橋梁節(jié)段式防撞欄施工技術(shù)研究

劉惠平

（交通運輸部廣州打撈局，廣東 廣州 510260）

橋梁建設已成為城市化進程中不可或缺的組成部分。然而，由于航道交通事故的發(fā)生風險[1]，橋梁的防撞措施成為確保交通安全的關(guān)鍵措施之一[2]。在橋梁工程中，防撞欄作為一種有效的防護手段，得到了廣泛的應用和研究[3]。

傳統(tǒng)的防撞欄施工方式存在一些問題[4]，例如施工周期長、施工質(zhì)量難以保證以及對交通的影響等。鮮[5]采用外包式護欄底座設計，假縫、砼澆筑等工藝研究，有效避免了傳統(tǒng)橋梁防撞護欄底座質(zhì)量通病；黃[6]提出了一套橋梁混凝土護欄模板整體移動施工工藝，以解決在山區(qū)防撞欄施工中原有工藝存在投入勞動力多，進度慢等問題；水上橋梁防撞欄的施工存在施工環(huán)境復雜，影響正常通航等問題。基于上述問題，本文提出了一種全新的橋梁節(jié)段式防撞欄施工技術(shù)。

節(jié)段式防撞欄施工技術(shù)采用預制構(gòu)件的方式進行施工，通過將各個構(gòu)件連接在一起形成完整的防撞欄，從而實現(xiàn)了施工的快速、高效和質(zhì)量可控。

1 工程簡介

1.1 工程概況

獵德大橋北起天河東路，上跨廣州珠江前航道，南至江海大道；線路全長4.3 千米，主橋全長480 米；獵德大橋主橋跨徑組合為（47+219+167+47）m，橋軸線與航道基本正交，單孔雙向通航；由于獵德大橋未設防撞設施，新設橋梁防撞主動預警系統(tǒng)及消能柔性防撞設施。

1.2 工程難點

獵德大橋通行車輛多，交通導行壓力大，協(xié)調(diào)工作任務重，且在施工期處于通航運營狀態(tài)，施工時間需要考慮對交通的影響，需要在較短的時間內(nèi)完成施工任務，設備吊裝施工安全風險大以及受臺風和洪水期等災害天氣影響大，施工作業(yè)安全風險大。

2 工藝原理

防撞裝置在工廠加工制作完成，經(jīng)過預拼裝合格后，將防撞材料運輸至施工現(xiàn)場，進行材料驗收。在橋岸將防撞設施單個節(jié)段組成為1/2 大節(jié)段（以下均稱為大節(jié)段）后，將其用浮吊船和汽車吊相互配合吊入河流中，通過水泵向艙室內(nèi)部注入壓載水進行調(diào)平，讓大節(jié)段處于自浮式穩(wěn)定狀態(tài)。利用浮吊船定位，使得大節(jié)段其“凹”形中線與橋墩中軸線對齊，利用拖輪定位+頂推靠近的方式使大節(jié)段移至橋墩。兩大節(jié)段精準定位后，進行整體拼裝，形成完整封閉的自浮式復合材料防撞設施系統(tǒng)。

獵德大橋需考慮船撞的橋墩為 7#、8#橋墩。在7#、8#橋墩設置浮動式 D200 鋼覆復合材料防撞設施。浮動式鋼覆復合材料防撞設施現(xiàn)場通過法蘭連接把節(jié)段安裝在橋墩四周，防撞設施不與橋墩直接連接，減少了施工作業(yè)成本。由于使用了內(nèi)法蘭螺栓連接，當防撞設施需要更換時，只需擰開螺栓進行更換即可。7#、8#橋墩防撞設施安裝立面圖如下：

圖1 7#、8#橋墩防撞設施安裝立面圖

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

3.1.1 主動預警系統(tǒng)施工工藝流程

獵德大橋防撞主動預警系統(tǒng)施工工藝流程為：工程實施準備→現(xiàn)場測量放樣→施工現(xiàn)場圍蔽→承載平臺施工→管線槽基礎(chǔ)施工→設備支架及配電與網(wǎng)絡到位→AIS/VHF/CCTV/雷達/水位監(jiān)測等主體設備安裝→系統(tǒng)調(diào)試/上線及試運行階段/項目驗收并轉(zhuǎn)入運維階段

3.1.2 防撞設施施工工藝流程

防撞設施主要施工工序為：鋼覆材料生產(chǎn)加工→運輸→試拼裝→零件加工→節(jié)段拼裝→浮運就位→緊缺安裝→施工檢查和驗收。

3.2 工藝操作要點

3.2.1 主動預警裝置安裝工程技術(shù)措施

于道路路肩外，主通航孔上方選點安裝橋梁防撞預警系統(tǒng)設備小型承載平臺，平臺內(nèi)布置雷達和視頻監(jiān)控設備，外側(cè)固定通訊天線，平臺為防盜設計，自帶防盜箱蓋與防盜網(wǎng)。

3.2.2 防撞裝置加工制作及運輸

鋼結(jié)構(gòu)加工防撞設施鋼結(jié)構(gòu)采用鋼材，主要施工工序為：材質(zhì)復驗→放樣→下料→零件加工→板梁單元制作→鋼結(jié)構(gòu)胎架制作→分段制作與組拼→裝置預拼完成后，需對焊縫進行焊接檢查。

