丁巍， 張娟

(1.中交武漢智行國(guó)際工程咨詢(xún)有限公司， 湖北 武漢 430040； 2.中國(guó)輕工業(yè)長(zhǎng)沙工程有限公司)

1 工程概況

江蘇五峰山長(zhǎng)江特大橋(公鐵兩用)是新建鐵路連云港至鎮(zhèn)江鐵路重點(diǎn)控制工程，大橋北岸位于鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)高橋鎮(zhèn)，南岸位于鎮(zhèn)江市鎮(zhèn)江新區(qū)。其正橋主航道橋采用(84+84+1 092+84+84) m雙塔連續(xù)鋼桁梁懸索橋(圖1)。鐵路設(shè)計(jì)速度250 km/h，正線線間距4.6 m，預(yù)留兩線鐵路。高速公路：雙向八車(chē)道，設(shè)計(jì)速度100 km/h；橋面寬度40.5 m。該橋北主塔(主3#)承臺(tái)平面為啞鈴形，厚9.5 m，單個(gè)圓直徑40.0 m，中間系梁寬度20 m。

圖1 五峰山長(zhǎng)江特大橋主橋立面布置圖(單位：m)

1.1 圍堰施工自然條件

五峰山長(zhǎng)江特大橋所跨越的河段處于長(zhǎng)江下游鎮(zhèn)揚(yáng)河段，項(xiàng)目位于長(zhǎng)江下游鎮(zhèn)揚(yáng)河段的大港水道，大港水道自和暢洲汊道匯流點(diǎn)至五峰山，長(zhǎng)約8.3 km，水道微彎，向南凹進(jìn)，斷面形態(tài)呈“V”字形，江面寬約1.2 km(0 m水位)，大港水道河勢(shì)較穩(wěn)定。

鎮(zhèn)江至揚(yáng)州河段的水流既受長(zhǎng)江河川徑流的控制，又受海洋潮汐影響，該河段處于長(zhǎng)江下游平均潮區(qū)界(大通)與平均潮流界(江陰)之間，影響工程河段河床演變的主要因素是長(zhǎng)江上游的徑流作用。依據(jù)三江營(yíng)站1951—2012年實(shí)測(cè)年最高潮位資料，采用頻率分析方法推求大橋不同重現(xiàn)期設(shè)計(jì)高潮位，見(jiàn)表1。

表1 各頻率設(shè)計(jì)潮位值

1.2 圍堰結(jié)構(gòu)概述

鋼圍堰作為承臺(tái)施工期間的擋水圍擋結(jié)構(gòu)，其斷面尺寸比承臺(tái)斷面尺寸大15 cm，鋼圍堰壁厚2.0 m，外輪廓尺寸為101.1 m×44.3 m。鋼圍堰設(shè)計(jì)頂標(biāo)高為+7 m，設(shè)計(jì)底標(biāo)高為-23 m，總高度30 m(刃腳高3 m、壁體25.5 m、擋浪板1.5 m)。根據(jù)施工需要，圍堰高度方向分3節(jié)，自下往上依次為15、8.1、6.9 m。設(shè)計(jì)夾壁混凝土高度為14.5 m，壓倉(cāng)水高度6.5 m。設(shè)計(jì)抽水水位+6.0 m，封底混凝土厚6.0 m，圍堰結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 五峰山長(zhǎng)江特大橋北主塔鋼圍堰結(jié)構(gòu)(除標(biāo)高單位為m外，其余單位：mm)

2 首節(jié)鋼圍堰總體施工方案

通過(guò)場(chǎng)地條件、工期及成本對(duì)比分析后，首節(jié)鋼圍堰選擇在鋼結(jié)構(gòu)廠內(nèi)制造加工成整體，然后利用平板駁駁運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)采用起重船進(jìn)行吊裝。安裝定位完成后通過(guò)澆筑夾壁混凝土和注水使首節(jié)圍堰下沉到一定位置，再在首節(jié)基礎(chǔ)上接高第2節(jié)，然后通過(guò)澆筑夾壁混凝土和注水增加自重的方式使圍堰刃腳快速入泥。穩(wěn)定后再散拼接高第3節(jié)(高5.4 m)。后續(xù)通過(guò)澆筑夾壁混凝土、注水以及吸泥的方式使圍堰下沉到位。最后進(jìn)行封底混凝土施工。

