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（中鐵建大橋工程局集團(tuán)第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡介

明珠灣大橋是南沙明珠灣區(qū)的重要交通通道，橋長2.64km，跨越1300m 寬龍穴南水道，主橋采用（96+164+436+164+96+60）m中承式六跨連續(xù)鋼桁拱結(jié)構(gòu)，其中28＃主墩處水深達(dá)13m，基礎(chǔ)采用φ2.5m 樁基，按嵌巖樁設(shè)計(jì)，樁長55.1m～66.2m。承臺尺寸為56.5m×17.5m×5.5m（橫×縱×高）。

1.2 項(xiàng)目環(huán)境

1.2.1 水文環(huán)境

龍穴南水道水動力條件既受上游徑流動力的影響，又受到下游伶仃洋潮流動力的影響，洪潮交匯，水流形態(tài)復(fù)雜。龍穴南水道的水力要素主要有徑流年周期和潮汐不規(guī)則半日周期的雙重特征，多年平均最高潮位為6.86m，多年平均最低潮位為3.66m。

1.2.2 氣象環(huán)境

橋址所在南沙地區(qū)地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，屬亞熱帶季風(fēng)海洋氣候，由于背山面海，海洋性氣候顯著，氣候溫和潮濕，具有溫暖多雨、光熱充足、溫差較小、夏季長、霜期短等氣候特征，南沙區(qū)為臺風(fēng)影響區(qū)，臺風(fēng)一般發(fā)生在7—9月，年均受臺風(fēng)影響的次數(shù)2.85 次，最多為5 次年。

2 28#主墩圍堰及定位系統(tǒng)簡介

2.1 基礎(chǔ)總體施工方案

主墩圍堰采用雙壁鋼吊箱圍堰，集鋼護(hù)筒插打?qū)蚪Y(jié)構(gòu)、鉆孔平臺、承臺施工擋水結(jié)構(gòu)等多重功能于一體。圍堰長59.3m，寬20.3m，高14.596m，圍堰由側(cè)板、底板及龍骨、底隔艙、內(nèi)支架、吊桿、導(dǎo)環(huán)組成，壁厚1.2m，圍堰結(jié)構(gòu)如圖1 所示。圍堰分塊加工，分塊拼裝，氣囊法下水，整體浮運(yùn)至墩位，錨墩精確定位插打定位鋼護(hù)筒，圍堰下沉掛樁，插打剩余鋼護(hù)筒，內(nèi)支架兼作鉆孔平臺進(jìn)行鉆孔樁施工，鉆孔樁施工完成后，進(jìn)行圍堰封底、抽水，分層澆筑承臺混凝土[1]。

圖1 主墩鋼圍堰立面圖

2.2 雙壁鋼吊箱圍堰定位系統(tǒng)

2.2.1 定位系統(tǒng)的選擇

鋼吊箱圍堰常規(guī)的定位方法是利用定位船、導(dǎo)向船拋錨定位，這種方法受水流、漲落潮水位變化影響大，對鋼圍堰精確定位困難，錨碇設(shè)備多，對航道干擾大。

明珠灣大橋28#主墩基礎(chǔ)施工，考慮到其所處的以下水文、氣象、地質(zhì)及項(xiàng)目特點(diǎn)，決定采用雙壁鋼吊箱圍堰水中錨墩+岸上地錨聯(lián)合精確定位技術(shù)。

地理位置。橋位位于繁忙航道中，龍穴南水道為1 級航道，28#主墩距南沙側(cè)岸邊較近，垂直距離240m。

潮汐環(huán)境。龍穴南水道有徑流年周期和潮汐不規(guī)則半日周期的雙重特征。

設(shè)計(jì)要求精準(zhǔn)。鉆孔樁及護(hù)筒中心平面誤差不大于±5cm，樁基傾斜率不大于1%。根據(jù)鉆孔樁及護(hù)筒插打的質(zhì)量要求，圍堰精確定位位置偏差不能大于5cm，扭轉(zhuǎn)偏差為短邊偏移≤15mm、長邊偏移≤30mm，垂直度不大于1/500。

