龍山大橋雙壁鋼圍堰施工技術探析

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摘要:圍堰施工是橋梁建設過程中的重要環(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、施工要點等方面，詳細闡述了雙壁鋼圍堰的預制、拼裝及施工關鍵技術。

關鍵詞: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。主橋為6跨預應力混凝土連續(xù)梁－剛構組合體系，跨徑組成為(5×30)m+(75+4×130+75)m。

2雙壁鋼圍堰基本構造

雙壁鋼圍堰主要由底板和側板兩大部分組成。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筒和現(xiàn)狀承臺位置處均設有開孔，底板的面板須在精確測量鋼護筒及承臺位置的基礎上，根據(jù)護筒和承臺的實際位置情況對設計的開孔位置和開孔大小進行適當調(diào)整，以便懸吊、封堵和承擔封底混凝土的壓力。側壁面板采用10mm鋼板，側壁豎向加勁肋采用∠100×10的等邊角鋼，布置間距不大于500mm，側壁的水平環(huán)板采用板厚20mm鋼板，布置間距1．6m～1．8m，局部加強處理，側壁水平支撐桁:斜桿采用∠100×10等邊角鋼，局部采用2根∠100×10，局部須加強處理，側模豎向分為三節(jié)，分別為8m，8m，5m。

3雙壁鋼圍堰預制、拼裝工藝

3．1總體方案

根據(jù)本橋鋼圍堰工程特點，圍堰總體采用板單元制作，分段組裝完成。7號墩～9號墩采用圍堰節(jié)段分兩半整體岸上匹配制作完成后對鋼圍堰做密閉性試驗→氣囊下水→水中浮運→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號墩與10號墩采用內(nèi)場制作平面立體單元，墩位進行現(xiàn)場拼裝［1－2］。

3．2節(jié)段劃分

內(nèi)場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)場制造流程

內(nèi)外壁單元件壁板制造主要工序為: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→標記標識。中隔板單元件制造主要工序為:下料→劃線裝配→胎架上焊接焊→無損檢測→標記標識。然后進行小節(jié)段拼裝及焊接，為了保證鋼圍堰產(chǎn)品的焊接質量，在制造過程中均嚴格執(zhí)行焊接工藝的要求，在焊接完成后應進行焊縫檢測，如發(fā)現(xiàn)焊縫缺損，應及時采取修復措施。

4雙壁鋼圍堰施工關鍵技術

4．1總體方案

6號墩～10號墩采用雙壁鋼套箱進行承臺結構的施工，其中6號墩和10號墩采用先樁基后圍堰的施工順序，先搭設棧橋和施工平臺進行樁基的施工方法，再在現(xiàn)墩位進行雙壁鋼套箱拼裝下放澆筑封底混凝土，最后施工承臺。而7號墩～9號墩采用先圍堰后樁基的施工順序，先在拼裝碼頭進行拼裝，后采用氣囊進行下水，再浮運至墩位進行拋錨定位，下沉到位后再進行樁基施工［3－4］。7號墩～9號墩雙壁鋼套箱浮運到墩位定位完成后，先利用設置在墩頂?shù)亩ㄎ幌到y(tǒng)對圍堰進行初步定位，拼裝前端未封口單元件，使圍堰閉合。利用浮吊配合振動錘插打新增8根護筒，然后進行鉆孔灌注，成樁后轉換吊點，下放圍堰至設計標高，澆筑封底混凝土至已有承臺標高，待混凝土達到設計強度后拆除吊掛系統(tǒng)，割除護筒，破樁頭，鑿毛，然后植筋加高4m承臺。

