(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第五工程有限公司, 湖北 宜昌 443002)
近年來,我國(guó)跨江深水基礎(chǔ)橋梁均大規(guī)模地采用雙壁鋼圍堰,作為水深流急區(qū)域橋梁復(fù)合式基礎(chǔ)的外圍結(jié)構(gòu)[1~3]。深水基礎(chǔ)施工采用雙壁鋼圍堰施工技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢(shì):(1)適用性強(qiáng),不受水文、地質(zhì)條件限制;(2)自身強(qiáng)度與剛度較高,可承受較大的圍堰內(nèi)外水壓;(3)安裝下沉工序簡(jiǎn)單,施工不受施工水位與季節(jié)限制;(4)用途多樣,既可擋水提供干環(huán)境,又可作為承力結(jié)構(gòu);(5)可回收重復(fù)利用,降低成本。本文結(jié)合蚌埠長(zhǎng)淮衛(wèi)淮河大橋工程實(shí)例,重點(diǎn)介紹雙壁鋼套箱的制作、工位散拼安裝、吸泥下沉及水下封底施工方法,對(duì)我國(guó)深水橋梁水中基礎(chǔ)施工具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
安徽長(zhǎng)淮衛(wèi)淮河特大橋位于處淮河中游蚌埠市,為市區(qū)中環(huán)線和S101省道跨河通道。主橋采用(80+200+80)m的鋼箱鋼桁架拱橋,橋面寬36m,河床覆蓋15~18m的細(xì)砂、粉質(zhì)粘土,下伏花崗片麻巖,橋址常水位水深15~30m。鑒于以上水文地質(zhì)條件,主墩采用工位散拼雙壁鋼圍堰的施工工藝組織施工。圍堰為矩形圍堰,尺寸17.1m×17.1m,總高19.9m,分4節(jié),頂節(jié)高1.9m,其余階段高6m。壁厚1.2m,封底混凝土設(shè)計(jì)厚度2.5m。
圍堰分節(jié)往往根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸條件、起重能力及施工環(huán)境,按照等分和對(duì)稱原則,在高度方向進(jìn)行分節(jié),平面內(nèi)分塊。塊件焊接應(yīng)在可保證精度要求的加工廠平臺(tái)或模具上組拼,采用平焊方式完成焊接作業(yè),盡量避免或減少采用仰焊和豎焊,施工過程中嚴(yán)格控制質(zhì)量。以減小加工過程中人為誤差和累計(jì)誤差,加工完一節(jié)即進(jìn)行試拼。蚌埠長(zhǎng)淮衛(wèi)淮河特大橋主墩的鋼圍堰分4節(jié)加工,每節(jié)劃分為12塊,單塊最大吊重10.383t,鋼圍堰節(jié)段加工完成后經(jīng)整體試拼合格后,采用30t平板車經(jīng)鋼棧橋運(yùn)至施工橋位處。
國(guó)內(nèi)成熟的圍堰的拼裝接高分為:①工廠整節(jié)段拼裝后工位整節(jié)段吊裝接高,該方法施工速度快,結(jié)構(gòu)整體性能好;②工廠試拼裝合格后,分節(jié)段工位吊裝對(duì)稱散拼接高,該方法無(wú)需大型起吊設(shè)備,可避免因吊裝產(chǎn)生的變形。蚌埠長(zhǎng)淮衛(wèi)淮河特大橋主墩鋼圍堰拼裝采用分塊現(xiàn)場(chǎng)散裝的方式進(jìn)行,先底隔倉(cāng),再圍堰側(cè)板,最后內(nèi)支撐桁架完成拼裝。鉆孔平臺(tái)拆除后,搭設(shè)安裝平臺(tái),將運(yùn)輸至工位的圍堰節(jié)段吊裝至安裝平臺(tái),經(jīng)測(cè)量校核滿足設(shè)計(jì)要求后,用型鋼將側(cè)板和護(hù)筒連接臨時(shí)固定,節(jié)段焊接成整體至全部拼裝完成。
