海上懸索橋錨碇沉箱基礎(chǔ)施工方案

馬振民，梁磊磊

(中交二公局二公司，陜西 西安 710119)

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海上懸索橋錨碇沉箱基礎(chǔ)施工方案

馬振民，梁磊磊

(中交二公局二公司，陜西 西安 710119)

以大連南部濱海大道工程錨碇沉箱基礎(chǔ)施工為依據(jù)，闡述海上懸索橋錨碇沉箱基礎(chǔ)施工的主要施工工藝，為海上懸索橋錨碇基礎(chǔ)選型及施工提供新的思路。

海上；懸索橋；錨碇沉箱基礎(chǔ)；施工方案

1 工程簡介

大連南部濱海大道東起金沙灘東側(cè)的金銀山，向西跨越星海灣，在高新園區(qū)填海區(qū)登陸，全長約10.36 km。在經(jīng)過星海廣場時，線路垂直于廣場中軸線，并將主橋主跨中心設(shè)于廣場軸線上。線路距離星海廣場百年城雕1 000 m。主橋為雙塔三跨地錨式懸索橋，跨度布置為180+460+180=820 m。橋塔采用“門”式框架混凝土結(jié)構(gòu)，塔高112.31 m，由塔柱和上下橫梁組成。錨碇采用重力式沉箱基礎(chǔ)，沉箱尺寸為69 m×44 m×17 m，單個沉箱重約26 000 t，為國內(nèi)最大沉箱基礎(chǔ)。

錨碇基礎(chǔ)大沉箱設(shè)計尺寸為69 m×44 m×17 m，共150個艙格，其中底板厚1.0 m，外壁厚45 cm，隔墻厚30 cm，艙格尺寸為4.26 m×4.04 m，沉箱隔墻頂部下臥3.0 m，最外側(cè)艙格維持設(shè)計高度。本工程共需預(yù)制大沉箱2個，單個沉箱混凝土方量約10 400 m3，鋼筋用量約1 128.23 t，重約26 000 t。

錨碇沉箱底面尺寸為72.0 m×47.0 m(包括沉箱趾)，基床頂面每邊比沉箱底面尺寸超出3.0 m，為78.0 m×53.0 m，四周按1∶1坡比放坡至底面。根據(jù)設(shè)計要求，基床底部需開挖至強風(fēng)化巖面，同時基床厚度不得低于1.5 m。東側(cè)錨碇基床底標(biāo)高施工中由設(shè)計及地勘單位根據(jù)實際開挖土樣共同確定，基床厚度超過10 m；西側(cè)錨碇基床按設(shè)計要求厚度為1.5 m，實際地質(zhì)中局部區(qū)域存在溶洞及海溝，海溝處要求挖至強風(fēng)化巖層，然后用骨料填滿。

基床拋石變更為50～200 mm骨料，沉箱安裝后，采取升漿措施，以消除基床沉降量。

2 施工工藝

2.1 基槽開挖

利用GPS基準(zhǔn)站和GPS測量系統(tǒng)相對坐標(biāo)系以及測量控制軟件，對挖泥施工進行總體測量控制。東、西錨碇基礎(chǔ)基床沿橋梁縱橋向設(shè)置船地建立網(wǎng)格，在每個船地再次進行縱橫向分條形成小網(wǎng)格，小網(wǎng)格縱向為5 m，橫向為2 m，每個小網(wǎng)格就代表抓斗開口尺寸。把已經(jīng)分好網(wǎng)格的全部挖泥區(qū)位置圖連同開挖設(shè)計輪廓線輸入電腦，利用測量控制軟件控制，用于挖泥施工。其中西側(cè)分五個船地進行施工，東側(cè)分六個船地進行施工。

挖泥船縱向上由南向北，橫向上由西向東依次對每個單位施工區(qū)域進行挖泥施工。東西兩側(cè)同時施工，分別配備挖泥船和泥駁。挖泥采用“橫移挖寬，縱移挖長“的方法進行。

挖泥船移位一次的作業(yè)寬度為挖泥船自身的寬度；挖泥船每次前移長度即船的縱移寬度等于挖斗的一次向前開挖的長度。每一挖泥區(qū)開挖前，應(yīng)根據(jù)所挖基槽的寬度和挖泥船寬計算該基槽橫向幾次開挖。

深基槽、泥層厚部分需分層挖泥，以免泥土塌入已挖基槽。每層深度控制在2 m以內(nèi)，為控制好基槽底標(biāo)高和基槽平整度，最后一層挖泥需控制抓斗下落深度和巖層的硬度，其中深度不高于-16.5 m，巖層要到強風(fēng)化巖(承載力不小于1 000 kPa)，一直挖到挖不動為止。

2.2 基槽炸礁

(1)鉆孔：在船上確定的孔位處下鉆鉆孔。下鉆前用水砣或套管量測巖面標(biāo)高，根據(jù)水位與設(shè)計孔底標(biāo)高計算鉆孔深度，當(dāng)鉆孔深度達到要求時，吹清孔內(nèi)碎碴提鉆，用水砣測量套管內(nèi)的孔底標(biāo)高，如達到設(shè)計標(biāo)高進行裝藥。若出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象需再次下鉆使成孔達到要求的標(biāo)高。

(2)裝藥：當(dāng)成孔深度達到規(guī)定要求，按設(shè)計要求藥量進行連續(xù)裝藥。

(3)聯(lián)線起爆：根據(jù)不同距離控制最大齊爆藥量，視現(xiàn)場的施工情況，單排或多排起爆(放炮)一次。采用串聯(lián)法聯(lián)接，尾端接兩發(fā)電雷管引爆。在移船前應(yīng)仔細檢查聯(lián)線有無錯、漏接，確認無誤后將危險區(qū)內(nèi)的人員和船只撤至安全區(qū)，炸礁船撤出距爆區(qū)150 m外發(fā)出起爆信號起爆。

