何承海，彭琳琳

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241000）

特大型橋梁深水鋼圍堰導(dǎo)向定位方法

何承海，彭琳琳*

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241000）

特大型橋梁中鋼圍堰應(yīng)用廣泛、定位方法多樣，針對(duì)拉靠墩定位、四角錨墩定位、定位船定位、重力錨+定位船定位、鋼管樁定位等多種方法進(jìn)行對(duì)比研究，總結(jié)了多種方法的特點(diǎn)及其適用條件。

橋梁；鋼圍堰；導(dǎo)向定位方法

深水群樁基礎(chǔ)在我國已建特大型跨江跨海橋梁基礎(chǔ)中被廣泛采用。深水樁基的施工往往采用鋼圍堰方案，利用封底混凝土達(dá)到圍堰與鋼管樁間止水目的，實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)干施工作業(yè)環(huán)境，保證承臺(tái)施工質(zhì)量。鋼圍堰定位是施工中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，不僅關(guān)系到樁基或承臺(tái)施工的成敗，同時(shí)也影響到樁基或承臺(tái)的施工精度。本文對(duì)國內(nèi)多座特大型橋梁中鋼圍堰的定位方案進(jìn)行闡述，以期為類似項(xiàng)目提供借鑒。

1 定位系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)研究

鋼圍堰的沉放施工根據(jù)成樁的先后順序，可分為先下圍堰后成樁和先成樁后下圍堰的施工工藝，兩種施工工藝的不同則會(huì)導(dǎo)致其定位系統(tǒng)的不同。以下為國內(nèi)目前使用較多的定位系統(tǒng)。

1.1 拉靠墩定位方案

拉靠墩定位系統(tǒng)由上游拉墩和下游靠墩組成，以武漢二七長(zhǎng)江大橋3號(hào)墩基礎(chǔ)圍堰施工為例，拉靠墩定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖 1 所示[1]。拉、靠墩橫橋向軸線與橋梁基礎(chǔ)軸線一致。在拉、靠墩頂面設(shè)置卷揚(yáng)機(jī)拉纜系統(tǒng)，上游拉墩設(shè)置主拉纜和下拉纜，下游靠墩設(shè)置交叉拉纜，順橋向拋錨，設(shè)置邊錨纜，纜繩一端系在鋼吊箱上。

1.2 四角錨墩定位方案

在圍堰的4個(gè)對(duì)角處設(shè)置4個(gè)以鋼管樁為主要承力結(jié)構(gòu)的臨時(shí)墩臺(tái)，墩臺(tái)布置距圍堰一定的距離，盡量避開圍堰的沖刷范圍。每個(gè)墩臺(tái)用纜繩分別與圍堰的某角點(diǎn)連接，以便精確控制圍堰的位置。墩臺(tái)上面通過澆筑混凝土或用型鋼等鋼材把鋼管樁連接成整體并形成操作平臺(tái)，在平臺(tái)上分別布置相應(yīng)的滑車組、卷揚(yáng)機(jī)等設(shè)施以方便調(diào)節(jié)拉纜拉力；通過拉纜拉力的調(diào)整可以調(diào)節(jié)圍堰的位置。以武漢天興洲大橋2號(hào)主墩基礎(chǔ)圍堰施工為例，四角錨墩布置方案見圖 2[2]。

圖1 拉靠墩定位系統(tǒng)Fig.1 Positioning system of pulling and berthing pier

圖2 四角錨墩定位系統(tǒng)Fig.2 Positioning system of four anchor piers

1.3 定位船定位方案

定位船定位系統(tǒng)由導(dǎo)向船和定位船組成，根據(jù)工程實(shí)際情況和船只數(shù)量，又可分為1個(gè)導(dǎo)向船和1個(gè)定位船定位方案、2個(gè)導(dǎo)向船和 1個(gè)定位船定位方案及2個(gè)導(dǎo)向船和2個(gè)定位船定位方案。導(dǎo)向船與定位船均自成體系，自身穩(wěn)定性及調(diào)節(jié)能力較強(qiáng)，以抵抗水流力、風(fēng)浪力及船舶的撞擊。通過定位船來抵抗圍堰所承受的水流力，通過導(dǎo)向船來穩(wěn)定和調(diào)整鋼圍堰，并在導(dǎo)向船另側(cè)圍堰上設(shè)拉纜以平衡穩(wěn)定圍堰。以武漢軍山長(zhǎng)江大橋基礎(chǔ)施工為例，采用了單定位船和單導(dǎo)向船組合的定位系統(tǒng)，平面布置如圖 3 所示[3]。

