彭華東

摘要：武漢二七長江大橋4#中塔墩設(shè)計為高樁承臺，整個主塔墩共有直徑φ3.4m鉆孔灌注樁18根?；A(chǔ)尺寸大，主墩航道繁忙，采用先圍堰后平臺施工方案，文章介紹了特大超重雙壁鋼吊箱圍堰的施工工法。

關(guān)鍵詞：武漢二七長江大橋；雙壁鋼吊箱圍堰；施工工法

中圖分類號：U448 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）06-0107-03

一、工程概況

武漢二七長江大橋正橋主跨布置為90+160+616+616+160+90m＝1732m的三塔結(jié)合梁斜拉橋，結(jié)構(gòu)如圖1所示。4號墩基礎(chǔ)設(shè)計為18根φ3.4m鉆孔樁，樁長85m。

圖1武漢二七長江大橋正橋主跨布置圖

4#中塔基礎(chǔ)地質(zhì)情況在高程-20m以上為27m左右的砂質(zhì)覆蓋層，在高程-20m以下為泥巖。中塔基礎(chǔ)樁尖范圍由破碎基巖和粉砂質(zhì)泥巖相互摻雜組成。4#中塔墩為橋梁工期控制性工程，其特大超重鋼圍堰施工、大型起重設(shè)備配備、超長超重大直徑護(hù)筒制造吊裝下沉施工等均是本工程施工的重難點。

二、4#中塔墩基礎(chǔ)施工方案

4#中塔墩基礎(chǔ)采取雙壁鋼吊箱圍堰方案施工。吊箱在有資質(zhì)的工廠整體制造，采用滑道下水，用拖輪整體浮運鋼吊箱到墩位，設(shè)定位船，采用重力錨錨碇定位，用一臺APE400B型液壓振動器插打8根支承鋼護(hù)筒到穩(wěn)定深度（必要時吸泥、射水配合）后將吊箱掛樁形成固定平臺，控制平臺頂標(biāo)高為+26.0m，平臺上拼裝1臺100t龍門吊機(jī)，插打剩余鋼護(hù)筒，上六臺鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔施工，樁基施工完成后，拆除龍門吊機(jī)，安排在枯水期灌水下沉鋼吊箱到設(shè)計標(biāo)高，圍堰第二次掛樁后圍堰底板堵縫、封底，封底混凝土達(dá)設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行圍堰抽水，施工承臺。

三、雙壁鋼吊箱圍堰施工

（一）雙壁鋼吊箱圍堰結(jié)構(gòu)

4#墩雙壁鋼吊箱輪廓尺寸為56.7m×34.95m×21m，分為底節(jié)、中節(jié)、頂節(jié)，底節(jié)和中節(jié)側(cè)板均為雙壁結(jié)構(gòu)、頂節(jié)側(cè)板為單壁結(jié)構(gòu)。其中，底節(jié)在工廠整體制造，整體下河，浮運至墩位，作為鉆孔施工平臺；中節(jié)、頂節(jié)則根據(jù)水位情況，在工廠分塊制造，在墩位現(xiàn)場接高。吊箱圍堰底節(jié)高16m，由底板、側(cè)板、底隔艙、吊桿、內(nèi)支架及上下導(dǎo)環(huán)組成，側(cè)板為壁厚2m的雙壁結(jié)構(gòu)，整個側(cè)板分為12個隔艙，可通過隔艙抽水灌水來調(diào)整整個圍堰的標(biāo)高及垂直度。

（二）雙壁鋼吊箱制造、下水

鋼吊箱在有資質(zhì)的工廠制造。4#墩鋼吊箱圍堰底節(jié)采用分塊制造，依次組拼的原則，先分段制作成單元塊，然后組拼成整體。既先將鋼吊箱圍堰的底板、側(cè)板、底隔艙、吊桿、內(nèi)支架等分成若干單元塊進(jìn)行制造，再依次組拼形成整體。

