胡 勇 唐 勇 尚慶果 張家倫

（1.中鐵大橋局集團(tuán)有限公司第四工程有限公司 南京 210031；2.中鐵大橋局集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)分公司 武漢 430050）

廣東江順大橋是連接江門市蓬江區(qū)與佛山市順德區(qū)的一座特大型橋梁，大橋全長2 297m，由東引橋、主橋和西引橋組成。其中主橋設(shè)計(jì)為雙塔雙索面混合梁斜拉橋，跨徑布置為60 m＋176 m＋700m＋176m＋60m＝1 172m，是目前廣東省路徑第一的斜拉橋。

江順大橋主橋Z4號墩承臺之下布置有28根直徑3.0 m 鉆孔灌注樁，承臺尺寸73.052 m×24.5m×6.5m，高樁承臺，啞鈴型。Z4號墩基礎(chǔ)平面布置見圖1。

圖1 Z4號主墩基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)布置示意圖（單位：cm）

1 地質(zhì)水文條件

Z4號承臺墩位處平均水深18.74 m。西江每年5～10月為汛期，可造成水位暴漲暴落。20年一遇設(shè)計(jì)高水位＋7.23 m，低水位＋0.33 m，洪水期間最大流速2.34 m／s。施工期間潮汐特點(diǎn)是落潮歷時(shí)長，漲潮歷時(shí)短，漲落潮差約1 m。根據(jù)地勘資料，對承臺圍堰施工最不利地質(zhì)條件為淺覆蓋層，平均15.65m。

2 承臺施工難點(diǎn)分析

2.1 結(jié)構(gòu)尺寸特點(diǎn)

Z4號承臺為大體積承臺，與同類大跨度斜拉橋主墩承臺類似，但其結(jié)構(gòu)存在兩個(gè)特點(diǎn)：①啞鈴型系梁區(qū)間隔15.6 m 沒有設(shè)計(jì)永久結(jié)構(gòu)樁基，因此系梁區(qū)封底將會出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力；②承臺邊樁到承臺邊緣的最大懸臂距離達(dá)4.5m 以上，因此懸臂區(qū)封底也將會出現(xiàn)較大的拉應(yīng)力。

2.2 自然條件帶來的難點(diǎn)

（1）深水高樁，因此大型雙壁鋼吊箱圍堰必不可少［1］。

（2）洪水期間水位暴起暴落。據(jù)2008年水文數(shù)據(jù)，從6月11日到16日的4d時(shí)間里，距橋位上游50km 處的馬口水文站水位漲幅超過7 m，24h最大漲幅達(dá)2.88m，此時(shí)洪峰流量達(dá)到46 800m3／s，該流量超50年一遇，位居解放后第二位。由于圍堰施工處于5～8月之間，因此防洪是圍堰安全作業(yè)首要考慮因素。

（3）淺覆蓋層使得樁基能夠提供的抗拔力有限，對圍堰抗浮不利。

2.3 施工環(huán)境帶來的難點(diǎn)

經(jīng)調(diào)查，江順大橋附近已建橋梁通航凈空最高為23.29 m，因此1 000t級以上浮吊無法進(jìn)場。圍堰整體下放［2］的設(shè)想無法實(shí)現(xiàn)。

3 圍堰方案比選和設(shè)計(jì)

綜合Z4 號自然環(huán)境、承臺結(jié)構(gòu)等各方面特點(diǎn)，圍堰方案的總體思路確定為：雙壁鋼吊箱后場分塊加工，運(yùn)輸至墩位平臺上拼裝成整體，接高護(hù)筒后利用同步吊放系統(tǒng)下放圍堰至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后封底抽水，形成無水環(huán)境再施工承臺。據(jù)此思路，圍堰結(jié)構(gòu)由雙側(cè)壁板、底板、吊掛、內(nèi)支撐等各系統(tǒng)組成，平面尺寸為75.452m×26.9m×12.5 m，壁厚為1.2 m，全焊結(jié)構(gòu)。針對施工難點(diǎn)，相應(yīng)設(shè)計(jì)應(yīng)對措施圖如下。

3.1 圍堰總體設(shè)計(jì)

總體設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于施工階段的劃分，其施工階段劃分見表1［3］。

表1 圍堰施工階段劃分表

根據(jù)施工階段劃分，初步擬定封底厚度為2.5 m。為適應(yīng)承臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了2 種方案予以比較，①系梁區(qū)加臨時(shí)樁；②增加系梁區(qū)封底厚度，見圖2和圖3。經(jīng)計(jì)算，2種方案的封底結(jié)構(gòu)在各施工階段其應(yīng)力參數(shù)值均能滿足規(guī)范［4］要求，說明只要封底厚度不小于2.5m，2種方案均可行，可以克服承臺系梁跨度大、懸臂距離長帶來的設(shè)計(jì)難度。計(jì)算表明：系梁區(qū)封底在抽水工況受控，懸臂區(qū)封底在澆筑第一次承臺工況受控；護(hù)筒與封底混凝土的粘結(jié)力，加樁方案較加厚方案小。因此從設(shè)計(jì)角度講，宜選擇加樁方案。

