文 藝/廣東省珠海航道局

尖峰大橋橋梁防撞處理工程防撞墩技術(shù)分析

文 藝/廣東省珠海航道局

本文介紹了珠海市尖峰大橋橋梁防撞處理工程建設(shè)背景、工程概況，分析了橋梁防撞墩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工方法以及施工過程中應(yīng)當(dāng)注意的技術(shù)問題，可為珠三角地區(qū)橋梁防撞工程的建設(shè)提供一定參考。

橋梁防撞；尖峰大橋；防撞墩結(jié)構(gòu)

1.工程建設(shè)背景

隨著珠三角經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，跨河的大型橋梁建造的越來越多，區(qū)域航運(yùn)量快速增長(zhǎng)，珠三角航道網(wǎng)中航行的船舶也進(jìn)一步大型化、高速化。地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求以及優(yōu)良的航道水深條件，使泥灣門—雞啼門水道已具備提升為Ⅲ級(jí)航道等級(jí)的通航要求，泥灣門-雞啼門水道航道建設(shè)項(xiàng)目納入了珠海市及廣東省的相關(guān)規(guī)劃，而位于泥灣門水道和雞啼門水道交接處的尖峰大橋因建設(shè)較早，橋梁通航凈空尺寸已不能滿足Ⅲ級(jí)航道的現(xiàn)行通航標(biāo)準(zhǔn)[1]。

珠海市尖峰大橋?yàn)殡p孔單向通航，通航凈寬為75/48m，凈高為8.7m，目前尚不具備拆除重建的條件，因此在泥灣門-雞啼門水道航道工程中通過實(shí)施橋梁防撞系統(tǒng)工程對(duì)該橋進(jìn)行防撞處理，以使其滿足航道通航條件，保障航道通航安全。

2.尖峰橋梁防撞處理工程內(nèi)容

尖峰大橋防撞處理工程采取的措施是在通航孔兩側(cè)的橋墩上、下游各設(shè)一個(gè)分離式防撞墩，且在防撞墩頂部安裝警示燈，其迎船面端部及兩側(cè)安裝反光膜，背船面安裝一座工作爬梯。并在通航孔一側(cè)橋墩上設(shè)置橋梁凈高標(biāo)尺，提示過往船舶橋梁的凈空高度。

該橋防撞墩的結(jié)構(gòu)防撞標(biāo)準(zhǔn)按1000t級(jí)港澳船舶標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防，共設(shè)6個(gè)分離式防撞墩，結(jié)構(gòu)邊緣與橋梁外邊緣距離為5m，墩寬度為5.9m，迎船面和側(cè)面安裝DA-A300H×2500L型橡膠護(hù)舷。防撞墩底部高程為0.14m，頂部高程為3.14m。基礎(chǔ)采用6根直徑為1.5m的灌注樁，順?biāo)鞣较驑堕g距為3.75m，垂直水流方向樁間距為3.3m，灌注樁的混凝土強(qiáng)度為C30。樁基上部為實(shí)心承臺(tái)，承臺(tái)厚3.0m，總長(zhǎng)11.25m，寬5.9m。

3.防撞墩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

尖峰大橋橋梁防撞的設(shè)計(jì)最低通航水位為-0.44m（85高程，下同），最高設(shè)計(jì)水位為2.84m；橋梁防撞墩的功能設(shè)定為受1000t級(jí)船舶撞擊后不影響橋梁的安全穩(wěn)定性，且防撞墩受撞擊后不能倒塌并能修復(fù)。

3.1 撞擊速度

尖峰大橋防撞設(shè)計(jì)撞擊代表船型為1000t級(jí)港澳線船舶，兼顧船型為500t級(jí)港澳線船舶。根據(jù)美國(guó)規(guī)范AASHTO-1994撞擊速度的選取，內(nèi)插得出1000噸船舶撞擊尖峰大橋的速度為3.434m/s，500噸級(jí)貨船的撞擊速度為3.125m/s。

3.2 撞擊角度

船舶撞擊角度既受風(fēng)和流的影響，也會(huì)受船舶駕駛員的操控而在一定程度上消除風(fēng)、流壓偏角的影響。尖峰大橋防撞設(shè)計(jì)撞擊角度考慮兩種情況，分別是船首正碰時(shí)取0°考慮和船首側(cè)撞取航道與橫橋方向的夾角30°考慮。

圖1 船舶撞擊橋墩撞擊示意圖

3.3 船舶撞擊力

船舶撞擊力的計(jì)算有多種方法，計(jì)算公式也很多[2]，尖峰大橋是一座公路橋，本文選用《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》[3]計(jì)算本工程船舶撞擊力，計(jì)算可得尖峰大橋橫橋向撞擊力為6.3MN，順橋向撞擊力為3.2MN。