鋼吊箱拼裝成整體后，采用氣囊法下水：通過鋪設(shè)t=16mm鋼板來作為鋼圍堰與氣囊間的襯墊，采用氣囊支承、滾動前移整體縱向下水，即利用氣囊托起吊箱，依靠鋼吊箱自重分力下滑的方法使鋼吊箱前行，至水邊松掉后面控制拉纜加速下滑沖入水，整體自浮，最后用拖輪及臨時錨碇控制鋼吊箱。

（三）錨碇系統(tǒng)拋設(shè)

4#墩鋼吊箱圍堰錨碇系統(tǒng)采用前、后定位船加重錨體系，前定位船采用2艘400t鐵駁并聯(lián)，后定位船采用1艘400t鐵駁；主錨采用8t霍爾鐵錨8個，尾錨采用6t霍耳鐵錨4個，前、后定位船邊錨各拋設(shè)1t霍爾鐵錨4個；圍堰和前、后定位船間采用拉纜連接，前拉纜共8根φ60mm鋼絲繩，后拉纜共4根φ48mm鋼絲繩，圍堰兩側(cè)各設(shè)置6個5t霍爾鐵錨作為邊錨。

采用拋錨船進(jìn)行錨碇施工。拋錨船上布置一臺12.5T的單筒慢速卷揚機(jī)，一個特制系纜將軍柱（由φ500mm鋼管制成，專門用于繞系φ47.5mm鋼絲繩），一個馬口及一臺250kW發(fā)電機(jī)。

前定位船的錨碇拋設(shè)工藝流程：定位船進(jìn)位→臨時錨碇→拋邊錨→拖錨→掛錨繩→預(yù)絞→拋主錨→拖錨→掛錨繩→預(yù)絞→起臨時錨→溜定位船至預(yù)定位置。前定位船主錨及邊錨示意圖如圖2所示：

圖2前定位船主錨及邊錨示意圖

后定位船拋錨定位方法與前定位船一樣。錨碇的受力特點是拋設(shè)的時間越久，受力越牢。為了使錨碇在圍堰就位前就穩(wěn)固在河床上，縮短圍堰定位時間，在前后定位船的錨碇拋設(shè)完畢后，宜采取預(yù)絞措施。其方法是將上、下游兩定位船用兩根對拉繩連接起來，把所有主錨、邊錨均進(jìn)行預(yù)絞緊，見圖3。待預(yù)絞完成后，解除對拉連接繩。

圖3錨錠預(yù)絞示意圖

（四）圍堰浮運、定位

圍堰加工完成下水后，應(yīng)及時浮運至墩位，由錨碇系統(tǒng)錨固，以確保安全。由于圍堰和拖輪組成的船隊異常龐大，為了浮運工作的安全，整個浮運工作必須在一天之內(nèi)完成。

浮運動力及拖帶方案：4#墩鋼吊箱圍堰規(guī)模龐大，其平面尺寸、吃水深渡及阻水面積均很大，圍堰阻水正截面是矩形，不利于分水；圍堰底部有18個直徑3.4米的樁孔，浮運時會在附近形成巨大的渦流，再加上圍堰浮運是在長江主航道，江水流速大，因此圍堰浮運時的水流阻力很大，如何選擇浮運動力直接關(guān)系到浮運拖帶方案的成敗。

浮運動力與圍堰迎水面面積、形狀、圍堰浮運時的動吃水深度、水流速度、浮運拖帶的速度等因素有關(guān)。初步擬定浮運時的江水流速為2.5m/s，圍堰浮運拖帶的絕對速度為1.0m/s，因此浮運時圍堰相對于水的速度為3.5m/s；圍堰迎水面寬度34.95m，圍堰自浮狀態(tài)下吃水深度2.7m（不含底龍骨高度0.7m）；另外，再考慮還有風(fēng)力、18個樁孔中渦流阻力等。據(jù)此，通過計算擬定圍堰浮運拖帶方案采用頂推為主，幫拖輔助的方式進(jìn)行，共設(shè)主頂推拖輪6000馬力1艘，幫拖2艘，每艘2640馬力，總共11280馬力；拖帶船隊按下圖編隊。如圖4所示：