圖2 系梁區(qū)局部加厚封底方案示意圖

圖3 系梁區(qū)局部加樁封底方案示意圖

從施工角度出發(fā)，2 種方案施工利弊比較結(jié)果見表2。

通過設(shè)計(jì)和施工2方面的比較，并考慮服從總工期的要求，最終確定應(yīng)用加樁方案。

表2 2種圍堰封底方案施工利弊比較表

3.2 圍堰側(cè)板

吊箱側(cè)板主要承受水側(cè)壓力及水流力、承臺混凝土澆筑側(cè)壓力，設(shè)計(jì)重點(diǎn)是確定側(cè)板頂標(biāo)高?？紤]西江洪峰期水位極不穩(wěn)定，按最大漲率0.12 m／h計(jì)算，從常水位＋2.5m 漲水至＋7.23m 僅需40h。在此時(shí)段組織臨時(shí)加高圍堰不可能實(shí)現(xiàn)，因此最終取側(cè)板頂標(biāo)高＋8.3m。經(jīng)計(jì)算，封底抽水工況下，即在最大水頭82.1kN 的壓力下，側(cè)板構(gòu)件受力最大，其面板組合應(yīng)力小于170 MPa，變形小于L／400，截面抵抗矩均能滿足規(guī)范［5］要求，不會出現(xiàn)側(cè)板失穩(wěn)、扭曲破壞。

3.3 圍堰底板

底板的控制工況為圍堰封底時(shí)段，重點(diǎn)驗(yàn)算底板龍骨應(yīng)力和吊桿受力大小，特別是落潮對吊桿受力的影響。為確保吊桿受力安全，設(shè)置既定流程：當(dāng)澆筑封底厚度達(dá)到1 m 時(shí)，圍堰雙壁內(nèi)部往外抽水2m，然后繼續(xù)澆筑封底混凝土直至完成。為減小封底澆筑時(shí)混凝土的供應(yīng)壓力，在底板上設(shè)置2道隔艙板［6］，將封底混凝土分3個(gè)艙順序澆筑，隔艙板高2.5m。

3.4 圍堰內(nèi)支撐和下放導(dǎo)向

按照側(cè)板外水側(cè)壓力、水流力和承臺混凝土初凝前側(cè)壓力的計(jì)算結(jié)果，內(nèi)支撐設(shè)計(jì)為單層直徑800 mm 鋼管，標(biāo)高＋3.3 m。鋼管與撐腳用法蘭連接，撐腳與圍堰側(cè)板內(nèi)壁焊接。內(nèi)支撐完成第一次承臺混凝土澆筑后拆除。下放導(dǎo)向在圍堰內(nèi)分8 個(gè)點(diǎn)控制圍堰平面位置，縱橫向各4個(gè)點(diǎn)［7－8］。

4 圍堰施工

4.1 施工準(zhǔn)備

（1）鉆孔平臺改造，使其成為圍堰拼裝平臺。（2）精確測量護(hù)筒偏位，包括護(hù)筒的平面偏差和實(shí)際垂直度，以指導(dǎo)吊箱底板開孔。

4.2 圍堰加工制作及拼裝

底板分底龍骨和面板2部分加工?？v橋向龍骨分11塊整桁預(yù)制，整桁之間散拼橫橋向龍骨形成整體。預(yù)留焊接收縮量以控制龍骨位置誤差小于5mm。底板面板分塊下料制造，焊接于龍骨之上，焊接方式為四邊圍焊和分跨處板內(nèi)開孔塞焊。底板開洞范圍原則為：開孔線與護(hù)筒間隙≥100mm，即開孔半徑R≥（設(shè)計(jì)樁徑＋25cm）。

整個(gè)圍堰側(cè)壁板分34塊制造，最重單元塊小于20t。制造要點(diǎn)：借助剛度足夠的胎架防止側(cè)板構(gòu)件焊接變形；對密閉式隔艙板進(jìn)行煤油滲透試驗(yàn)，不得漏水；聯(lián)通管按實(shí)際水位進(jìn)行標(biāo)高調(diào)整。其他構(gòu)件，如內(nèi)支撐、隔艙板、導(dǎo)向等可按圖紙尺寸加焊接收縮余量分段下料加工。各構(gòu)件后場分塊加工后在拼裝平臺處拼裝。

