黃薛峰

摘要：南京長江第四大橋南主墩鋼吊箱重達1800噸，分為上下兩層，每層38個單元節(jié)段，采用廠家節(jié)段制作，現(xiàn)場整拼整體吊裝下放的方案，并結(jié)合了哈佛板和袋裝水泥、“十字”挑梁、精扎螺紋鋼拉桿的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鋼吊箱 哈佛板 “十字”挑梁 精扎螺紋鋼 吊裝

南京長江第四大橋位于南京長江二橋下游10公里處的石埠橋附近，是南京繞越高速公路過江通道的重要組成部分。南京長江第四大橋由跨江大橋和兩岸的接線工程組成，全長28.996公里?？缃鳂虿捎秒p塔三跨懸索橋方案，橋跨布置為：（166+410.2）m+1418m+（363.4+118.4）m=2476m。

一、鋼吊箱設(shè)計構(gòu)思

南京長江第四大橋南主墩鋼吊箱是將主墩防撞設(shè)施與施工期的圍堰及承臺模板結(jié)合為一體的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)既要滿足防撞功能的要求，在船舶碰撞時消能緩沖，又要作為承臺施工時的圍堰和模板結(jié)構(gòu)，滿足施工中各工況受力要求。

鋼吊箱由底板、內(nèi)壁、外壁、空腔中的隔艙板及勁板等構(gòu)件組成。整體為防撞結(jié)構(gòu)，船舶撞擊導(dǎo)致鋼吊箱局部破損時，可將破損處割除維修；內(nèi)壁為承臺模板，鋼吊箱內(nèi)壁各尺寸與承臺尺寸一一對應(yīng)。

二、鋼吊箱施工方案比選

方案

對比項 方案1：鋼吊箱工廠內(nèi)制作并拼裝成整體、氣囊下滑入水，由拖輪浮運至施工現(xiàn)場。 方案2：鋼吊箱單元節(jié)段工廠內(nèi)制作、船舶運至施工現(xiàn)場，現(xiàn)場組拼成整體。

防腐 鋼吊箱節(jié)段廠內(nèi)制作總拼后進行防腐涂裝，質(zhì)量可靠。 鋼吊箱節(jié)段在廠內(nèi)防腐涂裝，現(xiàn)場僅為接縫防腐施工，且由同一防腐作業(yè)隊伍施工，質(zhì)量可靠。

安全性 系梁相對比較弱，下水過程中極易造成變形，甚至損壞，鋼吊箱拼裝成整體后體積龐大，浮運過程風(fēng)險非常大。 不存在下水及浮運過程，安全風(fēng)險小。

材料用量 采用浮運方案，鋼吊箱壁體需增加橫、縱隔板劃分多個密封艙，對壁體外側(cè)的消波孔進行臨時封堵，而且氣囊下水吊箱底板還要增加面板，需要增加大量材料。 不需要額外增加材料。

經(jīng)濟性 施工費用兩種方案基本持平。

考慮到鋼吊箱的施工期間主要受臺風(fēng)、季風(fēng)的影響，以及橋位處潮水、涌浪的影響，自然條件比較惡劣，進一步加大了鋼吊箱整拼后浮運的風(fēng)險。根據(jù)以上比較，最終確定選用方案2，即工廠節(jié)段制作，現(xiàn)場組拼成整體的方案。

三、鋼吊箱制作及拼裝

南京長江第四大橋南主墩鋼吊箱采用廠家節(jié)段制作，現(xiàn)場拼裝成整體的方案。鋼吊箱節(jié)段由專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)廠家制作，由三條運輸船將鋼吊箱節(jié)段分批運至施工現(xiàn)場?，F(xiàn)場施工平臺采用型鋼作為鋼吊箱單元節(jié)段拼裝的底座，待鋼吊箱單元節(jié)段吊至底座上即可進行節(jié)段拼裝，可擱置3排，每排可拼裝2至3個單元節(jié)段為一個大節(jié)段。在外側(cè)樁基的鋼護筒及主墩區(qū)環(huán)形走道鋼管樁上制作牛腿，擱置型鋼作為大節(jié)段的支撐梁，每天可以保證2個大節(jié)段吊裝至支撐梁上并精確定位。鋼吊箱現(xiàn)場拼裝的大節(jié)段直接吊至鋼吊箱的下放位置進行總拼，為鋼吊箱的合攏、底板的制作、定位、開孔等施工環(huán)節(jié)提供了有利條件，同時為鋼吊箱的整體下放爭取了大量時間，大大縮短了工期。為保證鋼吊箱節(jié)段制作、運輸、現(xiàn)場拼裝形成一條循環(huán)流水線，項目部制定了鋼吊箱施工計劃，并且有預(yù)見性的做出相應(yīng)調(diào)整，隨機應(yīng)變，保證了鋼吊箱施工的順利進行。

南京長江第四大橋南主墩鋼吊箱施工有以下幾個優(yōu)勢：

①在施工現(xiàn)場進行總拼，消除了運輸風(fēng)險；

②拼裝場地北有南主墩施工平臺，南有臨時碼頭，是良好的避風(fēng)港；

③能夠充分利用現(xiàn)場的浮吊、塔吊等大型起重設(shè)備，確保進度計劃的實現(xiàn)；

④鋼吊箱現(xiàn)場拼裝不會對航道通航造成任何影響；

⑤將鋼吊箱制作并入整個南主墩施工，便于施工過程控制及質(zhì)量管理，確保質(zhì)量達標(biāo)； 圖1 鋼吊箱拼裝成整體

四、鋼吊箱整體下放

南京長江第四大橋南主墩鋼吊箱重達1800噸，由兩艘浮吊完成吊裝下放工作。兩艘浮吊起重量均為1200噸，總起重量達2400噸，已超過鋼吊箱總重量600噸。同時，在鋼吊箱自重的基礎(chǔ)上，附加1.1的動載系數(shù)和1.1的不均衡系數(shù)，則單個浮吊的吊重為：1800×1.1×1.1/2=1089噸<1200噸，所以兩臺浮吊完全滿足要求。