圖3 定位船定位系統(tǒng)Fig.3 Positioning system of positioning barge

1.4 重力錨+定位船定位方案

該定位系統(tǒng)由錨錠系統(tǒng)和前定位船組成，前定位船主要承擔(dān)確定、調(diào)整鋼圍堰的位置。以南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋6號(hào)墩基礎(chǔ)施工為例，采用錨錠系統(tǒng)與前定位船方案，其中定位船主錨采用4個(gè) 8 t霍耳式鐵錨，定位船邊錨每側(cè)采用 2 個(gè) 5 t霍耳式鐵錨；鋼圍堰邊錨每側(cè)采用 4 個(gè) 8 t霍耳式鐵錨，鋼圍堰尾錨采用 2 個(gè) 8 t霍耳式鐵錨；定位船 與 鋼 圍 堰 間 用 4 根 直 徑 為 47.5 mm 拉 纜 相 聯(lián) ，具體布置如圖 4 所示[4]。

圖4 重力錨+定位船定位系統(tǒng)示意圖Fig.4 Sketch of positioning system of gravity anchor combined with positioning barge

1.5 鋼管樁定位方案

該定位方案主要是利用已施工完成的鋼護(hù)筒作為支撐結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)向裝置通過橫撐等構(gòu)件與鋼護(hù)筒進(jìn)行連接，然后將拼裝完成的鋼圍堰通過定位裝置進(jìn)行導(dǎo)向定位并下沉到設(shè)計(jì)位置。

杭州錢塘江多座橋梁處于強(qiáng)涌潮急流河段，在基礎(chǔ)施工中均采用鋼套（吊）箱圍堰方案，其導(dǎo)向裝置也基本相同。以錢塘江六橋（下沙大橋）為例，鋼圍堰下沉?xí)r利用周圍的鉆孔樁鋼護(hù)筒作為定位下沉的導(dǎo)向、支撐系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)需強(qiáng)大有力 ， 否 則 可 能 因 剛 度 不 夠 導(dǎo) 致 不 能 很 好 導(dǎo) 向[5]。根據(jù)圍堰結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)置了兩種導(dǎo)向裝置，橡膠護(hù)舷下沉導(dǎo)向裝置見圖5，工字鋼軌道下沉導(dǎo)向裝置見圖6。

圖5 橡膠護(hù)舷下沉導(dǎo)向裝置Fig.5 Rubber fender sinking guide

圖6 工字鋼軌道下沉導(dǎo)向裝置Fig.6 I-steel track sinking guide

2 定位方案研究比較

在對(duì)國內(nèi)相關(guān)工程調(diào)研的基礎(chǔ)上，從技術(shù)程度、施工工藝、施工成本、施工周期等方面進(jìn)行比較，見表1。

3 結(jié)語

鋼圍堰在下沉導(dǎo)向定位過程中，受水文、地質(zhì)、鋼圍堰自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和外部施工條件影響極大。從工程實(shí)例和比選中可以看出，對(duì)于一般水流不大且沒有強(qiáng)涌潮的水域，橋梁樁基礎(chǔ)的施工一般采用“先沉放圍堰后沉樁”施工工藝（如 1.1~ 1.4 中相關(guān)應(yīng)用工程），圍堰不僅作為承臺(tái)施工的模板，而且還兼顧深水打樁平臺(tái)，在圍堰精確定位完成并下放到設(shè)計(jì)位置后，減少了鋼管樁沉樁精度高等難題，同時(shí)還可減少沉樁設(shè)備的投入。

