異形無底雙壁鋼圍堰施工工藝

袁 煒

（四川公路橋梁建設集團有限公司，四川 成都 617007）

隨著經濟的發(fā)展，跨江河水域橋梁建設日益增多，而水中基礎是橋梁建設的關鍵和難題。水下基礎是跨大江大河橋梁基礎的常規(guī)形式，基礎的質量對橋梁起到決定性作用。雙壁鋼圍堰對基礎施工過程及基礎質量起到至關重要的作用，常規(guī)雙壁鋼圍堰下放完成后需澆筑封底混凝土止水，根據白沙長江大橋實際情況，雙壁鋼圍堰異形地形下放完成后無需澆筑封底混凝土，這種全新的施工工法保證水中基礎施工質量及安全，促進我國大型橋梁在高山河谷水域的建設發(fā)展。

1 白沙長江大橋4#主墩雙壁鋼圍堰工程概況

四川省瀘州市白沙長江大橋設計為雙塔獨柱中央平行索面斜拉橋，主跨520 m，梁寬30.5 m，兩個主墩均為水中基礎，樁基直徑為2.8 m，護筒直徑3.1 m，樁長41 m，常水位水深9.0~12.0 m；承臺嵌入巖層4~9 m，位于斜坡裸巖上，處于主航道旁。該橋位于長江上游合江段，水上大型設備無法到達。四川公路橋梁建設集團有限公司在該橋水中鋼圍堰施工中，通過采取現(xiàn)場分節(jié)段加工，利用水上鋼棧橋運輸，浮吊起吊安裝，利用鋼護筒拼裝牛腿和下放系統(tǒng)，完成雙壁鋼圍堰的精度定位安裝施工。瀘州白沙長江大橋異形無底雙壁鋼圍堰的施工實踐證明該種施工工藝安全可靠，并取得了較大的經濟效益及社會效益。

2 異形無底雙壁鋼圍堰施工工藝原理

采用鋼護筒牛腿支撐拼裝下放施工方法，鋼圍堰分片分節(jié)段在支撐牛腿上拼裝焊接完成，在接長護筒及輔助樁上設置圍堰吊點，其吊點采用連續(xù)千斤頂施工。整體拼裝完成后，利用鋼絞線起吊鋼圍堰，割除支撐牛腿，下放鋼圍堰入水，精確調整鋼圍堰平面坐標及豎直度，直至鋼圍堰著床。圍堰著床前采用空氣吸泥機進行吸泥清淤。鋼圍堰著床后，采用水下拍攝配合潛水工水下檢查，準確把握圍堰著床情況，根據水下檢查結果繪制圍堰底部支墊圖，將圍堰調平并支墊完成后，內外堆碼砂袋噸袋，采用導管分倉澆筑夾壁混凝土。再在圍堰夾壁同步施工錨固樁和鉆孔注漿，保證圍堰的整體止水性。

3 異形無底雙壁鋼圍堰施工工藝流程及操作要點

3.1 工藝流程

施工工藝流程如圖1所示

圖1 鋼圍堰施工流程圖

3.2 操作要點

3.2.1 鋼圍堰安裝

（1）型鋼牛腿安裝。為精確控制鋼護筒牛腿設置高度，項目經理部組織測量人員對施工區(qū)域水下地形進行復測，并與地勘報告測量結論對比，確定圍堰首節(jié)段具體結構形式，依據首節(jié)段鋼圍堰展開圖高度決定型鋼牛腿在鋼護筒上的高程，鋼圍堰型鋼牛腿采用2I56b，共設置12組，通過測量精確定位高程，焊接在鋼護筒上。

圖2 鋼圍堰環(huán)塊分塊形式

根據施工區(qū)域水位變化，牛腿高程可根據長江水位的高程變化進行實時調整。根據施工實時水位，由河岸高段開始焊接牛腿，依次完成支撐牛腿的施工。為滿足首節(jié)鋼圍堰定位以及下放精度，在堰內6個位置布置導向裝置。

（2）鋼圍堰支撐牛腿測量。鋼圍堰支撐牛腿設置在鋼護筒上，根據鋼圍堰定位控制精度要求，采用GPS/RTK動態(tài)測量方法放樣，全站儀坐標法復核。在鋼護筒頂面按設計坐標放出支撐牛腿安裝控制點，用全站儀精確測量放樣點高程，利用鋼尺將高程從鋼護筒頂向下傳遞至支撐牛腿底設計標高處，并用水平尺在鋼護筒上畫一水平線，再利用錘球將鋼護筒頂軸線引至支撐牛腿底設計位置。

（3）鋼圍堰分塊吊裝。依據鋼護筒牛腿設置形式，將首節(jié)鋼圍堰環(huán)向分為12個環(huán)塊，對于河心側7個環(huán)塊再分為上下兩層，單塊重量最大為27.85 t。

（4）圍堰吊裝焊接順序。因受水位影響，首節(jié)段鋼圍堰拼裝時，先拼裝河岸側，再拼裝河心側，安裝采用50 t全旋轉浮吊及90 t履帶吊吊裝作業(yè)。

采用浮吊吊裝第一環(huán)塊鋼圍堰節(jié)段放置于鋼護筒牛腿上，用型鋼固定圍堰塊件，在鋼圍堰頂口使用手動葫蘆依靠鋼護筒平臺調節(jié)節(jié)段偏位，對稱拼接第二環(huán)塊圍堰并固定；順序循環(huán)拼接完成首節(jié)段鋼圍堰。

