高潮 鄒羽 陳竹 宋磊

【摘 要】本文主要介紹了南紀(jì)門長(zhǎng)江軌道專用橋主塔基礎(chǔ)啞鈴型雙壁鋼圍堰在長(zhǎng)江上游地區(qū)進(jìn)行整體浮運(yùn)著床的關(guān)鍵技術(shù)，包括圍堰的下水、浮運(yùn)、下沉、著床、封底堵水等技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】長(zhǎng)江上游傾斜岸；雙壁鋼圍堰；整體浮運(yùn)；下沉著床

1.橋塔圍堰概況

南紀(jì)門長(zhǎng)江大橋是重慶市軌道十號(hào)線跨江專用橋。全橋長(zhǎng)1215.78m，主橋采用五跨高低塔雙索面鋼箱疊合梁斜拉橋，跨徑布置為（34.5+180.5+480+215.5+94.5）m。主塔位于長(zhǎng)江主航道兩側(cè)傾斜段坡岸，采用鉆孔樁基礎(chǔ)，承臺(tái)為啞鈴型結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)施工時(shí)采用圍堰隔水，鋼圍堰設(shè)計(jì)為啞鈴型雙壁剛套箱結(jié)構(gòu)，雙壁間寬度為2m，圍堰總高度為23.59m。圍堰分底層和頂層2層，底層高約17.55m，重682.8噸，頂層節(jié)高6.04m，重228.8噸。其中，底層每層環(huán)向分為10塊，場(chǎng)內(nèi)完成制作組拼，浮運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，頂層為單壁圍堰根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水位情況接高。

2 圍堰下水

圍堰在船臺(tái)的托架平臺(tái)上組拼完、密性試驗(yàn)合格后，即可整體下水，其下水位置位于東風(fēng)船廠，下水方式采用斜船架下水。

2.1 圍堰橫移

圍堰組拼交驗(yàn)完畢后，即可將圍堰隨托架平臺(tái)一起橫移至斜船架上，根據(jù)圍堰外形尺寸，斜船架布置4臺(tái)（單臺(tái)承載力480t）并布置18臺(tái)125t船臺(tái)小車，用于墊起運(yùn)輸。

2.2 圍堰下水

第一步：圍堰隨托架平臺(tái)一起橫移至斜船架后，將圍堰中心線與斜船架中心線基本重合，船臺(tái)小車緩慢卸壓，船臺(tái)小車油頂逐步下沉，最終使圍堰隨托架平臺(tái)下落至斜船架上。經(jīng)檢查無(wú)誤后，斜船架開(kāi)始下放入水，至圍堰全部入水后停止，將系固鋼絲繩拴好，如下圖所示：

3 圍堰浮運(yùn)

圍堰浮運(yùn)整體采用頂推方式，通過(guò)在圍堰后方設(shè)置一艘拖輪，總功率2280KW，并在圍堰左側(cè)捆綁一艘1000T級(jí)的甲板駁作為輔助船舶。同時(shí)，在1000T級(jí)甲板駁船艏布置兩口5噸的錨頭，作為在航行過(guò)程中臨時(shí)定位系統(tǒng)，防止意外，作為應(yīng)急拋錨使用。

1）浮運(yùn)所需的動(dòng)力計(jì)算

P拖=FV/1000

F——船組航行的總阻力，F(xiàn)=F水+F風(fēng)

V——航行速度，以1.5m/s計(jì)算

船上的水流作用力F水=V2（fA1+φA2）r/g×10-2通過(guò)公式計(jì)算F水=5.71kN=0.57t

船組風(fēng)作用力F風(fēng)=ξ2A3P通過(guò)公式計(jì)算F風(fēng)=10.6t

導(dǎo)向船組航行總阻力F=0.57+10.6=11.17t

拖輪拖曳能力P拖=FV/1000=11.17×104×1.5/1000=167kw

換算成拖輪蒸汽指示功率

P蒸=P拖/nnwnznm=167/0.5×0.96×0.94×0.8=462kw=629馬力

2）圍堰浮運(yùn)所需拖輪計(jì)算

F風(fēng)=ξ2A2P通過(guò)公式計(jì)算F風(fēng)=17.34t

F水=KAV2/2通過(guò)公式計(jì)算F水=90.6kN=9.06t

圍堰總阻力F=F風(fēng)+F水=17.34+9.06=26.4t

拖輪指示功率：P=FV/1000/nnwnznm=26.4×104×1/1000/0.5×0.96×0.94×0.8=731.4kw≈994.3馬力

3）拖輪選型

綜上，P=629+994.3=1623.3馬力，采用“長(zhǎng)江一號(hào)打撈船”，功率2200kw，約合3000馬力，符合要求。

整個(gè)浮運(yùn)船隊(duì)尺寸為：總長(zhǎng)116.81米，總寬35.9米，船隊(duì)最大吃水4 米，水面以上最大高度13.55 米。

為使船隊(duì)航行中阻力最小，盡量收緊所有系纜，保證船隊(duì)硬度。駕駛臺(tái)在行駛過(guò)程中要求不被遮擋，有良好的視線。過(guò)纜過(guò)程中，應(yīng)一頭放松，另一頭拉直，最好平放于艙面拖走，避免發(fā)生扭結(jié)，鋼纜不能落入水中。

