通航河段卵石覆蓋層條件下橋梁主墩鋼圍堰施工

殷緒敏

（中交二航局第四工程有限公司，安徽蕪湖 241000）

1 工程概況

平南相思洲大橋（原名潯江特大橋）系荔浦至玉林高速公路上的一座特大橋，全長1668 米，包括北北岸引橋為4×25m+3×21.1m+3×25m 小箱梁橋+2×(4×40m)+3×40m T 梁橋， 南岸引橋為 3 ×40m 組合鋼板梁， 主橋40+170+450+170+40m 雙塔雙索面斜拉橋。其中南北主墩與北岸輔助墩均位于潯江中。14 號墩（南主墩）位于橋區航道內，承臺覆蓋層深度為13.5m～25.2m，河床底標高+16m，覆蓋層為板結致密的卵石層。承臺結構形式為端圓形結構，長54m，寬17m，承臺鋼圍堰采用雙層薄壁鋼圍堰結構設計，圍堰高16.3m，圍堰結構尺寸為17.1X54.1m。鋼圍堰采用分層分塊設計，圍堰共分為2 層，圍堰上下共分兩節，首節高10m，第二節高6.3m，第一節重約500t，第二節重275t，每層劃分為12 個節段進行制作，見圖1-2。

圖1 鋼圍堰平面布置圖（單位:mm）

圖2 鋼圍堰立面圖（單位:mm）

2 施工工藝流程以及質量要點

2.1 整體施工流程

本工程所使用的鋼圍堰，均由后場鋼結構加工廠分節、分塊進行制作，共24 塊，經過運輸后于現場組裝進行后續施工。現場完成鉆孔平臺拆除、清基作業，駁船調平、測量定位等準備工作后，開始進行鋼圍堰拼裝。拼裝完成后，進行氣密性實驗，檢測合格后進行吊裝入水。圍堰定位著床，達到指定位置后，澆筑封底混凝土，抽水，進行下一步施工，見圖3。

圖3 鋼圍堰總體施工工藝流程圖

2.2 施工工藝及質量控制要點

2.2.1 承臺清基

樁基平臺拆除后清基作業，由于相思洲大橋南主墩承臺范圍覆蓋層為板結卵石層，在使用一般清基船舶機械未能達到理想狀態的條件下，最終采用旋挖鉆進行清基作業。為此項目在此基礎上利用鋼護筒設計專用的活動支架保障旋挖鉆的全覆蓋施工。

承臺清基采用分層作業，每層作業厚度1～1.5m，層臺作業共分為4 層進行施工，作業標高由+16m 清至+11.7m。層間作業順序由上游至下游，由江側到岸側，盡量減小水流對作業的影響，部分旋挖鉆未能到達區域，利用清基船舶進行清除。承臺范圍清基標高至+11.7m 后，使用超聲波探測儀對承臺范圍內底部標高進行測量，對鋼圍堰底部區域進行整平，保證河床面高差不大于10cm，見圖4。

圖4 現場實施圖

2.2.2 圍堰制作

因為考慮運輸能力，本工程的鋼圍堰分12節進行加工運輸。在原材料進廠時，需要對原材料的相關文件進行檢查，如檢驗報告，合格證等質量證明文件在制作過程中，為了減少焊接變形，優先采用CO2氣體保護焊，采用合理的焊接順序，進行焊接作業。焊接后，需要對鋼圍堰各單元塊拼接時采用等強度焊縫連接，所有拼接焊縫均為連續滿焊、并達到《鋼結構工程施工質量驗收規范》中規定的二級焊縫標準。鋼圍堰制作完需做滲水實驗。并且對其幾何尺寸進行嚴格的控制，總體技術指標如表1。

表1 分段尺寸質量控制標準

2.3 鋼圍堰在浮動平臺上的拼裝施工

相思洲大橋橋區兩岸地形標高為+36m 以上，施工期間最大施工水位約為+24m，岸坡條件較差，附近無大型船舶制造廠。由于每年6、7 月份為橋區洪水季節為此項目鋼圍堰采用在浮動平臺上拼裝的施工工藝以期減少鋼圍堰施工時間，確保順利度汛。

此過程中須進行兩項重點準備工作，分別是浮動平臺的固定和鋼圍堰的拼裝。

2.3.1 拼裝平臺準備

鋼圍堰拼裝采用2 條200t 級平板駁船作為浮動平臺，為保證平臺的穩固，項目在2 條駁船進場后，首先在岸邊向駁船密封艙內注水，使兩條駁船頂面調平。再調平駁船后，利用HN588X300 和HN900X300 型鋼進行船舶固定，形成穩固的拼裝場地。2 條駁船連接穩定后提供出28x58m 的平整施工場地。為保證鋼圍堰的順利拼裝，在平臺上放置1 臺50t 汽車吊用于施工配合，圍堰拼裝過程中使用1 臺180t 浮吊作為主要起重設備。

2.3.2 鋼圍堰拼裝

鋼圍堰拼裝前，在平臺上進行拼裝點位放線，按照每直線段分塊3 個控制點，圓弧段不少于4 個控制點的原則進行放線，并在控制點位焊接定位擋塊。

首先進行端頭圓弧段拼裝，完成端頭圓弧段拼裝后由岸側向江側進行拼裝，拼裝順序為2→8→3→7→1→9→4→6→12→10→5→11，拼裝過程中使用手搖千斤頂和手拉葫蘆進行節段位置調節，壁體位置調整好后為保證施工安全使用型鋼將圍堰壁體與平板駁相連。相鄰壁體拼裝完成后將壁體間匹配件進行臨時連接，待首節鋼圍堰拼裝完成，對圍堰進行整體調整，保證鋼圍堰錯臺和整體結構無變形，拼縫處無應力，見圖5。

