程 斌 林賢光 曹 正

（1．武漢城市職業(yè)學(xué)院 湖北 武漢：430064；2．云南交通咨詢有限公司 云南 昆明：650031）

1 工程概況

武穴長江公路大橋位于兩?。ê笔?、江西?。┤兀S岡市、黃石市、九江市）毗鄰地帶，大橋北岸是湖北省武穴市，南岸是湖北省陽新縣，與江西省九江市接壤。上游距離黃石長江大橋和擬建的棋盤洲長江公路大橋分別約為70km和40km，下游距離已建的九江長江公路二橋約45km。

橋梁起點K159＋344．891，終點K161＋396．391，全長2051．5m，為（56＋100＋56）m連續(xù)箱梁＋6×30m預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)小箱梁＋（56＋100＋56）m連續(xù)箱梁＋（80＋290＋808＋3×75）m雙塔雙索面鋼箱混合梁斜拉橋。北塔為高269．42m的鉆石型塔，詳見圖1。15＃塔承臺設(shè)計為啞鈴型，承臺頂標(biāo)高＋2m，承臺長58．8m，寬28．8m，高7m，承臺上有2m高塔座，見圖2。

1．1 工程特點

大橋15＃主墩橋址區(qū)覆蓋層較厚，約為44．2m～55．2m，地質(zhì)情況共分為14層：填土、粉質(zhì)黏土、粉土、粉砂（稍密）、粉砂（中密）、細(xì)砂（松散）、細(xì)砂（中密）、中粗砂、圓礫、卵石、碎石、強(qiáng)風(fēng)化砂巖夾頁巖、中風(fēng)化砂巖夾頁巖、中風(fēng)化頁巖。其中卵石層厚3．4m～12．6m。從河床至圍堰設(shè)計標(biāo)高下沉深度達(dá)14m，圍堰尺寸大（62．4m×32．4m×34m），質(zhì)量大（3531t），要確保鋼圍堰整體平穩(wěn)下沉，難度較大［1］。

圖2 承臺設(shè)計圖

1．2 鋼圍堰設(shè)計

圍堰為啞鈴型雙壁鋼套箱結(jié)構(gòu)，平面尺寸為62．4m×32．4m，壁厚1．8m，圍堰頂高程為＋22．15m，底高程為－12m，總高度34．15m。圍堰最大設(shè)防水位＋17m。圍堰側(cè)板內(nèi)填充14m高的C25水下混凝土，下沉?xí)r澆注艙壁混凝土，見圖3。

圖3 雙壁鋼圍堰結(jié)構(gòu)布置圖

2 鋼圍堰總體施工方案

鋼圍堰結(jié)構(gòu)尺寸巨大，在船廠分段車間進(jìn)行分塊制造，單元塊經(jīng)驗收合格后，用平板車將單元塊運轉(zhuǎn)總裝船臺進(jìn)行大段總裝，即頂段、中段、底段。綜合考慮船廠的吊裝能力、運輸能力及長江水位及河床等多種因素，圍堰采用氣囊下水方式進(jìn)行下水。圍堰底、中段在總裝船臺整體式下水，頂段均分為左右2個半圓，用浮吊在墩位處現(xiàn)場接高。底、中段在船廠碼頭用浮吊吊裝焊接完畢，然后利用機(jī)駁牽引，整體浮運至墩位處，整體浮運的底、中段圍堰在指定的位置初定位，拋錨固定。浮吊吊裝頂段裝配，裝焊完畢，驗收合格，即可進(jìn)行圍堰及精定位及下沉［2］。

整個圍堰制造、安裝程序為：單元塊制作→驗收通過→船臺總裝→下水→機(jī)駁牽引→拋錨定位→定位鋼護(hù)筒插打及鋼圍堰精確定位→鋼圍堰懸掛→鋼圍堰接高→驗收合格→鋼圍堰著床→圍堰下沉到位→其余鋼護(hù)筒插打→鋼圍堰封底施工。

