堰尺寸、編號及圍堰鎖口保護情況。丈量圍堰A分塊、B分塊的實際寬度，組拼時調整C分塊間的間隙，用以保證直條形分塊順利插入合龍。

3.4 圍堰安裝前準備工作

（1）考慮圍堰組拼完成前不具備抗臺風能力，實時監控天氣情況，關注未來一周天氣情況，選擇適當天氣進行組拼施工。（2）圍堰鎖口接縫間隙為5mm，在圍堰鎖口內涂抹潤滑劑（黃油），降低鎖口摩擦力。（3）根據圍堰安裝順序，在圍堰C分塊頂部和圍堰A、B分塊底部設置臨時插入導向。（4）216#墩覆蓋層較深，整個圍堰是靠反力座直接掛在圍堰導向架上。起吊前，應在運輸駁船上安裝圍堰A、C分塊反力座，以減少組拼時間。考慮施工誤差，施工圍堰C分塊及A分塊反力座時，應將AK1與AK5反力座調高2cm（相對CK2與CK4反力座），將CK6與CK8反力座調高5cm（相對CK2與CK4反力座），反力座脫空處用鋼板抄墊。（5）圍堰分塊起吊前，安裝纜風繩、爬梯、頂部施工圍欄等輔助設置。（6）圍堰組拼前，將鎖口封堵砂袋提前安裝至鎖口內，間隔一段利用膠布固定。

3.5 圍堰安裝

第一，圍堰豎轉。利用卡環將鋼絲繩與圍堰分塊的內壁吊點聯結：大型吊船主鉤起吊上層兩個吊點，大型吊船副鉤起吊下層兩個吊點;運轉大型吊船，抬吊圍堰分塊脫離駁船一定高度，水平轉動將圍堰分塊置于空曠海域;大型吊船主鉤起鉤，副鉤落鉤，將圍堰分塊漸漸傾斜，直至完全豎直，完成豎轉工作。

第二，CK2安裝。圍堰CK2分塊豎轉后通過牽引纜風繩、大型吊船的吊機動作及大型吊船錨繩作用吊船移位，將CK2分塊安裝至掛樁體系上。CK2分塊為圍堰組拼起始分塊，拼裝精度應嚴格控制：利用千斤頂精調CK2分塊，平面位置控制在2mm以內、垂直度控制在1%以內，完成CK2分塊組拼。

第三，CK4安裝。用CK2分塊安裝相同方法，安裝CK4分塊。復測CK2分塊數據，以CK2分塊為基準調整CK4：平面位置不大于3mm，累計誤差與AK1實際寬度差值不大于3mm、垂直度控制在1%以內，并與CK2同向。焊接鋼板聯結圍堰導向架與反力座，臨時將CK2與CK4分塊固定。

第四，AK1安裝。AK1豎轉后，大型吊船起吊直至其底部高于CK2、CK4分塊臨時插入導向頂部1m左右，大型吊船的吊機動作及大型吊船錨繩作用吊船移位將AK1擺動至拼裝口頂端，利用纜風繩進行偏位控制，下放AK1并依靠插入導向將AK1陽頭鎖口插入CK2、CK4陰頭鎖口，繼續下放AK1至CK2、CK4標高，插打沖釘，安裝鎖口螺栓。

第五，CK8→BK3安裝及CK6→AK7安裝。安裝CK4和AK1的拼裝方法順序安裝CK8→BK3→CK6→AK7四個分塊。測量合攏段數據與BK5實際數據進行對比，誤差較大，對CK4、CK6進行調整。

第六，BK5合龍。施工過程中，兩邊CK4與CK6有相對誤差，選擇較寬的BK5分塊作為合龍段。按照AK1的施工方法安裝BK5合龍施工。利用千斤頂和對拉鋼絲繩調整兩邊CK4與CK6的相對位置，確保BK5順利合龍。合龍后，用特制電動扳手將所有螺栓全部緊固;退出頂部沖釘，更換螺栓并緊固;拆除圍堰導向架與反力座的臨時聯結;完成整個圍堰組拼工作。

圍堰組拼注意事項：（1）安裝過程中，嚴格控制各分塊與導向支架的相對位置、嚴格控制C分塊間距（與實際合攏分塊的寬度一致），確保圍堰分塊安裝誤差最小化，保證圍堰順利合攏。（2）圍堰分塊安裝完成后，第一時間安裝鎖口接縫沖釘（沖釘采用Φ50.1mm，Q345B材質）和鎖口連接螺栓，合龍前所有螺栓不應該進行緊固施工。（3）由于圍堰鎖口接縫間隙只有5mm，合攏BK5分塊時，為保證BK5順利地順著CK4與CK6鎖口下沉，CK4與CK6在水平方向有足夠的靈活度，所以在CK6與CK8反力座下放置Φ22圓鋼，給CK6與CK8水平方向一定的靈活度，只約束CK6與CK8的豎直方向。

3.6 圍堰下沉輔助措施

由于圍堰鎖口加工精度等原因，在圍堰安裝過程中，經常遇到圍堰下沉不到位，施工過程中采取以下措施：（1）在圍堰頂口及對應的導向支架上設置吊耳，Φ32mm鋼絲繩錨固于圍堰頂口吊耳上，通過底部錨固于導向支架吊耳上的25t單門開口滑車轉向，連接于大型吊船副鉤上。通過大型吊船吊鉤起升，帶動鋼絲繩，給圍堰提供一個豎直向下的力。此系統可以多次松緊鋼絲繩，反復沖擊鎖口障礙，用于克服圍堰下沉阻力。（2）利用大型吊船，在圍堰頂口逐級加載，提高圍堰自身重力，用以克服圍堰下沉阻力，達到圍堰下沉的目的。（3）如果圍堰下沉障礙力極大，且圍堰入鎖口8m以上，可考慮用振動錘輔助圍堰下沉。由于圍堰入鎖口8m，圍堰相對固定，可拆除大型吊船吊鉤，大型吊船吊鉤直接連接振動錘，將振動錘夾住圍堰壁板開始振動，直至圍堰下沉到位。

4 結語

無內支撐雙壁鎖口鋼套箱圍堰為全國首創，組拼施工技術在國內外無從借鑒。本文介紹了無內支撐雙壁鎖口鋼套箱圍堰組拼施工技術，通過港珠澳CB05標非通航孔橋實際施工檢驗，此施工技術實際效果顯著，為以后該類型圍堰組拼施工提供技術借鑒。

參考文獻

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[4] 港珠澳大橋主體工程橋梁DB02標段施工圖設計[S].

[5] 港珠澳CB05標非通航孔橋圍堰設計[S].

（責任編輯：秦遜玉）