圍堰入水前,對(duì)河床進(jìn)行清淤、平整,避免鋼圍堰下沉?xí)r產(chǎn)生傾斜或橫向位移。鋼圍堰入水應(yīng)控制入水速度,以減小因速度過快產(chǎn)生較大位移。圍堰入水后主要借助自身浮力懸浮于水中,接高下沉通過隔艙注水調(diào)節(jié)平面高程與下沉高度,確保接高位置高于操作平臺(tái)1.0m。糾偏通過對(duì)不同隔艙內(nèi)注水進(jìn)行調(diào)節(jié)。
蚌埠長(zhǎng)淮衛(wèi)淮河特大橋主墩鋼圍堰下放時(shí),在鋼護(hù)筒上安放三組由橫梁、兩套提放裝置組成的設(shè)計(jì)荷載為200t吊放系統(tǒng)。吊放系統(tǒng)由橫梁、精軋螺紋鋼筋構(gòu)成,通過經(jīng)檢校合格的千斤頂頂落圍堰完成下放施工。為保證提放裝置受力安全,要求頂升力最大值控制在120t以內(nèi)。施工前檢查精軋螺紋鋼筋是否有破傷現(xiàn)象,施工中須確保其豎直受力。為方便施工,可提前試驗(yàn)確定張拉力與油表讀數(shù)之間的關(guān)系,以便施工查詢。注水輔助下沉作用不大時(shí),通過在夾壁倉(cāng)內(nèi)澆筑C15素混凝土進(jìn)行助沉,亦可提高該圍堰底節(jié)整體強(qiáng)度,改善力學(xué)性能。
圍堰吸泥下沉主要依靠堰內(nèi)吸泥減少堰體摩阻,以此增大下沉系數(shù)。蚌埠長(zhǎng)淮衛(wèi)淮河特大橋主墩鋼圍堰采用“鍋底”式吸泥法,即由中間向四周均勻吸泥取土。施工時(shí)要勤測(cè)泥面標(biāo)高。為擴(kuò)大吸泥范圍,吸泥機(jī)在確保下口不低于刃腳底部時(shí)可適當(dāng)向刃腳方向移動(dòng),即可擴(kuò)大吸泥范圍,又可防止翻砂。內(nèi)外存在水頭差時(shí),通過內(nèi)外連通器自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)外水位高程。圍堰主要通過嚴(yán)格控制吸泥的平面位置和吸泥深度,借助圍堰自重和土壓力,通過在刃腳處不均勻吸泥和向部分隔艙加水的方法防偏糾偏,下沉各時(shí)期糾偏要點(diǎn)見表一。若遇經(jīng)偏壓或局部吸泥無(wú)效的圍堰偏斜情況發(fā)生時(shí),應(yīng)進(jìn)行水下勘察,根據(jù)具體情況制定解決措施。
表1 圍堰下沉各時(shí)期控制要點(diǎn)
封底混凝土通過在鋼圍堰頂部設(shè)置施工平臺(tái),采用垂直導(dǎo)管法,依靠自身流動(dòng)性向四周攤開的方式,遵循由低到高的原則完成澆注。澆筑前通過在圍堰內(nèi)設(shè)置隔墻,將封底面積分塊。采用單導(dǎo)管澆筑時(shí)要確保首封可靠性。澆注過程中,水上探桿測(cè)量與水下潛水員指揮方式控制導(dǎo)管埋深與澆筑高度,防止超澆或欠澆。若遇澆筑混凝土高程突變,則堰內(nèi)發(fā)生涌砂或混凝土外漏問題,應(yīng)及時(shí)采取措施。
從蚌埠長(zhǎng)淮衛(wèi)淮河大橋主墩雙壁鋼圍堰施工施工效果來看,比較成功,鋼圍堰四周及模板拼縫處未見漏水現(xiàn)象,鋼圍堰設(shè)計(jì)滿足結(jié)構(gòu)受力要求,鋼圍堰施工工藝可行,可以加以推廣運(yùn)用。
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