龍山大橋雙壁鋼圍堰施工技術(shù)探析

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摘要:圍堰施工是橋梁建設(shè)過程中的重要環(huán)節(jié)，圍堰制造與施工過程極為繁雜，因此需要科學(xué)的制造與施工方案，以龍山大橋為例，從總體方案、節(jié)段劃分、施工要點(diǎn)等方面，詳細(xì)闡述了雙壁鋼圍堰的預(yù)制、拼裝及施工關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞:雙壁鋼圍堰;施工方案;龍山大橋

1工程概況

龍山大橋位于丹江口水庫漢江干流之上，大橋全長829．0m，橋面寬24．5m。主橋?yàn)?跨預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁－剛構(gòu)組合體系，跨徑組成為(5×30)m+(75+4×130+75)m。

2雙壁鋼圍堰基本構(gòu)造

雙壁鋼圍堰主要由底板和側(cè)板兩大部分組成。底板鋼吊箱底板分塊在加工廠內(nèi)制作，面板采用10mm鋼板，縱橫向肋板采用∠100×10的等邊角鋼。由于底板上在樁基鋼護(hù)筒和現(xiàn)狀承臺(tái)位置處均設(shè)有開孔，底板的面板須在精確測(cè)量鋼護(hù)筒及承臺(tái)位置的基礎(chǔ)上，根據(jù)護(hù)筒和承臺(tái)的實(shí)際位置情況對(duì)設(shè)計(jì)的開孔位置和開孔大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以便懸吊、封堵和承擔(dān)封底混凝土的壓力。側(cè)壁面板采用10mm鋼板，側(cè)壁豎向加勁肋采用∠100×10的等邊角鋼，布置間距不大于500mm，側(cè)壁的水平環(huán)板采用板厚20mm鋼板，布置間距1．6m～1．8m，局部加強(qiáng)處理，側(cè)壁水平支撐桁:斜桿采用∠100×10等邊角鋼，局部采用2根∠100×10，局部須加強(qiáng)處理，側(cè)模豎向分為三節(jié)，分別為8m，8m，5m。

3雙壁鋼圍堰預(yù)制、拼裝工藝

3．1總體方案

根據(jù)本橋鋼圍堰工程特點(diǎn)，圍堰總體采用板單元制作，分段組裝完成。7號(hào)墩～9號(hào)墩采用圍堰節(jié)段分兩半整體岸上匹配制作完成后對(duì)鋼圍堰做密閉性試驗(yàn)→氣囊下水→水中浮運(yùn)→底節(jié)段兩半套合焊接→底節(jié)段下沉→頂節(jié)段兩半套合→底節(jié)段上浮→頂節(jié)段兩半套合焊接。6號(hào)墩與10號(hào)墩采用內(nèi)場(chǎng)制作平面立體單元，墩位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拼裝［1－2］。

3．2節(jié)段劃分

內(nèi)場(chǎng)制作的制造板單元件長度為底節(jié)段最長不超過16m，寬度控制在3．5m以內(nèi)，板單元制作分:壁板單元制作、水平隔板單元制作、鉛垂隔板單元制作。分段制造:將壁板單元、水平隔板單元、鉛垂隔板單元組拼成立體分段，分段長度16m，寬度3．5m以內(nèi)，最大節(jié)段重量約22t。節(jié)段劃分示意圖見圖1。

3．3內(nèi)場(chǎng)制造流程

內(nèi)外壁單元件壁板制造主要工序?yàn)?下料→胎架制作→拼板→校平上胎架定位→劃線裝配球扁鋼加勁→胎架上焊接焊→無損檢測(cè)→標(biāo)記標(biāo)識(shí)。中隔板單元件制造主要工序?yàn)?下料→劃線裝配→胎架上焊接焊→無損檢測(cè)→標(biāo)記標(biāo)識(shí)。然后進(jìn)行小節(jié)段拼裝及焊接，為了保證鋼圍堰產(chǎn)品的焊接質(zhì)量，在制造過程中均嚴(yán)格執(zhí)行焊接工藝的要求，在焊接完成后應(yīng)進(jìn)行焊縫檢測(cè)，如發(fā)現(xiàn)焊縫缺損，應(yīng)及時(shí)采取修復(fù)措施。