鋼吊箱由兩個圓弧段和一個系梁段組成，形似一個啞鈴，單臺浮吊的8個吊點均布在同一個圓弧段上。同時，鑒于南主墩在長江水域中的位置及施工平臺的結(jié)構(gòu)形式，兩艘浮吊均拋錨定位于施工平臺的北側(cè)，并排?？浚瑱M水流方向吊裝。浮吊拋錨就位后，進行鋼吊箱吊索掛鉤。單臺浮吊采用兩個吊鉤同時起吊的方式，每個大鉤上配備兩根吊索，每根吊索連接兩個吊耳，吊索兩兩交錯布置，可使吊索一環(huán)扣一環(huán)，均勻受力。所有吊點連接完畢，解除鋼吊箱限位板，并經(jīng)檢查無任何問題后，兩艘浮吊同時開始起鉤，張緊吊索，直至兩艘浮吊受力基本均衡時，再同時、同速起鉤，起吊至預(yù)定高度后完成鋼吊箱支撐梁的拆除工作。最后再由兩艘浮吊同時、同速下鉤，直至鋼吊箱下放至預(yù)定位置。在整個下放過程中由測量組全面負(fù)責(zé)鋼吊箱橫橋向和縱橋向軸線偏位及標(biāo)高的監(jiān)測工作，并由起重組配合指揮浮吊微調(diào)完成鋼吊箱精確就位。

五、底板封堵

水下鋼結(jié)構(gòu)封堵的方法多種多樣，就拿水下焊接來說，也是一種可以達到良好封堵效果的方法。但是水下焊接對個人的技術(shù)水平要求較高，并且施工時間較長，鑒于前幾座大橋的施工經(jīng)驗，在南京長江第四大橋南主墩鋼吊箱封堵施工中采用了哈佛板及袋裝水泥。

鋼吊箱調(diào)整到位并固定后，由潛水員水下安裝哈佛板，封堵鋼護筒與鋼吊箱底板之間的縫隙，并在哈佛板上堆碼一層袋裝水泥。每套哈佛板由兩個半圓環(huán)組成，兩兩之間采用螺栓連接，使其形成一個圓環(huán)，圓環(huán)寬度大于鋼護筒與鋼吊箱底板之間的間隙并覆蓋在間隙上。在哈佛板上再覆蓋一層袋裝水泥，水泥與水接觸后具有一定的流動性，可以進一步提高封堵縫隙的效果，同時袋裝水泥也起到了壓實哈佛板的效果，可以抵觸水流對哈佛板形成的沖擊，抑制了哈佛板的偏移，使二次漏洞的出現(xiàn)幾率大大減小。

因為水下操作不方便，極易造成空隙封堵不嚴(yán)、不實，任何一個小小的縫隙都會對封底混凝土的灌注產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。所以每個鋼護筒位置的孔洞、每塊哈佛板、每一條縫隙都需逐一檢查，進行地毯式的收索。因此在封底混凝土灌注前，需再次安排潛水員水下檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

哈佛板及袋裝水泥進行封堵的成功運用，不但達到了預(yù)期的理想效果，而且節(jié)省了大量的人力、物力、財力，降低了施工難度、縮短了施工工期，為封底的順利進行做好了準(zhǔn)備。

圖2 鋼吊箱底板與鋼護筒之間縫隙封堵圖

六、“十字”挑梁及精扎螺紋鋼的運用

鑒于上海長江大橋成功的施工經(jīng)驗，鋼吊箱底板拼裝時，在每個鋼護筒周圍的底板大梁上安裝4個下拉端鉸支座，均勻分布，并安裝活動雙耳錨固座、銷軸、直徑32㎜精軋螺紋鋼拉桿。在鋼吊箱下放到位后，在鋼護筒頂部安裝“十字”挑梁，通過“U”形板及錨具將拉桿的另一端錨固在“十字”挑梁上。通過精軋螺紋鋼、錨具及連接器等組成的拉桿體系將其對拉，將鋼吊箱底板固定在護筒上，為后期的混凝土封底提供了保障。

1、精扎螺紋鋼拉桿由三部分組成：

①精扎螺紋鋼筋、錨具及連接器組成拉桿；

②固定耳板、活動雙耳錨固座及銷軸組成下拉端鉸支座；

③“U”形板及“十字”挑梁組成上拉端錨固支座。

2、該拉桿體系與普通拉桿體系相比具有以下幾個優(yōu)點：

①拉桿輕便、安裝便捷、可適當(dāng)變形；

②拉桿不需與鋼護筒焊接固定；

③拉桿受力能力好安全系數(shù)大；

④拉桿拆除后可重復(fù)使用。

七、結(jié)語

南京長江第四大橋南主墩鋼吊箱施工技術(shù)的成功運用，證明了采用廠家節(jié)段制作、現(xiàn)場整體拼裝、雙浮吊抬吊就位的方法合理、得當(dāng)、安全、可靠。哈佛板、袋裝水泥、“十字”挑梁及精扎螺紋鋼拉桿的成功應(yīng)用，不但節(jié)約了成本，還提前了工期，同時也為后期混凝土封底的順利進行打下了堅實的基礎(chǔ)。南京長江第四大橋南主墩鋼吊箱施工技術(shù)是一種膽大的想法也是創(chuàng)新的方法，為同類工程的施工提供了很有價值的參考。