3 雙壁鋼圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)

3．1 鋼圍堰下水

底、中節(jié)圍堰（24m）在船塢內(nèi)整體拼裝好后采用氣囊斷纜下水的方式下水。根據(jù)計算圍堰底、中段（24m）下水后的吃水深度為3．6m，對于岸線邊水深的要求是水深為6m，離岸40～50m范圍水深為6m。因此，需對圍堰下水處的河床根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行清淤。鋼圍堰全面檢查合格后，先將圍堰通過后纜繩相連接固定，后纜繩間設(shè)置斷纜器，按照計算好的氣囊的大小及數(shù)量布置氣囊，氣囊位置應(yīng)事先彈線準(zhǔn)確定位，然后擺設(shè)氣囊，采用15立方的空壓機(jī)對其充氣。氣囊進(jìn)行充氣將圍堰頂起，待助浮托架與水泥墩脫空分離后，抽出水泥墩，然后緩慢勻速松放后纜繩，圍堰開始起滑，依靠鋼圍堰自重分力下滑的方法讓圍堰在滾動的氣囊上順著硬化清理好的坡道進(jìn)行勻速滑移，待圍堰距水邊15m左右（事先撒好石灰的標(biāo)記線）進(jìn)行斷纜，斷纜應(yīng)保持同步，讓圍堰加速沖入水中，迅速達(dá)到深水區(qū)域。為了圍堰不順?biāo)。瑢⑹孪葤煸O(shè)好的臨時拉攬慢慢收緊，以此控制圍堰的穩(wěn)定，附近水域待命的拖輪迅速趕至圍堰處，進(jìn)行綁定鋼圍堰，然后進(jìn)行圍堰浮運。

3．2 鋼圍堰拋錨定位

3．2．1 鋼圍堰定位系統(tǒng)［3］

鋼圍堰采用“定位船＋重錨”的方式進(jìn)行定位。雙壁鋼圍堰施工的錨碇系統(tǒng)，由前后定位船、主錨、尾錨、邊錨、導(dǎo)向船拉纜以及相應(yīng)錨鏈、錨繩、收緊設(shè)施等組成，見圖4。

圖4 圍堰拋錨定位總布置圖

錨碇定位系統(tǒng)采用前、后定位船方案，前定位船采用1艘800t鐵駁，后定位船采用1艘400t鐵駁，主要組成如下：

主錨：主錨采用6個10t霍耳式鐵錨，Φ58mm錨鏈，長度為150m，6（37）－60－1670鋼絲繩，長度為150m。

邊錨：鋼圍堰邊錨每側(cè)采用4個6t霍耳式鐵錨，Φ56mm錨鏈長100m，6（37）－52－1670鋼絲繩，長120m，前定位船邊錨每側(cè)采用2個3t霍耳式鐵錨，Φ42mm錨鏈，長100m，6（37）－28－1670鋼絲繩，長150m，后定位船邊錨每側(cè)采用2個3t霍耳式鐵錨，Φ42mm錨鏈，長100m，6（37）－28－1670鋼絲繩，長150m。

尾錨：尾錨采用4個6t霍耳式鐵錨，Φ42mm錨鏈，長125m，6（37）－48－1670鋼絲繩，長125m。

定位船：定位船起到確定、調(diào)整鋼圍堰的位置，調(diào)節(jié)尾錨、主錨受力的作用，并對鋼圍堰具有安全防護(hù)作用。定位船上布置有馬口、將軍柱、卷揚(yáng)機(jī)、固定座等設(shè)備，用于調(diào)整錨繩、拉纜和兜纜。上定位船安放10t卷揚(yáng)機(jī)4臺，下定位船安放10t卷揚(yáng)機(jī)4臺。

上拉纜和下拉纜：前、后定位船與鋼圍堰之間均設(shè)有上、下拉纜，采用6（37）－60－1670鋼絲繩，其作用是將鋼圍堰所受外力傳遞給主錨和尾錨。上、下拉纜單根長度為120m左右。