4雙壁鋼圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)

4．1總體方案

6號(hào)墩～10號(hào)墩采用雙壁鋼套箱進(jìn)行承臺(tái)結(jié)構(gòu)的施工，其中6號(hào)墩和10號(hào)墩采用先樁基后圍堰的施工順序，先搭設(shè)棧橋和施工平臺(tái)進(jìn)行樁基的施工方法，再在現(xiàn)墩位進(jìn)行雙壁鋼套箱拼裝下放澆筑封底混凝土，最后施工承臺(tái)。而7號(hào)墩～9號(hào)墩采用先圍堰后樁基的施工順序，先在拼裝碼頭進(jìn)行拼裝，后采用氣囊進(jìn)行下水，再浮運(yùn)至墩位進(jìn)行拋錨定位，下沉到位后再進(jìn)行樁基施工［3－4］。7號(hào)墩～9號(hào)墩雙壁鋼套箱浮運(yùn)到墩位定位完成后，先利用設(shè)置在墩頂?shù)亩ㄎ幌到y(tǒng)對(duì)圍堰進(jìn)行初步定位，拼裝前端未封口單元件，使圍堰閉合。利用浮吊配合振動(dòng)錘插打新增8根護(hù)筒，然后進(jìn)行鉆孔灌注，成樁后轉(zhuǎn)換吊點(diǎn)，下放圍堰至設(shè)計(jì)標(biāo)高，澆筑封底混凝土至已有承臺(tái)標(biāo)高，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除吊掛系統(tǒng)，割除護(hù)筒，破樁頭，鑿毛，然后植筋加高4m承臺(tái)。