表1 不同定位方案比較Table 1 Comparison of different positioning methods

對(duì)于水流較大或有涌潮或水深較淺的水域，大型工程船舶固定于此進(jìn)行施工作業(yè)難度很大，采用錨墩定位或定位船定位方案難以實(shí)現(xiàn)，橋梁基礎(chǔ)一般采用“先沉樁后沉放圍堰”工藝，圍堰僅作為承臺(tái)施工的模板使用，同時(shí)利用鋼管樁（護(hù)筒）作為導(dǎo)向支承，其定位精度和剛度均應(yīng)滿足要求，增大了鋼管樁設(shè)計(jì)與沉樁施工難度。在橋梁設(shè)計(jì)和建設(shè)中，可根據(jù)基礎(chǔ)工程特點(diǎn)和自然條件選用合適的導(dǎo)向定位方式。

[1] 高培成，佘巧寧.武漢二七長(zhǎng)江大橋中主塔墩基礎(chǔ)圍堰施工技術(shù) [J].橋梁建設(shè)，2010（2）：42-43. GAO Pei-cheng,SHE Qiao-ning.The foundation cofferdam construction technology in Wuhan Erqi Yangtze River Bridge main bridge[J].Bridge Construction,2010（2）:42-43.

[2] 李軍堂，秦順全.天興洲長(zhǎng)江大橋主墩雙壁鋼圍堰基礎(chǔ)施工的技術(shù)創(chuàng)新[J].世界橋梁，2005（6）：61-62. LI Jun-tang,QIN Shun-quan.Technological innovation of doublewall steel cofferdam construction in Tianxingzhou Yangtze River Bridge main bridge[J].World Bridges,2005(6):61-62.

[3] 張學(xué)鋒，傅益宏，張少軍.武漢軍山長(zhǎng)江公路大橋主跨斜拉橋的設(shè)計(jì)施工介紹[J].交通科技，2000（3）：35-39. ZHANG Xue-feng,FU Yi-hong,ZHANG Shao-jun.Introduction of cable-stayed bridge design and construction in Junshan Yangtze River Bridge main span[J].Transportation Science&Technology, 2000(3):35-39.

[4] 黃旺明.南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋主橋 6 號(hào)墩圍堰下河及定位施工技術(shù)[J].高速鐵路技術(shù) 2011（3）：35-37. HUANG Wang-ming.Cofferdam launching and positioning technology of the Nanjing Dashengguan Yangtze River Bridge on the pier 6 of main bridge[J].High-speed Railway Technology,2011 (3):35-37.

[5] 趙天法，鮮正洪，唐紅敏.強(qiáng)涌潮河段雙壁鋼圍堰設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[J].公路與汽運(yùn)，2009（5）：125-126. ZHAO Tian-fa，XIAN Zheng-hong,TANG Hong-min.Design and construction technology for double wall steel cofferdam in strong bore section[J].Highways&Automotive Applications,2009(5): 125-126.

Positioning method for deepwater steel cofferdam of grand bridge

HE Cheng-hai,PENG Lin-lin*
（No.4 Eng.Co.,Ltd.of CCCC Second Harbor Engineering Co.,Ltd.,Wuhu,Anhui 241000,China）

Steel cofferdam has a variety of positioning methods and is widely used in grand bridge.By comparing of various positioning methods,such as positioning by pulling and berthing pier,positioning by four anchor piers,positioning barge method,gravity anchor combined with positioning barge method,steel pipe pile positioning method,etc.,we summarized the characteristics of these methods and the conditions for their application.

bridge;steel cofferdam;positioning method

U655.541；U445.556

：A文獻(xiàn)標(biāo)志碼：2095-7874（2014）11-0029-05

10.7640/zggwjs201411009

2014-06-26

交通運(yùn)輸部科技計(jì)劃 （2010-353-333-130）

何承海 （1976 — ），男，安徽懷寧人，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事特大型施工技術(shù)研究和管理工作。

* 通訊作者：彭琳琳，E-mail：jiaodapenglin@163.com