圖4圍堰浮運拖輪布置示意圖

圍堰定位步驟：圍堰錨碇系統(tǒng)形成后，即可利用錨碇系統(tǒng)對圍堰位置進(jìn)行調(diào)整、定位，圍堰定位時應(yīng)遵循先調(diào)整圍堰頂面標(biāo)高，后調(diào)整平面位置和扭角的原則。第一步，在底隔艙及雙壁隔艙中灌水，使圍堰吃水深度達(dá)到4m左右，同時，使圍堰垂直度滿足不大于1/1000的要求，并測量圍堰的平面位置及扭角；第二步，根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整圍堰，使其平面位置及扭角偏差均不大于100mm；第三步，均勻收緊后拉纜，使整個尾錨系統(tǒng)對圍堰施加100t的預(yù)拉力，同時，均勻收緊圍堰邊錨，使每側(cè)邊錨對圍堰施加50t的預(yù)拉力；第四步，測量圍堰的垂直度、平面位置及扭角，并根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整圍堰位置；第五布，重復(fù)第四步，直至圍堰位置達(dá)到精度要求，應(yīng)注意，每次調(diào)整后，均應(yīng)使后拉纜的預(yù)拉力為100t，每側(cè)邊錨的預(yù)拉力為50t。

（五）支承鋼護(hù)筒插打施工

二七長江大橋4#主塔墩設(shè)計為高樁承臺，整個主塔墩共有直徑φ3.4m鉆孔灌注樁18根，利用底節(jié)雙壁鋼吊箱圍堰內(nèi)支架作為鉆孔樁施工平臺，平臺頂面標(biāo)高設(shè)計為26.00米。鉆孔樁鋼護(hù)筒內(nèi)徑φ3.60m，頂標(biāo)高26.0m，分為兩種，壁厚δ=24mm的定位樁鋼護(hù)筒和壁厚δ=22mm的非定位樁鋼護(hù)筒，所有鋼護(hù)筒內(nèi)壁在底部1.5m高度范圍用δ=16mm鋼板加強(qiáng)。定位樁鋼護(hù)筒平面布置如圖5所示：

圖5定位樁鋼護(hù)筒平面布置圖

鋼護(hù)筒插打工藝流程：檢查圍堰變形情況→圍堰調(diào)平精確定位→150T浮吊和150t桅桿吊靠近圍堰兩邊沿對角錨碇→插打圍堰對角的2個定位鋼護(hù)筒→移動150T浮吊和150t桅桿吊，靠近圍堰另一個對角錨碇→插打圍堰另一對角2個定位鋼護(hù)筒→按同樣方法插打圍堰兩邊另外4個定位鋼護(hù)筒→在已插打的8個鋼護(hù)筒上安裝圍堰掛樁設(shè)施→圍堰下沉定位，懸掛在護(hù)筒上→安裝圍堰頂龍門吊機(jī)→插打余下的非定位鋼護(hù)筒。

圖64#墩鋼圍堰掛樁立面圖

（六）圍堰掛樁

定位鋼護(hù)筒插打完畢后，即可將圍堰灌水下沉，使其支撐在定位鋼護(hù)筒上，作為鉆孔樁施工平臺。鋼吊箱圍堰通過掛樁牛腿支撐在定位鋼護(hù)筒上，如圖6、圖7。支撐牛腿安裝在定位鋼護(hù)筒上，鋼吊箱圍堰通過內(nèi)支架上弦桿支撐在支撐牛腿上。

四、結(jié)語

雙壁鋼吊箱圍堰屬于水上橋梁施工的大臨設(shè)施，在水上施工得到了廣泛的應(yīng)用。武漢二七長江大橋4#墩雙壁鋼吊箱輪廓尺寸為56.7m×34.95m×21m，分為底節(jié)、中節(jié)、頂節(jié)，為特大超重雙壁鋼吊箱圍堰。橋址處航運繁忙，長江水位變化大，長江汛期對橋梁基礎(chǔ)施工影響大。本橋雙壁鋼吊箱圍堰的施工方法為今后類似工程施工提高參考和借鑒。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）