4．2施工前期準(zhǔn)備

1)根據(jù)拼裝需要，平整一塊約80m×38m的場(chǎng)地，并打設(shè)一層20cm的混凝土硬化層，兩側(cè)及后端為吊車作業(yè)區(qū)，作業(yè)區(qū)寬度按照10m考慮。2)根據(jù)坡道平面布置，部分支點(diǎn)設(shè)置在坡道上，另根據(jù)需要再設(shè)置8個(gè)混凝土獨(dú)立拼裝支座，基礎(chǔ)尺寸為100cm×100cm，厚度120cm，支座平面與坡道同高，基礎(chǔ)承載力要求150kPa，若基礎(chǔ)滿足不了要求，則需要進(jìn)行換填處理。3)坡道根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水位情況對(duì)坡道進(jìn)行修整，其中坡道坡比按3%～10%進(jìn)行整治，承載力不小于150kPa，坡道表面鋪毛石墊層和碎石層，厚度由當(dāng)?shù)赝临|(zhì)情況確定。坡道寬28．5m(鋼套箱寬度23．5m+2m(氣囊外伸)+3m(車道))。4．3施工要點(diǎn)1)底節(jié)圍堰拼裝。為便于運(yùn)輸，底節(jié)從豎向上也進(jìn)行了分節(jié)加工，通過汽車從廠家運(yùn)輸?shù)桨哆叺钠囱b場(chǎng)地后，逐節(jié)進(jìn)行預(yù)拼裝，第一節(jié)整體預(yù)拼完成后，再鎖定焊接，而后再拼裝底節(jié)的第二節(jié)。為了防止圍堰側(cè)翻，在圍堰內(nèi)外兩側(cè)場(chǎng)地設(shè)置圍堰節(jié)段固定點(diǎn)，用倒鏈進(jìn)行內(nèi)外固定。2)雙壁鋼套箱圍堰下水、浮運(yùn)。底節(jié)圍堰拼裝完畢后，在鋼套箱底部各設(shè)置50t的千斤頂，間距2m一個(gè)，將鋼套箱拼裝平臺(tái)后端頂起來，使兩節(jié)滑道形成一個(gè)縱坡，尾部通過地錨倒鏈拉住防止失穩(wěn)(地錨設(shè)計(jì)為50t)，而后通過坡道設(shè)置的氣囊進(jìn)行下水。圍堰下水后，采用后端用機(jī)動(dòng)船前端用牽引鋼絲繩的施工方法把雙壁鋼套箱牽引到墩位，由于7號(hào)～9號(hào)墩離北岸下水處分別為440m，310m，190m。拼裝碼頭及浮運(yùn)路線見圖2。3)圍堰下水滑倒布置。通過計(jì)算需對(duì)現(xiàn)有坡道進(jìn)行重新調(diào)整，圍堰下河坡道共分為三段，圍堰后端根據(jù)地形設(shè)置坡度3%，長度約20m，中間設(shè)置坡度6%過渡，長度30m，前端設(shè)置1∶10的坡道(坡度10%)，長度44m。對(duì)于圍堰前端的場(chǎng)地，需對(duì)地基進(jìn)行處理，以達(dá)到承載要求，在水口處擬采用在換填片石后上鋪麻料的方式進(jìn)行加強(qiáng)，處理完成后的圍堰下河滑道地基承載力要求為18kPa，滑道距岸邊10m范圍內(nèi)地基承載力要求不小于250kPa。4)圍堰下水地錨。為保證圍堰在滑道能夠控制圍堰下滑的速度和大致方向，需要在圍堰上設(shè)置后拉纜。根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)和圍堰的外形結(jié)構(gòu)，確定圍堰下河時(shí)的牽引采用一點(diǎn)牽引法，牽引點(diǎn)的位置布置在正對(duì)隔板的位置，通過一個(gè)地錨進(jìn)行固定牽引?，F(xiàn)場(chǎng)下水設(shè)備和地錨布置為:圍堰后端控制圍堰下滑的地錨布置于拼裝圍堰的正端頭34m距離處，后面控制拉纜下滑速度的拉纜設(shè)計(jì)拉力為100t，大于圍堰自重的最大下滑分力(不考慮摩擦阻力)T=820÷10=82t。地錨為埋置式鋼筋混凝土錨，共設(shè)1個(gè)，地錨設(shè)計(jì)水平拉力為160t，尺寸為:長6m，寬6m，深2m，頂與地面平齊，預(yù)埋鋼板錨環(huán)。拉纜通過1臺(tái)120t滑車組(10t卷揚(yáng)機(jī)、六門走十二滑車組)與地錨相連。鋼圍堰壁板上設(shè)置牽引耳板，提供地錨牽引索的附著點(diǎn)。5)氣囊布置及充氣安裝。鋼圍堰制作完成后，報(bào)檢合格并簽證后，在鋼圍堰下的支撐點(diǎn)間布置氣囊，底隔艙下氣囊按2m～3m間距布置，共需布置30個(gè)氣囊(底托板下24個(gè)，圍堰外6個(gè))。對(duì)于少量與鋼凳位置有沖突的氣囊，待其余氣囊充氣，鋼凳與圍堰脫離后再進(jìn)行布置。鋼圍堰下方兩側(cè)氣囊對(duì)稱布置，如圖3所示。6)雙壁鋼套箱圍堰定位、下沉。a．鋼套箱定位。利用機(jī)動(dòng)舟頂推底節(jié)套箱至現(xiàn)有墩位處，然后掛上上游錨繩，并通過上下游的錨錠對(duì)浮箱精確定位，而后，焊接套箱內(nèi)部橫撐，使橫撐形成井字架將套箱夾住。封閉套箱，用鋼套箱將墩身包進(jìn)去后，將C字型缺口封住，將套箱形成一個(gè)整體。利用輔助倒鏈進(jìn)行套箱精確定位，再下沉到位。下沉過程中利用現(xiàn)有墩身及承臺(tái)作為定位受力點(diǎn)。b．鋼套箱接高。在底節(jié)頂面定出一個(gè)測(cè)量基準(zhǔn)面并確定中心點(diǎn)，以保證接高圍堰的順直，并以此基準(zhǔn)面和中心線為準(zhǔn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸的測(cè)量控制，然后由浮吊吊裝上節(jié)鋼圍堰單元體拼裝接高，接高拼裝由兩臺(tái)浮吊對(duì)稱拼裝。吊裝接高時(shí)，要隨拼裝，隨調(diào)整，待全部點(diǎn)焊成型后，方可全面焊接。拼接施焊中，先焊環(huán)板，后焊內(nèi)壁，再焊外壁，并按對(duì)稱施焊要求進(jìn)行。c．套箱圍堰下沉。鋼套箱每接高一節(jié)立即均勻灌水下沉，預(yù)留一定的高度，以便接高下一節(jié)時(shí)便于對(duì)接施焊作業(yè)。圍堰到達(dá)現(xiàn)有承臺(tái)底標(biāo)高之前，用全站儀觀測(cè)套箱頂上順橋向的兩個(gè)點(diǎn)，調(diào)整圍堰的傾斜和偏位，直到兩點(diǎn)的坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)基本相符為止，然后立即啟動(dòng)抽水機(jī)向隔倉同時(shí)注水，使圍堰迅速下沉。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)查，7號(hào)～9號(hào)承臺(tái)底標(biāo)高均為144．5m，鋼圍堰在水中采用自身重力以及向隔倉注水配重的方法使之下沉，圍堰下沉過程中隨時(shí)用全站儀監(jiān)控圍堰頂面的4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)偏位，立即糾正。d．打設(shè)鋼護(hù)筒。為確保護(hù)筒定位準(zhǔn)確，圍堰下沉完畢后，在水面以上1m位置設(shè)置一層護(hù)筒定位架，而后布置平臺(tái)面系并在面系上設(shè)置一層護(hù)筒定位架，定位架施工時(shí)設(shè)置部分輔助樁。e．水下混凝土封底。圍堰下沉到位、護(hù)筒打設(shè)完畢后，在圍堰平臺(tái)面上設(shè)水下封混凝土施工平臺(tái)，準(zhǔn)備就緒后進(jìn)行封底混凝土作業(yè)，分倉澆筑，混凝土灌注采用垂直導(dǎo)管水下灌注。為保證質(zhì)量，在圍堰頂部設(shè)混凝土儲(chǔ)存罐，儲(chǔ)存一定量的首盤混凝土，并設(shè)多方向的溜槽，多點(diǎn)均勻布設(shè)剛性水封導(dǎo)管，泵送混凝土，連續(xù)、多點(diǎn)、快速澆筑。圍堰斷纜下水見圖4。