4.3 圍堰下放及定位

由于1 000t級浮吊無法進(jìn)場，圍堰無法采用浮吊整體下放，因此確定采用計(jì)算機(jī)控制液壓同步升降技術(shù)施工［9］。該技術(shù)的特點(diǎn)在于：提升油缸錨具具有逆向運(yùn)動自鎖性，使升降過程十分安全，并且構(gòu)件可在升降過程中的任意位置長期可靠鎖定；其次升降系統(tǒng)具有mm 級的微調(diào)功能，能實(shí)現(xiàn)空中垂直精確定位。

下放施工控制點(diǎn)如下。

（1）設(shè)備安裝位置精確，特別是泵站方位應(yīng)考慮與油缸匹配，縮短油管管路。

（2）鋼絞線安裝必須使用疏導(dǎo)板，確保鋼絞線在油缸中的位置正確。

（3）下放前系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，空載運(yùn)行不少于1h，確保通信線路正確無誤，傳感器靈敏。

（4）圍堰等結(jié)構(gòu)檢查，重點(diǎn)是底板與護(hù)筒之間的間隙檢查。確保圍堰各部位構(gòu)件處于正常狀態(tài)。然后布設(shè)測控點(diǎn)及雙壁內(nèi)水泵，單臺水泵抽水流量不小于40m3／h。

（5）當(dāng)控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)均檢查無誤后，開始圍堰下放。根據(jù)計(jì)算，圍堰入水4.22 m 即可自浮，因此在圍堰自浮前灌水，保持2 m 水頭做圍堰的重力導(dǎo)向，直至圍堰下放到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

（6）下放過程中以側(cè)壁板上的導(dǎo)向架控制圍堰平面位置，同時(shí)在導(dǎo)向架與護(hù)筒之間安裝水平頂，作為平面位置微調(diào)設(shè)備，最終完成圍堰定位。

4.4 體系轉(zhuǎn)換及堵漏

下放就位后，應(yīng)立即進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換。除接高的4根護(hù)筒外，其余24根護(hù)筒頂部的十字形吊掛的吊桿，即直徑32mm 精軋螺紋鋼筋預(yù)先錨固于底板龍骨，上端臨時(shí)固定，隨圍堰下放到標(biāo)高。當(dāng)?shù)鯒U全部受力后，下放千斤頂逐步卸載歸零，拆除下放系統(tǒng)，圍堰重量轉(zhuǎn)移至24根護(hù)筒承受，并傳遞至樁基上。

護(hù)筒與底板的間隙采用環(huán)形弧板封堵。環(huán)形弧板分4塊制作，板的尺寸比縫隙略寬。下放過程中，板應(yīng)臨時(shí)固定。下放完成體系轉(zhuǎn)換后，由潛水員下水將板貼緊護(hù)筒，并收緊環(huán)形弧板之間的長桿螺栓，形成整體圓環(huán)。并且對環(huán)形弧板與護(hù)筒外壁之間的間隙逐個(gè)用水泥砂袋水下封堵。

4.5 圍堰封底

根據(jù)施工水位實(shí)際狀況和混凝土的供應(yīng)能力，在圍堰設(shè)計(jì)之初即考慮在底板上設(shè)置隔艙板。因此封底方案確定為：3 500m3封底混凝土沿橫橋向分3次順序灌注，即先系梁區(qū)隔艙，而后上游圓端區(qū)，最后下游圓端區(qū)?；炷劣砂渡? 座180 m3／h的混凝土拌和站供應(yīng)，單個(gè)隔艙布置2臺布料機(jī)和多導(dǎo)管作業(yè)，將作業(yè)時(shí)間控制在12h之內(nèi)，單個(gè)艙內(nèi)灌注方向從上游側(cè)向下游側(cè)逐步推進(jìn)。

5 結(jié)語

江順大橋Z4號主墩承臺圍堰通過合理設(shè)計(jì)細(xì)部構(gòu)造，不僅使圍堰受力明確，結(jié)構(gòu)的整體剛度和穩(wěn)定性高，很好地克服了施工環(huán)境、自然環(huán)境、承臺結(jié)構(gòu)特點(diǎn)帶來的技術(shù)難題。

利用計(jì)算機(jī)控制液壓同步升降技術(shù)完成大型鋼圍堰的安裝任務(wù)，確保了圍堰升降過程的平穩(wěn)，且操作快捷、簡便，圍堰安裝時(shí)間花費(fèi)僅3h。該方法克服了大型起重設(shè)備無法進(jìn)場的缺陷，并且不受施工場地的限制，施工可靠度強(qiáng)，工作效率高，有很好的使用前景。

由于設(shè)計(jì)考慮周全，施工工藝控制到位，使得江順大橋Z4號主墩承臺圍堰作業(yè)任務(wù)在2個(gè)月零10d內(nèi)順利完成，確保了洪水期間承臺的施工安全和質(zhì)量，延續(xù)了前一階段鉆孔作業(yè)贏得的時(shí)間優(yōu)勢，為總工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步夯實(shí)了基礎(chǔ)。

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