工期緊。根據(jù)明珠灣大橋總體工期要求，主墩下部結(jié)構(gòu)要年內(nèi)完成，在第二年臺風(fēng)來臨前完成鋼梁邊跨合龍。

基于上述特點(diǎn)與困難，既要保證在水深、潮汐影響、水位多變的條件下，對大型雙壁鋼吊箱圍堰進(jìn)行精確定位，又要減少施工工序，有效控制鋼護(hù)筒下沉的位置及傾斜度，還要減少對航道的干擾，保障航道安全，加快施工進(jìn)度，降低施工成本，采用錨墩+岸上地錨定位技術(shù)是最優(yōu)的選擇。

2.2.2 錨墩定位體系構(gòu)造

28#墩雙壁鋼吊箱圍堰采用靠墩B+錨墩A/C/D+地錨E定位系統(tǒng)進(jìn)行定位，水中錨墩采用鋼管群樁基礎(chǔ)，鋼筋混凝土高樁承臺，平臺頂面布置收纜裝置，拉纜采用φ56mm 鋼絲繩。

在圍堰縱軸線下游側(cè)設(shè)置靠錨B，通過張拉千斤頂收放拉纜B、B′將圍堰拉緊頂靠于靠墩裝置上，可調(diào)整圍堰順?biāo)鞣较蛭恢?，并承受主水流方向的水流力。圍堰下?5°角方向設(shè)置邊錨A、C，通過千斤頂和卷揚(yáng)機(jī)收放上拉纜A、下拉纜A′，上拉纜C、下拉纜C′調(diào)整圍堰橫向位置，并承受圍堰橫向風(fēng)力和水流力。圍堰上游45°方向設(shè)置水中錨墩D和岸上地錨E，并設(shè)置上下拉纜通過卷揚(yáng)機(jī)滑輪組調(diào)整圍堰順?biāo)鞣较蛭恢煤蜋M向位置。定位系統(tǒng)平面如圖2 所示。

圖2 定位系統(tǒng)平面圖

2.2.2.1 錨墩A、C 構(gòu)造

錨墩A、C 采用4 根φ1000mm×12mm 鋼管斜樁基礎(chǔ)+混凝土承臺。承臺頂預(yù)埋反力座、轉(zhuǎn)向馬口、系纜柱等預(yù)埋件，安裝1 臺100t 千斤頂、1 臺5t 卷揚(yáng)機(jī)及50t 滑輪組。錨墩A/C 上下拉纜均為φ56mm 鋼絲繩，上拉纜一端連接圍堰，一端連接φ40mm 精軋螺紋鋼，通過千斤頂張拉螺紋鋼調(diào)整圍堰，下拉纜一端連接圍堰，一端連接滑輪組動滑輪，通過卷揚(yáng)機(jī)收放鋼絲繩調(diào)整圍堰。

2.2.2.2 錨墩B 構(gòu)造

錨墩B 由錨墩平臺+靠錨裝置組成，平臺采用6 根φ1000mm×12mm 鋼管斜樁基礎(chǔ)+混凝土承臺。承臺頂預(yù)埋反力座，安裝2 臺100t 千斤頂。兩根拉纜一端連接圍堰，一端連接φ40mm 精軋螺紋鋼，通過千斤頂張拉螺紋鋼調(diào)整圍堰。靠錨裝置由2 根φ1000mm×12mm 鋼管樁基礎(chǔ)和型鋼分配梁組成。

2.2.2.3 錨墩D 構(gòu)造

錨墩D 采用6 根φ1000mm×12mm 鋼管斜樁基礎(chǔ)+混凝土承臺。承臺頂預(yù)埋反力座、轉(zhuǎn)向馬口、系纜柱等預(yù)埋件。上下拉纜一端連接圍堰，一端連接滑輪組動滑輪，通過卷揚(yáng)機(jī)收放鋼絲繩調(diào)整圍堰。

2.2.2.4 錨墩E（地錨）構(gòu)造

錨墩E 為岸上地錨，位于圍堰上游側(cè)岸邊，距離圍堰331m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。承臺頂預(yù)埋反力座、轉(zhuǎn)向馬口、系纜柱等預(yù)埋件。上下拉纜一端連接圍堰，一端連接滑輪組動滑輪，通過卷揚(yáng)機(jī)收放鋼絲繩調(diào)整圍堰。

3 錨墩定位系統(tǒng)施工要點(diǎn)