該工程底層鋼圍堰在工廠內(nèi)進(jìn)行制作和拼裝，并進(jìn)行水密性試驗(yàn)。由于圍堰規(guī)模巨大，結(jié)構(gòu)較柔，為避免場(chǎng)內(nèi)裝駁時(shí)調(diào)頭，鋼圍堰整體制造時(shí)的方向與裝船方向保持一致。底層圍堰在工廠內(nèi)通過(guò)平板車(chē)運(yùn)輸至碼頭上船，然后采用18 000 t甲板駁運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)。

工程現(xiàn)場(chǎng)，拆除圍堰范圍內(nèi)鉆孔平臺(tái)，為使圍堰平穩(wěn)著床，將圍堰區(qū)域泥面挖至-13 m。在相應(yīng)鋼護(hù)筒頂端和圍堰底部焊接導(dǎo)向裝置，并對(duì)導(dǎo)向設(shè)置處護(hù)筒進(jìn)行臨時(shí)加強(qiáng)。首節(jié)圍堰現(xiàn)場(chǎng)采用2臺(tái)1 000 t起重船并排起吊方式吊裝到位。

3 首節(jié)鋼圍堰施工工藝

3.1 首節(jié)鋼圍堰運(yùn)輸

首節(jié)鋼圍堰工廠內(nèi)制作并拼裝完成后，總重量約1 500 t。廠內(nèi)通過(guò)尼古拉斯平板車(chē)采用滾裝上船的方案裝船，運(yùn)輸船舶選用3臺(tái)1 200匹(=882 kW)拖輪配合18 000 t非自航甲板駁運(yùn)輸船施工。

3.1.1 圍堰場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸

鋼圍堰整體制造時(shí)的方向與裝船方向保持一致，先由4臺(tái)NICOLAS液壓平板車(chē)平行行進(jìn)到鋼圍堰下方，在液壓平板車(chē)上與圍堰底部之間墊上200 mm×300 mm×3 000 mm的方木，方木上墊5 mm厚橡膠板，將圍堰從胎架下胎；NICOLAS液壓平板車(chē)換向進(jìn)入圍堰下方，將圍堰轉(zhuǎn)運(yùn)至碼頭道路，等待裝船。

根據(jù)吊裝指令，運(yùn)輸船選擇合適的潮位時(shí)間(根據(jù)江陰年度漲落潮位表)，運(yùn)輸船頂靠碼頭，并與碼頭系結(jié)。用壓載水的方法來(lái)調(diào)整船舶行車(chē)甲板與碼頭齊平，并使船頭擱置在碼頭下沿的擱墩上。

當(dāng)車(chē)、船的所有準(zhǔn)備工作完成后，平板車(chē)載著圍堰開(kāi)始上船。在上船過(guò)程中，運(yùn)輸船隨時(shí)調(diào)整壓載水，使船基本保持水平，直至圍堰在運(yùn)輸船上到位。

3.1.2 圍堰場(chǎng)外運(yùn)輸

為保證鋼圍堰運(yùn)輸途中的安全，鋼圍堰在裝船后，用雙根φ21.5 mm鋼絲繩將鋼圍堰與船體牢固地系結(jié)在一起。鋼絲繩由壁體焊接耳板位置下拉，鋼絲繩角度45°～60°。鋼絲繩下端通過(guò)10 t手拉葫蘆再經(jīng)過(guò)卸扣與運(yùn)輸船甲板上的吊耳連接，注意甲板上吊耳的布置角度與鋼絲繩角度一致。每根鋼絲繩配備φ21.5 mm鋼絲夾頭8個(gè)，10 t-3 m的手拉葫蘆1個(gè)，17 t卸扣(合金鋼17 t，橫銷(xiāo)小于45 mm )1個(gè)。鋼絲繩與鋼圍堰接觸處加入木墊塊或膠皮墊以防損傷節(jié)段邊緣。節(jié)段上內(nèi)側(cè)的吊耳位置鋼絲繩斜拉向鋼圍堰的內(nèi)側(cè)，外側(cè)的吊耳位置鋼絲繩斜拉向首尾側(cè)。支撐托架、鋼墩各38個(gè)，托架需與鋼墩焊牢，鋼墩需與船體焊牢，焊腳不小于10 mm，滿焊。