拖輪船尾的操縱纜，未絞出水面前不應(yīng)動(dòng)車，以防纜繩絞纏車葉。系結(jié)鋼纜連接纜、交叉纜和操縱纜時(shí)，為保證直、緊、密，宜用舵將前后船用5—10度偏轉(zhuǎn)，并系好一舷的纜繩后，再用反舵將兩船取直并絞緊另一舷的纜繩。連接纜或操縱纜，如在系結(jié)時(shí)未十分受力，則應(yīng)在航行中利用轉(zhuǎn)向的機(jī)會(huì)絞緊（左轉(zhuǎn)絞舷的纜，右轉(zhuǎn)絞左舷纜），在絞纜時(shí)最好用慢車，并嚴(yán)禁驟然急劇轉(zhuǎn)舵，以防斷纜。

4 錨碇系統(tǒng)

為了克服水流阻力和風(fēng)阻力，使鋼圍堰精確定位和順利下沉，南紀(jì)門橋配置了一套錨碇系統(tǒng)。錨碇系統(tǒng)由主錨、邊錨、尾錨及前拉纜、混凝土錨塊等組成。

錨的拋設(shè)應(yīng)在江面風(fēng)平浪靜，能見(jiàn)度好的氣候條件下進(jìn)行，采用拖輪曳帶拋錨船作業(yè)，由測(cè)量人員交匯出錨位，拋錨船在錨位處用甩梢法將錨拋到指定的位置。

導(dǎo)向船組及圍堰浮運(yùn)到墩位處，過(guò)纜、錨碇好導(dǎo)向船組，拋設(shè)剩余邊錨及尾錨；調(diào)整收緊各錨繩、拉纜，使錨碇系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。錨繩、錨鏈、繩卡、卡環(huán)、八掛頭等材料必須滿足設(shè)計(jì)要求，并進(jìn)行有效連接，確保過(guò)程中對(duì)圍堰進(jìn)行有效調(diào)整，保證施工安全。

5 圍堰下沉著床

5.1 就位

就位之前圍堰基礎(chǔ)應(yīng)按要求進(jìn)行水下爆破并清理基礎(chǔ)，保證圍堰就位標(biāo)高準(zhǔn)確和圍堰著床后底面水平。圍堰浮運(yùn)采用拖輪和千夾駁配合運(yùn)至橋位處，測(cè)量人員測(cè)量放樣確定圍堰下沉位置，并通過(guò)調(diào)整錨碇系統(tǒng)準(zhǔn)確定位。

5.2 下沉

向圍堰艙壁內(nèi)對(duì)稱灌水，采用4臺(tái)每小時(shí)500m3/h 流量、揚(yáng)程20.5m離心泵自江中抽水，在圍堰艙壁內(nèi)標(biāo)注灌水高度線，每個(gè)隔艙布置一臺(tái)水泵，同時(shí)啟動(dòng)均勻注水，注水時(shí)應(yīng)注意相鄰隔艙水頭差不得大于3.0m。在向艙壁內(nèi)灌水時(shí)，應(yīng)遵循對(duì)稱加載的原則，以防圍堰傾斜，圍堰灌水下沉?xí)r放松拉纜同步進(jìn)行，灌水速度不宜過(guò)快。

注水下沉至圍堰底距河床面0.5m處后，停止下沉。準(zhǔn)備進(jìn)行圍堰的精確定位。

5.3 著床

當(dāng)圍堰下沉距離爆破后河床頂約100 ㎝左右時(shí)，采用空氣吸泥機(jī)清理基底，以保證圍堰能夠落在河床上，空氣吸泥機(jī)管徑為D=300㎜，潛水員進(jìn)行水下基底檢查并將基礎(chǔ)上的雜物打撈干凈。

圍堰下沉距設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m時(shí)進(jìn)行圍堰精確定位，平面調(diào)整通過(guò)錨錠系統(tǒng)進(jìn)行，垂直度通過(guò)調(diào)平樁調(diào)整。圍堰著床調(diào)整應(yīng)嚴(yán)格安裝測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)綜合分析后通過(guò)錨碇系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，保證單次調(diào)整的有效性。

當(dāng)圍堰底部距離河床頂部約10 ㎝時(shí)，調(diào)整圍堰豎直度，經(jīng)檢查后繼續(xù)灌水下沉圍堰保證圍堰著床的豎直度。

圍堰著床后再次檢查圍堰平面位置和豎直度，如果不滿足要求，在圍堰艙壁內(nèi)對(duì)稱抽水，令圍堰上浮10 ㎝左右，潛水員水下墊鋼板調(diào)平，再次令圍堰灌水下沉就位并檢查圍堰，直到滿足設(shè)計(jì)要求。