3.1 施工方法及工藝流程

因錨墩為水中孤墩，所以選擇采用打樁船施工鋼管樁基礎(chǔ)，棧橋上預(yù)拼承臺支架，采用定型鋼模板，利用駁船運(yùn)輸材料，浮吊配合施工的水中孤墩承臺施工方法。施工工藝流程為施工準(zhǔn)備→錨墩基礎(chǔ)鋼管樁插打→承臺支架安裝、鋪底?！壴摻睢惭b預(yù)埋件→安裝側(cè)?！謱訚仓信_→安裝定位設(shè)備、拉纜→圍堰定位。

3.2 管樁基礎(chǔ)施工

鋼管樁的運(yùn)輸采用400t 平板駁船，利用?？吭跅蛏系穆膸У鯇⒓庸こ尚偷匿摴艿醴旁隈g船上，鋼管樁的插打采用浮式打樁船，船上配有下沉導(dǎo)向架、錨固系統(tǒng)、動力供應(yīng)及自動平衡表。

施工錨墩鋼管樁前，要測量錨墩處河床面的標(biāo)高、水流速度，并布置好觀測點(diǎn)。通過全站儀跟蹤測量絞錨收繩定位打樁船，插打斜樁時(shí)，首先定位打樁船與鋼管傾斜方向縱向軸線，再定位橫向軸線。

開錘前應(yīng)檢查樁錘、樁帽或送樁與樁的中軸線是否一致，如有偏差應(yīng)改正。錘擊沉樁開始時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制樁錘的動能，先采用小沖程錘擊2～3 下，使鋼管入土并自持穩(wěn)定，然后檢查鋼管樁的平面位置偏差及傾斜度，檢查無誤后，再逐步增加打樁次數(shù)及頻率，逐漸加大沖擊能量，至達(dá)到樁的入土深度和貫入度都符合設(shè)計(jì)要求時(shí)為止。如樁尖已沉入設(shè)計(jì)標(biāo)高，但貫入度仍達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)接樁繼續(xù)下沉達(dá)至達(dá)到要求的貫入度為止。

3.3 水中錨墩承臺施工

水中錨墩承臺施工平臺采用40b 型鋼主梁和[20a 縱橫梁與管樁焊接，將施工荷載和永久荷載傳遞到管樁上，形成安裝穩(wěn)固的施工平臺，然后在平臺上鋪設(shè)底模、側(cè)模。施工流程為搭設(shè)施工平臺→安裝底?！壴摻睢惭b側(cè)模→安裝預(yù)埋件→分兩側(cè)澆筑承臺混凝土。

施工平臺在棧橋上加工成型，平臺縱橫梁之間必須滿焊，經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后方可使用，平臺整體利用駁船運(yùn)輸至墩位處，采用浮吊起吊配合完成安裝。因錨墩承臺底標(biāo)高低于高潮水位，所以平臺的安裝只能在每天的兩個(gè)落潮時(shí)間段內(nèi)完成。

平臺安裝完成后鋪設(shè)底模，綁扎承臺鋼筋，安裝定位系統(tǒng)預(yù)埋件，鋼筋及預(yù)埋件驗(yàn)收合格后一次性安裝承臺側(cè)模，側(cè)模設(shè)置內(nèi)拉桿及外支撐，最后澆筑混凝土。

3.4 設(shè)備及拉纜安裝

錨墩承臺施工完成后，根據(jù)施工需要布置供電設(shè)備，在靠近棧橋的A/B/C 錨墩上布置電纜及開關(guān)箱，在D 錨墩上安裝發(fā)電機(jī)及開關(guān)箱。

根據(jù)圖紙完成所有定位系統(tǒng)設(shè)備（包括卷揚(yáng)機(jī)、滑輪組、千斤頂、發(fā)電機(jī)等）的安裝及調(diào)試，并逐一嚴(yán)格仔細(xì)檢查，檢查內(nèi)容包括安裝位置、穩(wěn)固性、設(shè)備的狀態(tài)等，確保圍堰下水后初定位時(shí)設(shè)備的正常使用，有效控制圍堰穩(wěn)定，保障圍堰安全。

定位設(shè)備安裝完成后，安裝拉纜，根據(jù)圖紙計(jì)算每個(gè)錨墩對應(yīng)的上下拉纜的長度，計(jì)算中要充分考慮滑輪組及精軋螺紋鋼的行程、拉纜盤扣長度、圍堰精確定位時(shí)上下拉纜的角度等因素[2]。