3.2.3 防撞裝置水密性試驗

本設施制作生產(chǎn)采用焊接工藝規(guī)程，水密艙在進場前必須按照設計要求進行水密性試驗。為滿足現(xiàn)場條件和工期要求，采用煤油滲透試驗方式檢查焊縫抗?jié)B性。試驗前，需清潔箱體表面和焊縫，對采用煤油滲透試驗的箱體表面需要刷一層石灰漿以便觀察。試驗中如發(fā)現(xiàn)水流或滲水（滲油）現(xiàn)象，需進行修補并重新試驗。

3.2.4 防撞裝置節(jié)段試拼裝

安裝施工前，先進行橋墩的實際外形尺寸差的測量，并作為后續(xù)施工準備依據(jù)。預先在橋位附近碼頭水域?qū)⒎雷苍O施單個節(jié)段通過螺栓連接進行拼裝，組裝出半個防撞設施，以便對接成整個防撞設施。單個節(jié)段重量為0.5～2 噸，采用50 噸汽車吊裝，中部分段有3個吊點，尾部分段有6 個吊點，人工配合多個吊點進行拼裝。其中將中部一、四節(jié)段和尾部節(jié)段拼接成一個大節(jié)段，中部二、三節(jié)段和首部節(jié)段拼接成另一個大節(jié)段，兩個單元體的相對位移盡量控制在“0”，確保鎖口順利銜接，最后將螺栓插入螺。

圖2 大節(jié)段拼裝示意圖

3.2.5 節(jié)段吊裝入水

各個大節(jié)段拼接完成后，大節(jié)段重量為6 噸，采用80 噸浮吊吊裝，浮吊作為現(xiàn)場工作船，人工配合多吊點進行下放，為保證每根鋼絲繩均勻受力，起吊鋼絲繩下端用夾子連接，以便調(diào)整其長度。起吊鋼絲繩調(diào)整好后，浮吊將其整體吊起。大節(jié)段入水調(diào)平后重量控制在10 噸以內(nèi)。新型混雜纖維自浮式船撞防護裝置將在浮力的作用下漂浮在水面，此時處于非均勻吃水狀態(tài)。

3.2.6 大節(jié)段調(diào)平及浮運就位

（1）大節(jié)段調(diào)平。大節(jié)段水中調(diào)平采用水泵向浮箱內(nèi)部注入壓載進行調(diào)平，注水期間需精準測量，嚴格控制防撞設施的垂直度。調(diào)整大節(jié)段的吃水和大節(jié)段縱、橫向的平穩(wěn)及安全的穩(wěn)心高度，平整度不大于3 毫米。注入壓載時，需注意量不能過多，注入的壓載水體積不能多于艙室內(nèi)部空間的2/3。注入壓載調(diào)平后處于吃水平衡狀態(tài)，防撞主體吃水深度控制在0.5～1.2 米以內(nèi)。

（2）浮運就位。大節(jié)段托運至橋墩處把浮吊船開到橋墩上游船和橋墩中軸線一致，沿橋墩左前方兩邊45 度方向拋20 米錨鏈，尾部沿后方兩邊30 度拋40 米錨鏈；用浮吊船吊起防撞主體至橋墩正前方位置，使其“凹”形中線與橋墩中軸線對齊。

浮吊船移走，達到下一浮體安裝地點。用兩輛拖輪分別固定防撞設施上、下側(cè)，防撞主體正面用頂推船頂推靠進，兩側(cè)用拖船進行輔助拖拉定位，在拖輪拖動時，兩艘拖輪速度和方向需一致，保證防撞設施的平衡性，如圖所示。

圖3 拖輪拖動防撞設施示意圖

3.2.7 防撞裝置精確定位拼裝

大節(jié)段定位拼裝前需觀察水面情況，若出現(xiàn)大風天氣、水面波浪過大、流速過大時，需停止施工。水位需比水中承臺頂標高高出3 米，將防撞設施大節(jié)段圍繞橋墩固定，并進行另一大節(jié)段的拼裝、入水及定位，調(diào)節(jié)兩大節(jié)段整體平衡，將之實現(xiàn)對接。

4 結(jié)論

（1）節(jié)段式裝配防撞欄連接形式可以保證構(gòu)件的可靠連接，進而滿足設計的要求；

（2）采用節(jié)段式裝配防撞欄具有實施性強的優(yōu)點。這種裝配方式不僅能夠確保施工的質(zhì)量和安全，還可以加快施工進度；

（3）節(jié)段式裝配在后續(xù)維修方面具有顯著的優(yōu)勢，可以根據(jù)需要調(diào)整和拆卸，因其無需復雜的工序，有助于節(jié)約工期和施工成本，從而顯著提高經(jīng)濟效益；

（4）節(jié)段式防撞欄采用工廠產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的標準化工藝，包括生產(chǎn)、安裝、下水等環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的水上防撞欄裝配施工；

（5）本主動預警系統(tǒng)能夠全自動地、全天候、全天時地對可能會與橋梁發(fā)生碰撞的船舶進行聲光告警。通過有效地減少船舶與橋梁碰撞事故的發(fā)生，保護橋梁和船舶的安全并提高整體穩(wěn)定性。