4．2施工前期準備

1)根據(jù)拼裝需要，平整一塊約80m×38m的場地，并打設一層20cm的混凝土硬化層，兩側及后端為吊車作業(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，部分支點設置在坡道上，另根據(jù)需要再設置8個混凝土獨立拼裝支座，基礎尺寸為100cm×100cm，厚度120cm，支座平面與坡道同高，基礎承載力要求150kPa，若基礎滿足不了要求，則需要進行換填處理。3)坡道根據(jù)現(xiàn)場水位情況對坡道進行修整，其中坡道坡比按3%～10%進行整治，承載力不小于150kPa，坡道表面鋪毛石墊層和碎石層，厚度由當?shù)赝临|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1)底節(jié)圍堰拼裝。為便于運輸，底節(jié)從豎向上也進行了分節(jié)加工，通過汽車從廠家運輸?shù)桨哆叺钠囱b場地后，逐節(jié)進行預拼裝，第一節(jié)整體預拼完成后，再鎖定焊接，而后再拼裝底節(jié)的第二節(jié)。為了防止圍堰側翻，在圍堰內(nèi)外兩側場地設置圍堰節(jié)段固定點，用倒鏈進行內(nèi)外固定。2)雙壁鋼套箱圍堰下水、浮運。底節(jié)圍堰拼裝完畢后，在鋼套箱底部各設置50t的千斤頂，間距2m一個，將鋼套箱拼裝平臺后端頂起來，使兩節(jié)滑道形成一個縱坡，尾部通過地錨倒鏈拉住防止失穩(wěn)(地錨設計為50t)，而后通過坡道設置的氣囊進行下水。圍堰下水后，采用后端用機動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～9號墩離北岸下水處分別為440m，310m，190m。拼裝碼頭及浮運路線見圖2。3)圍堰下水滑倒布置。通過計算需對現(xiàn)有坡道進行重新調(diào)整，圍堰下河坡道共分為三段，圍堰后端根據(jù)地形設置坡度3%，長度約20m，中間設置坡度6%過渡，長度30m，前端設置1∶10的坡道(坡度10%)，長度44m。對于圍堰前端的場地，需對地基進行處理，以達到承載要求，在水口處擬采用在換填片石后上鋪麻料的方式進行加強，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，需要在圍堰上設置后拉纜。根據(jù)計算數(shù)據(jù)和圍堰的外形結構，確定圍堰下河時的牽引采用一點牽引法，牽引點的位置布置在正對隔板的位置，通過一個地錨進行固定牽引?，F(xiàn)場下水設備和地錨布置為: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計拉力為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1個，地錨設計水平拉力為160t，尺寸為:長6m，寬6m，深2m，頂與地面平齊，預埋鋼板錨環(huán)。拉纜通過1臺120t滑車組(10t卷揚機、六門走十二滑車組)與地錨相連。鋼圍堰壁板上設置牽引耳板，提供地錨牽引索的附著點。5)氣囊布置及充氣安裝。鋼圍堰制作完成后，報檢合格并簽證后，在鋼圍堰下的支撐點間布置氣囊，底隔艙下氣囊按2m～3m間距布置，共需布置30個氣囊(底托板下24個，圍堰外6個)。對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行布置。鋼圍堰下方兩側氣囊對稱布置，如圖3所示。6)雙壁鋼套箱圍堰定位、下沉。a．鋼套箱定位。利用機動舟頂推底節(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去后，將C字型缺口封住，將套箱形成一個整體。利用輔助倒鏈進行套箱精確定位，再下沉到位。下沉過程中利用現(xiàn)有墩身及承臺作為定位受力點。b．鋼套箱接高。在底節(jié)頂面定出一個測量基準面并確定中心點，以保證接高圍堰的順直，并以此基準面和中心線為準進行結構尺寸的測量控制，然后由浮吊吊裝上節(jié)鋼圍堰單元體拼裝接高，接高拼裝由兩臺浮吊對稱拼裝。吊裝接高時，要隨拼裝，隨調(diào)整，待全部點焊成型后，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，并按對稱施焊要求進行。c．套箱圍堰下沉。鋼套箱每接高一節(jié)立即均勻灌水下沉，預留一定的高度，以便接高下一節(jié)時便于對接施焊作業(yè)。圍堰到達現(xiàn)有承臺底標高之前，用全站儀觀測套箱頂上順橋向的兩個點，調(diào)整圍堰的傾斜和偏位，直到兩點的坐標與設計坐標基本相符為止，然后立即啟動抽水機向隔倉同時注水，使圍堰迅速下沉。根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)查，7號～9號承臺底標高均為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用全站儀監(jiān)控圍堰頂面的4個觀測點，發(fā)現(xiàn)偏位，立即糾正。d．打設鋼護筒。為確保護筒定位準確，圍堰下沉完畢后，在水面以上1m位置設置一層護筒定位架，而后布置平臺面系并在面系上設置一層護筒定位架，定位架施工時設置部分輔助樁。e．水下混凝土封底。圍堰下沉到位、護筒打設完畢后，在圍堰平臺面上設水下封混凝土施工平臺，準備就緒后進行封底混凝土作業(yè)，分倉澆筑，混凝土灌注采用垂直導管水下灌注。為保證質量，在圍堰頂部設混凝土儲存罐，儲存一定量的首盤混凝土，并設多方向的溜槽，多點均勻布設剛性水封導管，泵送混凝土，連續(xù)、多點、快速澆筑。圍堰斷纜下水見圖4。

5結語

本文結合丹江口龍山大橋項目，針對雙壁鋼圍堰的預制、拼裝及施工工藝進行了詳細探究，鋼圍堰制作、運輸及沉放施工組織復雜，綜合考慮施工條件、材料用量、安全風險、水流條件等各種因素，丹江口龍山大橋主橋橋墩基礎采用雙壁鋼套箱圍堰施工，通過先搭設鋼棧橋和鉆孔平臺進行鉆孔樁施工，并同步進行雙壁鋼套箱圍堰的設計與加工，合理利用了工期。鋼圍堰施工期間，在臨時拼裝平臺進行鋼圍堰底節(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、快速澆筑，提高了施工效率。實踐證明，該雙壁鋼套箱圍堰施工工藝可行，安全可靠，操作方便，經(jīng)濟效益高，對同類工程有一定參考意義。

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作者:何千里 單位:湖北省路橋集團有限公司