5.4 刃腳處理

圍堰著床完成后，在圍堰外側(cè)四周拋填碎石及塊石進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)為增加圍堰自重及圍堰刃腳剛度，圍堰壁艙自刃腳以上8m 段全部澆筑C30 水下混凝土。

6 封底堵水

圍堰封底混凝土采用C30，為防止?jié)B漏，加強(qiáng)圍堰、樁基、封底混凝土的整體性，在首節(jié)圍堰內(nèi)壁、樁基護(hù)筒外側(cè)焊接剪力鍵（環(huán)形鋼板帶）。

6.1 基底清理及封堵

當(dāng)圍堰安裝就位后，立即對(duì)圍堰刃角外側(cè)3米高度范圍進(jìn)行拋石防護(hù)，然后進(jìn)行封底平臺(tái)安裝。待施工平臺(tái)形成后，開(kāi)始基底清理。清基工作主要是為了避免水下封底混凝土與巖面結(jié)合出現(xiàn)泥砂夾層，防止鉆巖時(shí)產(chǎn)生漏砂現(xiàn)象，同時(shí)找平基底，保證封底混凝土的有效厚度，基底清理采用空氣吸泥機(jī)，吸泥機(jī)管徑為D=300㎜?？紤]到本項(xiàng)目圍堰開(kāi)挖底部均為巖層，施工時(shí)主要須將基底淤積土及進(jìn)行清理。

基底封堵采用砂袋沿圍堰內(nèi)壁四周進(jìn)行。清基時(shí)，須注意保持圍堰內(nèi)外水位一致，采用水泵補(bǔ)水，防止翻砂影響清基效果。采用高壓射水、吸泥的辦法進(jìn)行，最后由潛水員檢查刃腳外露和巖面情況，采用逐段檢查、驗(yàn)收的辦法進(jìn)行，確保清基質(zhì)量。

6.2 分區(qū)封底

在基底清理和鉆孔鋼護(hù)筒安裝完成后，即可進(jìn)行圍堰內(nèi)水下混凝土封底。橋塔鋼圍堰封底混凝土厚度為3米，均分為2個(gè)艙進(jìn)行分區(qū)封底，一次澆筑成型。封底混凝土采用多導(dǎo)管法水下混凝土封底。封底混凝土灌注順序?yàn)椋合鹊缀蟾?，先中間后周圍，分隔艙進(jìn)行。每個(gè)隔艙水下混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)遵循先下游側(cè)后上游側(cè)。在各導(dǎo)管的拔球過(guò)程中，對(duì)各導(dǎo)管的混凝土供應(yīng)應(yīng)跳躍式進(jìn)行，確保在混凝土初凝時(shí)間內(nèi)進(jìn)行下一次澆筑，以免單根導(dǎo)管長(zhǎng)時(shí)間得不到混凝土供應(yīng)，導(dǎo)致堵管。

7 錨碇解除

當(dāng)封底混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%時(shí)就可以進(jìn)行鋼圍堰內(nèi)的抽水工作。派潛水工封閉鋼圍堰壁體上的連通器。開(kāi)始抽水過(guò)程中觀測(cè)鋼圍堰狀況是否正常，注意重點(diǎn)觀察圍堰壁體及鋼管支撐的變形情況。繼續(xù)抽水至封底混凝土頂面，抽水結(jié)束。清除圍堰封底混凝土上淤泥、雜物，解除錨碇系統(tǒng)，轉(zhuǎn)入承臺(tái)施工。

8 結(jié)束語(yǔ)

南紀(jì)門長(zhǎng)江軌道專用橋啞鈴型雙壁鋼圍堰下水、浮運(yùn)、定位、下沉、精確就位的成功實(shí)施，有利保障了后續(xù)基礎(chǔ)施工的順利進(jìn)行，施工前借鑒了國(guó)內(nèi)外大橋的施工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)圍堰的浮運(yùn)和錨錠系統(tǒng)反復(fù)研究、計(jì)算及比較，采用了上述施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大型雙壁鋼圍堰浮運(yùn)及就位，為今后此類地理環(huán)境的圍堰的施工提供了借鑒與參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]代筠杰.李輝.劉才華.等大跨橋梁深水基礎(chǔ)施工技術(shù)[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（城市科學(xué)版），2010.12（02）：74-75.

[2]陳權(quán)剛.深水橋基礎(chǔ)雙壁鋼圍堰防護(hù)施工方法[J].電大理工，2010.14（01）：102-103

[3]余利.重慶千廝門嘉陵江大橋雙壁鋼圍堰浮運(yùn)就位施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2010.15（S1）：478-479.

[4]張鴻臣.特大橋深水墩施工雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)思路的探析[J].哈爾濱鐵道學(xué)院科技，2019.7（02）：55.

（作者單位：重慶市軌道交通（集團(tuán)）有限公司）