2.3 基底拋石

為了便于升漿，西錨碇基床拋填劃分為3個區(qū)域分別進行升漿，為防止漏漿，每個施工區(qū)域間采用鋪設(shè)雙層土工布作為施工隔斷，拋填順序由中間到兩邊，對于溶洞及海溝位置，先拋填骨料找平。將每個分區(qū)的分區(qū)的拋石范圍根據(jù)方駁甲板裝載石料長度尺寸再分成若干條狀區(qū)域，通常分條寬度小于方駁裝載石料長度4.0～6.0 m。

采用裝載有反鏟挖機的600 t自航式甲板駁施工。拖輪拖帶拋石方駁在定位方駁引導(dǎo)下駐位于指定拋石區(qū)域，定位方駁噸位不小于600 t。測深儀測出方駁舷外水深，反鏟挖掘機按指揮人員指引在方駁一側(cè)船舷外指定位置拋石，拋石指揮人員應(yīng)勤問水位，用水砣勤測水深，直到拋石頂標(biāo)高達到設(shè)計要求及規(guī)范規(guī)定為止。

本船位拋石達到設(shè)計要求頂標(biāo)高后，方駁向另一側(cè)移動，移船位置2.0 m，重新測量，繼續(xù)拋石施工。本條拋石完成后方駁移至下一分條，直至本施工區(qū)域全部完成。

基床驗收時測量船按規(guī)定的網(wǎng)格測量，測量間距5.0×2.0 m，測量水深與設(shè)計斷面校核后，確定局部需補拋的位置，由方駁加反鏟重新定位進行補拋，直至全部合格。根據(jù)經(jīng)驗西側(cè)錨碇基床預(yù)留5 cm沉降量。

2.4 基底整平

整平導(dǎo)軌用φ90鋼管加工而成，單根長度12 m。導(dǎo)軌沿碼頭軸線方向布設(shè)，整平時向?qū)к墐蓚?cè)各加寬0.5 m，共計整平寬度為48 m。據(jù)此寬度設(shè)計布設(shè)5排導(dǎo)軌，每排導(dǎo)軌間距為9.6 m。

整平刮道采用兩根槽鋼I12對扣而成，其長度12 m；并在刮道中間利用小浮鼓吊浮，以減小刮道撓度，同時起到標(biāo)志作用。潛水員按軌道頂面標(biāo)高，用刮道進行粗平。刮道粗平完畢后，進行整平導(dǎo)軌的復(fù)測工作，然后再進行一遍刮平、細平工作。

2.5 錨碇沉箱基礎(chǔ)托運安裝

在船塢注水前，利用纜繩將沉箱與船塢兩側(cè)系船柱連接，以限制沉箱橫向移動，防止沉箱碰撞塢墻。綜合考慮沉箱起浮跳躍高度(沉箱起浮過程中，由于沉箱與底胎之間存在粘結(jié)力，沉箱脫離底胎的一瞬間，可能會出現(xiàn)“跳躍”現(xiàn)象)及沉箱趾部與塢墻距離(10.5 m)，為防止沉箱起浮瞬間碰撞塢墻，帶纜時，纜繩不能繃緊，要保證有5 m左右的富余伸長量。

所有準(zhǔn)備工作完成后，分階段進行注水起浮作業(yè)，如表1所示。

表1 沉箱注水水位控制表

沉箱拖運采用“四點三拖+兩傍拖”形式，根據(jù)拖運沉箱需用拖帶力，配備主拖輪1艘，功率7 200 hp，最大拖帶力78.5 t；4艘輔助拖輪，每艘功率3 600 hp，最大拖帶力45 t，總拖帶力滿足拖運要求。

大沉箱拖運到現(xiàn)場之后，以預(yù)先安放好的小沉箱為依托，利用拖輪對大沉箱進行粗定位。粗定位完成后，通過600 t吊船上的卷揚機和拖輪配合對沉箱進行細定位，直到達到安裝要求為止，如圖1所示。

圖1 沉箱安裝方法示意圖

2.6 基床升漿

錨碇基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)需要平衡由主纜傳遞至錨碇的斜向力，故沉箱基礎(chǔ)與基床之間需要足夠的水平抗拉力。因錨碇基床的厚度和面積特別大，致使基床升漿總量很大，無法一次升漿完成，必須對基床進行隔斷分塊分次升漿。東錨碇基床采用預(yù)制空心方塊進行隔斷，隔斷豎向布置4道，使基床形成5個獨立的分塊單元，升漿時依次分別對各分塊進行升漿。

3 結(jié) 語

沉箱基礎(chǔ)作為重力式錨碇的一種新型結(jié)構(gòu)形式，能為跨海大橋或其他離岸較遠、水深較深的懸索橋錨碇結(jié)構(gòu)形式提供參考。錨碇結(jié)構(gòu)作為地錨式懸索橋的主要受力結(jié)構(gòu)部分，平衡主纜傳遞的拉力。主纜拉力主要由纜索系統(tǒng)、鋼桁架梁及橋面系、二期恒載以及營運期間作用在橋梁上部的動荷載。錨碇基礎(chǔ)為主纜力提供水平及豎向平衡力，另錨碇沉箱基礎(chǔ)重量巨大，故對基底有較強的要求。

[1] 重力式碼頭設(shè)計與施工規(guī)范[M].人民交通出版社，2009.

[2] 水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[M].水利電力出版社，1994.

[3] 朱漢華.航道疏浚中挖槽設(shè)計與工程計算[J].交通與計算機，2003.

2017-03-14

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1008-3383(2017)05-0143-02