首節(jié)鋼圍堰內(nèi)臨時(shí)加強(qiáng)件在工廠碼頭進(jìn)行拆除，拆除后需對(duì)內(nèi)壁與臨時(shí)構(gòu)件連接處進(jìn)行檢查，防止內(nèi)壁損壞。待潮水漲至船舶起浮后，運(yùn)輸船退離碼頭，調(diào)整船舶浮態(tài)，準(zhǔn)備出航。運(yùn)輸船舶選用3臺(tái)1 200匹(=882 kW)拖輪拖帶甲板駁。

圍堰起運(yùn)地至到達(dá)地為長(zhǎng)江單一航道，從中泰碼頭出發(fā)經(jīng)泰興→泰州大橋→五峰山大橋橋位現(xiàn)場(chǎng)，全程85 km。航路較寬闊時(shí)走推薦航路，選擇在小型船上水航路外側(cè)，在大型船上水航路里側(cè)行駛；在沒(méi)有推薦航路路段采用浮筒連線航法，盡量靠航道邊緣行駛，增大船舶交會(huì)距離，盡量在白天航行。

船舶到達(dá)橋位后?？吭谥鞫掌脚_(tái)。現(xiàn)場(chǎng)組織對(duì)鋼圍堰進(jìn)行第2次驗(yàn)收，主要檢查刃腳支點(diǎn)處是否損壞，結(jié)構(gòu)是否有變形或異常。

3.2 圍堰吊裝施工準(zhǔn)備

(1) 鉆孔平臺(tái)拆除。鉆孔樁施工完畢，拆除圍堰內(nèi)鉆孔平臺(tái)。鉆孔平臺(tái)拆除時(shí)，先拆除面板(鋼板網(wǎng)和鋼面板)，然后依次拆除分配梁、“321”型貝雷梁、下主橫梁，同時(shí)割除鋼護(hù)筒平聯(lián)。

(2) 割除護(hù)筒及導(dǎo)向安裝。由于啞鈴形圍堰系梁位置與部分護(hù)筒位置沖突，需在圍堰吊裝前將這部分護(hù)筒割除，割除標(biāo)高為-10 m以下護(hù)筒以保證圍堰下沉到位不受阻，割除前應(yīng)將護(hù)筒內(nèi)淤泥清除，置換為江水，并保持內(nèi)外水頭一致。為了保證圍堰準(zhǔn)確定位安裝，在相應(yīng)鋼護(hù)筒頂端和圍堰底部焊接導(dǎo)向裝置，并對(duì)相應(yīng)位置護(hù)筒進(jìn)行臨時(shí)加強(qiáng)。導(dǎo)向裝置的垂直度應(yīng)根據(jù)鋼護(hù)筒的實(shí)際偏位情況進(jìn)行精確放樣，保證導(dǎo)向裝置前端導(dǎo)向弧保持豎直狀態(tài)，與圍堰內(nèi)壁和護(hù)筒壁凈距嚴(yán)格按有關(guān)要求控制。為方便圍堰順利下放，導(dǎo)向裝置上、下部均設(shè)置倒角。首節(jié)圍堰導(dǎo)向在工廠內(nèi)安裝，導(dǎo)向與護(hù)筒壁間距10 cm。

(3) 測(cè)量準(zhǔn)備。在鋼圍堰制作完成后，在圍堰頂口內(nèi)側(cè)壁標(biāo)記8個(gè)測(cè)量控制點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)鋼圍堰在沉放過(guò)程中的標(biāo)高、平面偏差以及垂直度的控制(圖3)。

圖3 圍堰測(cè)量控制點(diǎn)布置

3.3 首節(jié)鋼圍堰吊裝

(1) 吊裝設(shè)備及布置。裝載圍堰的甲板駁到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后依靠平臺(tái)?？?。起重設(shè)備采用2臺(tái)1 000 t起重船并排布置，按圖4所示拋錨就位。起重船采用錨艇進(jìn)行拋錨。

圖4 起重船布置圖(單位：m)

鋼吊裝吊點(diǎn)布置見(jiàn)圖5，每個(gè)1 000 t浮吊布置8個(gè)吊點(diǎn)，承受750 t重量。鋼絲繩長(zhǎng)度均為42.5 m，直徑120 mm，破斷拉力7 800 kN，鋼絲繩與水平面夾角為60°。單根鋼絲繩承受最大荷載1 780 kN。鋼絲繩安全系數(shù)n=7 800/1 780=4.4，滿足要求。