5結(jié)語

本文結(jié)合丹江口龍山大橋項(xiàng)目，針對(duì)雙壁鋼圍堰的預(yù)制、拼裝及施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)探究，鋼圍堰制作、運(yùn)輸及沉放施工組織復(fù)雜，綜合考慮施工條件、材料用量、安全風(fēng)險(xiǎn)、水流條件等各種因素，丹江口龍山大橋主橋橋墩基礎(chǔ)采用雙壁鋼套箱圍堰施工，通過先搭設(shè)鋼棧橋和鉆孔平臺(tái)進(jìn)行鉆孔樁施工，并同步進(jìn)行雙壁鋼套箱圍堰的設(shè)計(jì)與加工，合理利用了工期。鋼圍堰施工期間，在臨時(shí)拼裝平臺(tái)進(jìn)行鋼圍堰底節(jié)拼裝，采用千斤頂提升下放系統(tǒng)下放，充分控制了鋼圍堰的下放精度。設(shè)備簡單，受力明確，操作方便，下放順利，安全性高。鋼圍堰封底采用分倉澆筑施工，可連續(xù)、多點(diǎn)、快速澆筑，提高了施工效率。實(shí)踐證明，該雙壁鋼套箱圍堰施工工藝可行，安全可靠，操作方便，經(jīng)濟(jì)效益高，對(duì)同類工程有一定參考意義。

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作者:何千里 單位:湖北省路橋集團(tuán)有限公司