（5）鋼圍堰節(jié)段接高安裝。鋼圍堰標準段豎向只有1個節(jié)段，節(jié)段分為12個環(huán)塊，采用浮吊進行分塊對稱安裝鋼圍堰。

鋼圍堰環(huán)塊安裝順序：1#、7#→2#、8#→3#、9#→4#、10#→5#、11#→6#、12#。

（6）鋼圍堰整節(jié)段焊接完成進行檢查。單個節(jié)段鋼圍堰焊接完成后必須進行100%的煤油滲漏試驗檢測，確保鋼圍堰的水密性，以及按規(guī)范及相關要求進行壁板、環(huán)板、豎肋、平撐等的焊接檢查、檢測。對檢測不合格部位進行刨平重焊。檢查合格后方可進行下一步接高工作。

（7）鋼圍堰整體下放。順序安裝焊接完成鋼圍堰環(huán)塊后，在接長鋼護筒上布置起吊分配梁，使用連續(xù)作用千斤頂配合普通鋼絞線起吊首節(jié)鋼圍堰，人工割除支撐牛腿，千斤頂回油下放鋼圍堰入水。圍堰著床前，采用吸泥泵對河床進行多次清理，以保證圍堰與河床間的連接性。

鋼圍堰總體重量為620 t，采用6個吊點進行下放，河心側3個吊點每個吊點承受168 t，考慮1.5安全系數(shù)，每個吊點設計吊重為250 t，河岸側3個吊點每個吊點承受82 t，考慮1.5的安全系數(shù)，每個吊點設計吊重為123 t。

在鋼護筒平臺上布置起吊分配梁，其上配置6臺千斤頂，2臺油泵，每臺油泵控制3個吊點，共設置6個吊點，配置200T連續(xù)千斤頂。吊點按設計布置在圍堰內側，以便鋼圍堰接高和臨時應急提升。圍堰下放采用只能監(jiān)控系統(tǒng)對圍堰進行實時監(jiān)控。

圖3 鋼圍堰下放總體布置圖

（8）鋼圍堰起吊施工。當鋼圍堰整體焊接完成后，通過連續(xù)作用千斤頂先將鋼圍堰提升5~10 cm高度，然后割除型鋼牛腿，緩慢下放鋼圍堰。起吊前，詳細檢查各吊點布置系統(tǒng)，保證起吊系統(tǒng)的安全。

（9）鋼圍堰下放入水導向。為保證鋼圍堰在下放過程中的整體穩(wěn)定及克服上游水流力對鋼圍堰的作用力，在1#、4#、6#、14#、16#、19#共6根鋼護筒上設置6組導向裝置，導向裝置采用25b工字鋼作為導向架，整體焊接在鋼護筒上，局部采用環(huán)板加強，導向架長11 m，寬2 m。為防止鋼圍堰在水流的作用下發(fā)生旋轉，在每個導向架兩側鋼圍堰內壁板上焊接2個工字鋼+圓弧板作為限位裝置，同時導向架頂部增加圓弧板，防止下放過程中，頂部將鋼圍堰內壁板造成破壞。

（10）鋼圍堰下放過程精度控制。由于圍堰存在高低刃腳，整個圍堰為大偏心受力構件，下放過程中應著重控制其平衡下放，各點同步精度需在5 mm以內，在下放過程中安排專職測量人員在6個吊點處進行水平高程測量，確保整個鋼圍堰平面高程誤差不超過±5 cm。

（11）鋼圍堰糾偏。鋼圍堰下放過程中，若產生偏移，則需要采取糾偏措施。擬在鋼圍堰內側焊接4個吊點，用于錨固鋼繩，再在鋼護筒下層橫聯(lián)上安裝導向裝置，使鋼繩轉向至上層平臺卷揚機處。當鋼圍堰發(fā)生偏轉時，立即停止下放，啟動卷揚機，調整鋼圍堰的豎直度，防止偏轉繼續(xù)產生。

3.2.2 鋼圍堰下放工藝總結

（1）利用智能千斤頂同步下放系統(tǒng)，減少人工操作，增加安全系數(shù)從而保證了圍堰下放過程中各項參數(shù)控制及精確度。

（2）利用遠程控制監(jiān)控系統(tǒng)，減少指揮人員及操作人員，從而達到指揮口令明確，有效加以安全控制和得以糾偏。

（3）利用高精度的測量儀器（測量機器人）對圍堰下放過程進行監(jiān)控量測，保證了圍堰下放高程及平面位置得到有效控制。

（4）牛腿拼裝采用整體制作，整體吊裝，整體拼裝從而減少牛腿安裝時間，提高吊點利用率。

3.2.3 施工工藝工法改進措施及建議

（1）對現(xiàn)場量測數(shù)據及時進行處理、歸集、反饋，及時對方案進行修正和糾偏。

（2）吊點H900型鋼端頭、錨點中心、千斤頂中心與鋼圍堰距離太近，導致下放時互相抵觸；型鋼端頭安裝時應保證與內壁20~30 cm的間距，錨點中心在設計時就應該與內壁保持30 cm以上的距離。

（3）錨點加工可以采用數(shù)控切割及焊接等精加工措施，穿索孔洞應打磨圓滑，以防下放過程中損傷鋼絞線；錨點、吊點加固方案應提前敲定，避免現(xiàn)場臨時趕工和返工。