圖5 首節(jié)鋼圍堰吊點(diǎn)布置圖(單位：cm)

現(xiàn)場(chǎng)選擇低水位、流速小、風(fēng)力小時(shí)起吊。由于鋼圍堰的吊索和卡環(huán)均非常重，靠人力很難完成吊點(diǎn)的連接，必須通過(guò)起重船上卷?yè)P(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)吊點(diǎn)的連接，同時(shí)要準(zhǔn)備若干手拉葫蘆并在棧橋上安排2臺(tái)50 t履帶吊用以輔助吊點(diǎn)連接。

(2) 試吊。為了確保吊裝安全，在正式安裝前進(jìn)行鋼圍堰試吊。使浮吊吊鉤位于鋼圍堰兩側(cè)圓心中部，鋼圍堰起吊時(shí)吊索應(yīng)均勻受力，并在吊索上安裝測(cè)力裝置，每個(gè)吊索受力不得超過(guò)2 000 kN。在吊離甲板面0.1 m時(shí)，停10 min，觀察鋼圍堰的變形及吊點(diǎn)的焊縫情況，無(wú)異常則試吊裝完成，可進(jìn)行下一步安裝工作。

(3) 正式起吊。起吊分級(jí)進(jìn)行，根據(jù)鋼圍堰的重量，每100 t為1個(gè)級(jí)別，實(shí)際吊裝施工時(shí)，通過(guò)起重船上自帶的拉力計(jì)進(jìn)行控制，每增加一個(gè)級(jí)別，相關(guān)人員檢查各自負(fù)責(zé)的任務(wù)(錨纜、吊索、卡環(huán)等)，無(wú)任何問(wèn)題后施加下一級(jí)，直至鋼圍堰被吊起。鋼圍堰起吊至離甲板1.5 m高后，甲板駁順?biāo)掠畏较蛲顺?，將船頭退至下游材料碼頭位置，然后拖輪將甲板駁拖離現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)將兩浮吊前進(jìn)纜連接到平臺(tái)。

(4) 圍堰就位及入導(dǎo)向。兩浮吊同步絞錨前行，先大致對(duì)準(zhǔn)承臺(tái)橫橋向軸線，下放鋼圍堰刃腳至護(hù)筒頂口1.0 m位置，然后精確調(diào)整縱、橫向軸線位置。精確調(diào)整鋼圍堰縱、橫向軸線位置后，下放鋼圍堰至刃腳與護(hù)筒頂口齊平(導(dǎo)向與護(hù)筒頂口齊平)，檢查鋼圍堰平面位置，若位置偏差大需繼續(xù)調(diào)整。然后依次下放1.5、1.0、0.5、0.5 m，每下一次檢查一下平面位置，直至鋼圍堰入導(dǎo)向瞬間。鋼圍堰接觸導(dǎo)向后，檢查平面位置，確保無(wú)誤后，按照每50 cm一級(jí)下放鋼圍堰，直至入水自浮。

(5) 圍堰入水后觀察。鋼圍堰入水后需及時(shí)觀察是否有漏水現(xiàn)象。圍堰進(jìn)場(chǎng)后在內(nèi)外側(cè)安裝掛梯(掛梯位置不與護(hù)筒及障礙物沖突)，便于人員上下。圍堰入水時(shí)，在圍堰頂面檢查箱內(nèi)是否漏水。若有漏水，先將圍堰上提后再進(jìn)行修補(bǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

五峰山長(zhǎng)江特大橋北主塔承臺(tái)施工采用啞鈴形雙壁鋼圍堰施工，其首節(jié)圍堰采用整體吊裝施工方法。2016年7月25日開(kāi)始，經(jīng)過(guò)4 d首節(jié)圍堰順利滾裝上船并完成臨時(shí)構(gòu)件割除，2016年8月3日首節(jié)圍堰順利吊裝到位。該圍堰具有超大、超重、結(jié)構(gòu)較柔等特點(diǎn)。整個(gè)施工過(guò)程，首節(jié)圍堰未出現(xiàn)明顯變形，自浮后不漏水，吊裝平穩(wěn)精準(zhǔn)，施工質(zhì)量較高，安全性較好。