3.4 防撞墩結(jié)構(gòu)

尖峰大橋橋梁防撞墩底部設(shè)計(jì)高程為0.14m，頂部高程為3.14m。基礎(chǔ)采用6根直徑為1.5m的灌注樁，順?biāo)鞣较驑堕g距為3.75m，垂直水流方向樁間距為3.3m，灌注樁的混凝土強(qiáng)度為C30。樁基上部為實(shí)心承臺(tái)，承臺(tái)厚3.0m，迎船面為圓?。ò霃綖?000mm），總長(zhǎng)11.25m，寬5.9m，混凝土強(qiáng)度為C35。同時(shí)，在實(shí)心承臺(tái)頂部前端安裝警示燈；警示燈采用HB155-S1型LED航標(biāo)燈，燈光為黃色單閃（0.5s+3.5s）。根據(jù)《泥灣門-雞啼門水道航道工程船舶、防撞墩碰撞數(shù)值仿真分析研究報(bào)告》成果，尖峰大橋防撞墩樁基強(qiáng)度和主要內(nèi)力均能防撞墩的功能設(shè)定的需求。

4.橋梁防撞墩施工方案及技術(shù)要求

尖峰大橋防撞墩樁基為灌注樁，應(yīng)搭設(shè)專門的水上施工平臺(tái)進(jìn)行施工，搭設(shè)平臺(tái)采用的鋼管樁入土深度和鋼結(jié)構(gòu)均需通過受力計(jì)算確定。灌注樁成孔采用回旋鉆外加泥漿護(hù)壁，終止鉆孔應(yīng)清孔，鋼筋籠吊放入孔內(nèi)后需加以固定，隨即可用鋼導(dǎo)管灌注水下混凝土，灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)高出一定高度，以保證混凝土強(qiáng)度。防撞墩承臺(tái)采用有底模鋼套箱施工，鋼套箱各部件的大小亦通過受力計(jì)算確定，且承臺(tái)施工時(shí)要注意鋼套箱與樁基銜接處的水密性。

尖峰大橋防撞墩施工時(shí)主要技術(shù)要求有六點(diǎn)。一是放樣要準(zhǔn)確，防撞墩與原橋梁橋墩臺(tái)應(yīng)在同一軸線上。二是基樁沉渣厚度應(yīng)小于100mm，樁基應(yīng)全部進(jìn)行超聲波檢測(cè)，并抽取不少于總樁數(shù)5%的基樁鉆芯取樣檢測(cè)，及對(duì)混凝土灌注異常和完整性檢測(cè)異常的樁進(jìn)行檢測(cè)。三是基樁施工中應(yīng)在吊裝下放鋼筋籠的同時(shí)將聲測(cè)管（采用無縫鋼管）固定在鋼筋籠上，并且聲測(cè)管應(yīng)伸至樁底。四是承臺(tái)鋼套箱安裝要注意側(cè)模板平整度及密封性，不得出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象；承臺(tái)混凝土澆筑前要注意預(yù)埋橡膠護(hù)舷、爬梯等的預(yù)埋件。五是混凝土澆筑過程注意控制混凝土塌落度及振搗程度，不能出現(xiàn)蜂窩、麻面等現(xiàn)象。六為防撞墩施工單位須根據(jù)橋梁區(qū)域的地質(zhì)狀況和施工條件，制定專項(xiàng)施工方案，保障工程質(zhì)量和施工安全。

5.結(jié)束語

船舶撞擊橋梁事件往往會(huì)造成橋梁倒塌、船舶沉沒、人員傷亡和水陸運(yùn)輸干線長(zhǎng)期中斷的嚴(yán)重后果，而規(guī)范化的橋梁防撞研究還處于起步階段，但不斷發(fā)生的船撞橋事故卻使這一課題研究越來越具有必要性和緊迫性[4]。尖峰大橋橋梁防撞處理工程屬緩沖體式防撞設(shè)施，其防撞性能好，而且適用性強(qiáng)，該工程的建設(shè)和實(shí)施可以為類似橋梁防撞處理工程的設(shè)計(jì)和建筑提供可參考的經(jīng)驗(yàn)做法。

[1]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 20139-2014 內(nèi)河通航標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014.

[2]錢宇程.橋船碰撞動(dòng)力學(xué)與防撞性能的研究[D].東南大學(xué)，2014.

[3]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JTG D60-2015 公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2015.

[4]趙樹超.淺析橋梁防撞技術(shù)[J].才智,2012(26):40.