圍堰上拉纜長度以圍堰自浮狀態(tài)能夠完成水面掛頭連接為準(zhǔn)，圍堰下水浮運(yùn)至靠近墩位處時(shí)，利用浮吊及駁船、拋錨艇人工連接拉纜，首先連接各錨墩下的拉纜，然后連接上拉纜。錨碇系統(tǒng)安裝如圖3 所示。

圖3 錨墩定位設(shè)備安裝

4 圍堰定位過程簡介

4.1 初定位

圍堰下水、浮運(yùn)依次完成錨墩上下拉纜連接，并緊靠B錨墩頂靠裝置，利用錨墩上的卷揚(yáng)機(jī)帶動滑輪組收放下拉纜控制圍堰位置，將圍堰偏差控制在里程方向20cm 以內(nèi)，上下游方向50cm 以內(nèi)，受漲落潮影響，漲潮時(shí)圍堰向上游移動約20cm，落潮時(shí)向下游移動約50cm，此時(shí)完成圍堰初定位。

4.2 精確定位

選擇在天氣較好，風(fēng)浪較小的漲（平）潮時(shí)進(jìn)行精確定位，操作前全面檢查各錨墩卷揚(yáng)機(jī)、滑輪組、千斤頂?shù)仍O(shè)備情況。

此時(shí)圍堰處于自浮穩(wěn)定狀態(tài)，前端（B 錨）吃水約3.8m，后端（D 錨）吃水約4m，頂面標(biāo)高平均+16.1m，圍堰向里程方向偏差25cm，向上游偏差30cm，平面高差為長邊24cm，短邊28cm。精確定位步驟如下。

步驟一：利用側(cè)壁隔艙注水調(diào)整圍堰頂面水平，調(diào)整圍堰頂面水平高差小于10cm。

步驟二：利用錨墩上卷揚(yáng)機(jī)控制滑輪組收放拉纜對圍堰平面位置進(jìn)行初步調(diào)整，并重復(fù)步驟一和步驟二，直到圍堰平面位置偏差控制在10cm 以內(nèi)。

步驟三：通過向底隔艙均勻注水方式使圍堰下沉至吃水7.8m 自浮穩(wěn)定。

步驟四：根據(jù)圍堰頂布點(diǎn)，測量實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，反復(fù)調(diào)整錨定系統(tǒng)，直到圍堰尾部位置準(zhǔn)確，插打第一根鋼護(hù)筒。

經(jīng)過反復(fù)調(diào)整，測得圍堰尾部18#定位樁導(dǎo)環(huán)里程方向偏差1.8cm、上下游偏差1.2cm，決定插打第一根鋼護(hù)筒。

步驟五：插打第二根鋼護(hù)筒。張拉B 錨墩千斤頂，調(diào)整圍堰上下游偏差，張拉C 錨墩千斤頂，調(diào)整圍堰里程方向偏差，調(diào)整至圍堰里程方向偏差2cm，上下游偏差8mm。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，考慮插打同側(cè)定位鋼護(hù)筒也能滿足圍堰精定位要求，決定插打24#定位鋼護(hù)筒，測量精確放樣護(hù)筒位置，插打第二根定位鋼護(hù)筒。

明珠灣大橋28#墩圍堰精確定位完成后，測得圍堰實(shí)際定位精度：里程方向偏差≤20mm，上下游偏差≤12mm，各邊相對高差≤30mm。精確定位完成如圖4 所示。

圖4 圍堰精定位實(shí)景圖

5 結(jié)語

明珠灣大橋28#主墩雙壁鋼吊箱圍堰利用錨墩定位技術(shù)，定位系統(tǒng)操作簡單、圍堰位置調(diào)整可控性好、錨墩受力明確抗臺能力強(qiáng)、克服了潮汐往復(fù)流沖擊、縮短了定位時(shí)間，施工較為順利，定位精度較高，且錨墩定位系統(tǒng)對施工水域要求小，施工時(shí)對航道干擾小，經(jīng)濟(jì)和社會效益尤為明顯，對大型鋼吊箱圍堰在水深流急、潮汐變化水域?qū)嵤┚_下沉定位具有極高的推廣價(jià)值。