圖5 首節圍堰拼裝順序示意圖

鋼圍堰壁體拼裝焊接完畢后，在下水之前應進行水密性試驗，以確保鋼圍堰的水密性。水密性試驗使用用煤油滲透試驗，其具體步驟是：首先將調制好的石灰漿刷在內、外壁板外側或隔艙板一側的焊縫處；待干燥后，在內、外壁壁板的內側隔艙板另一側焊縫處涂上煤油，十分鐘后檢查涂刷的石灰處是否有油漬，油漬處則為漏點，用氣刨清除后補焊，補焊處應重新做水密性試驗。

2.4 鋼圍堰下沉及定位

2.4.1 圍堰起吊

由于橋區受下游通航凈高限制，且全國范圍內僅1 臺660t拼裝式浮吊可進入橋區作業，在施工期間該船舶正處于其他工地租賃期，為此項目選用2 臺400t 浮吊進行抬吊拼裝。

由于兩臺浮吊各有2 個主鉤，主鉤間距為2.5m，由于鋼護筒頂標高為+30m，400t 浮吊起吊高度不足以滿足鋼圍堰兩點鋼絲繩共同掛在單個主鉤上的條件，施工過程中選擇四個吊點選用不同鋼絲繩掛在不同主鉤的起吊方式。由于浮吊主鉤水平間距2.5m 的影響受水平分力的影響兩臺浮吊起吊過程存在一個較大的旋轉力矩，根據左右主鉤掛設吊點的不同而對浮吊產生一個不同的運動趨勢，見圖6。

圖6 浮吊抬吊示意圖

為避免該力矩對圍堰的不利影響，掛鉤方式僅可選用上下游對稱掛鉤，使上下游力矩在圍堰內平衡。為防止浮吊移動，在兩臺浮吊中間停靠一艘拋錨艇，并將兩臺浮吊使用纜索鎖死，最終可避免浮吊間的相對移動。

圍堰掛鉤后，緩慢起鉤待鋼絲繩處于繃直狀態后檢查圍堰和平板駁船連接點，確保所有固定點已完全割除，同時再次檢查臨時錨固桿件和作業平臺，對其進行拆除或固定。緩慢起鉤，圍堰脫離駁船后，駁船上浮約為25cm，主鉤起高30cm，使圍堰剛好脫離駁船，在觀察半小時無異常現象后起高1.2m，平板駁船解除纜繩，平板駁船后退至下游。緩慢將鋼圍堰底部提升至超出護筒頂標高，浮吊前進至圍堰中心大致對準承臺中心，緩慢下放鋼圍堰，利用浮吊調整鋼圍堰位置，保證圍堰套入護筒群內。鋼圍堰下放過程中緩慢放松纜繩，待鋼圍堰入水自浮后解除圍堰吊裝鋼絲繩。

入水自浮后，為增強刃腳剛度，需向鋼圍堰艙內澆砼C25砼，澆筑高度為2m，之后利用浮吊和履帶吊進行第二層圍堰拼裝。

2.4.2 鋼圍堰定位

鋼圍堰下放過程中利用設置在圍堰壁內側與鋼護筒之間的雙層導向裝置進行圍堰下放過程中的定位與調整。導向裝置根據受力特點結構形式稍有不同。

第一層導向裝置焊接在圍堰壁板內側，通過加勁板與圍堰隔板相連，導向與護筒接觸面為φ426×6mm 圓鋼管（施工前向管內灌注混凝土），第二層導向裝置焊接在鋼護筒上，具體結構如圖7。

圖7 圍堰導向裝置平面布置示意圖

鋼圍堰著床后，將鋼圍堰注水至設計高度，并按設計要求鋪設鋼平臺，進行鋼圍堰沉降觀測。當鋼圍堰連續2天不發生位移和沉降時，將護筒頂導向裝置臨時焊死進行后續施工。

2.5 封底混凝土澆筑

圍堰下放完畢，使用袋裝砂石混凝土進行封堵。封堵沙袋采用小袋塞縫大袋壓腳的方式，以確保圍堰封底混凝土澆筑過程中不發生漏漿或者出現由于混凝土側壓力將封堵沙袋擠走的情況。

封底采用“集中供料、滿布導管、逐根開灌、及時補料”的施工工藝。14號墩封底厚度3.5m，單個承臺封底混凝土共計2522m3。在澆筑前需要進行封底平臺搭設，封底平臺主要由貝雷梁、工字鋼、平臺木板及欄桿組成，混凝土澆筑點之間使用56a 型鋼連接兩相鄰鋼護筒，使用25a（14a）工鋼制作澆筑點導管卡板，或直接在型鋼中心處開孔。

封底混凝土澆筑過程中澆筑順序由上游向下游推進，施工中首先向集料斗內打滿混凝土，導管、料斗準備完畢后關閉其余方向料斗閘門，打開相應位置料斗閘門，以混凝土最大出料速度進行首封澆筑，首封澆筑須連續并嚴格控制放料速度。封底混凝土澆筑至設計方量時，測量人員對每個護筒四周的混凝土面和圍堰壁體邊的混凝土面進行密集測量，若出現混凝土表面較低時須再次進行澆筑，混凝土澆筑點高出設計標高時使用振搗棒振搗。并在下游設置泥沙泵抽取封底過程中多余的浮漿，確保封底混凝土質量。

3 結論

本文詳細介紹了位于相思洲大橋位于航道內主墩鋼圍堰施工工藝，重點對如何實現板結卵石層清基和雙浮吊抬吊鋼圍堰施工進行了介紹，為后續類似工程的施工提供了借鑒。