前定位船進(jìn)位→臨時錨碇→拋1?！?＃主錨→掛錨繩→前定位船至設(shè)計位置→拋前定位船邊錨D1＃、D2?！鷴?5＃、16＃尾錨→拋D3＃、D4＃前定位船邊錨→拋7＃、8＃、13＃、14＃鋼圍堰邊錨→圍堰浮運臨時定位→圍堰溜放至設(shè)計位置→拋設(shè)D5＃～D8＃后定位船邊錨→拋9?！?2＃邊錨→拋17＃、18＃尾錨→圍堰調(diào)整初定位。

3．2．2 定位鋼護(hù)筒插打與鋼圍堰精確定位

鋼圍堰初定位后，直接利用圍堰頂平臺及圍堰底助浮托架作為導(dǎo)向架，利用浮吊插打如圖5所示的12根定位鋼護(hù)筒，并安裝起吊（下放）設(shè)備。

鋼護(hù)筒插打工藝流程：

檢查圍堰變形情況→圍堰調(diào)平精確定位→300t浮吊靠近圍堰兩邊沿對角錨碇→插打圍堰對角的2個定位鋼護(hù)筒→移動300t浮吊，靠近圍堰另一個對角錨碇→插打圍堰另一對角2個定位鋼護(hù)筒→按同樣方法對稱插打圍堰另外8個定位鋼護(hù)筒→在已插打的12個鋼護(hù)筒上安裝圍堰掛樁設(shè)施。

鋼圍堰精確定位是對整個錨碇系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)整，以達(dá)到鋼圍堰位置準(zhǔn)確和系統(tǒng)受力安全的目的。在初步定位的基礎(chǔ)上，通過調(diào)整錨繩及拉纜使鋼圍堰在小范圍內(nèi)變動，使鋼圍堰位置更加精確，錨繩與拉纜受力更加均衡。鋼圍堰精確定位的調(diào)整順序為：先上游主拉纜，次下游主拉纜，后邊錨。調(diào)整方法為通過卷揚(yáng)機(jī)收、放和絞錨，對錨繩和拉纜進(jìn)行分級、逐步施加預(yù)拉力，將前、后定位船和鋼圍堰調(diào)整到準(zhǔn)確位置［4］。

3．3 鋼圍堰著床

圍堰下沉前應(yīng)詳細(xì)計算灌水?dāng)?shù)量及灌水順序，灌水應(yīng)對稱、均勻、緩慢進(jìn)行，先灌底隔倉，再灌雙壁倉。

在著床前圍堰定位在設(shè)計位置偏下游10～15cm處。圍堰著床前，必須絞緊錨纜，使導(dǎo)向船組和圍堰處于穩(wěn)定狀態(tài)，其飄移量要求在10cm內(nèi)。圍堰著床時先控制灌水下沉，在刃尖距河床較高處0．5m時停止，保持圍堰處于懸浮狀態(tài)，然后同時啟動數(shù)臺水泵均勻?qū)ΨQ地向各隔艙內(nèi)灌水，使圍堰刃腳盡快著床。同時要隨時測量圍堰的位置、狀態(tài)，當(dāng)需要調(diào)整時，應(yīng)啟動水泵從圍堰隔艙內(nèi)向外抽水，使圍堰上浮，通過收絞錨繩調(diào)整圍堰的位置和垂直度，通過幾次反復(fù)調(diào)整，最后使圍堰的定位精度滿足規(guī)范要求。

在圍堰灌水下沉的過程中，應(yīng)注意觀測圍堰的頂面標(biāo)高、平面位置并及時調(diào)整。應(yīng)控制圍堰的下沉，當(dāng)某一內(nèi)支架上弦桿底面先接觸牛腿頂面時，應(yīng)在反方向補(bǔ)水進(jìn)行調(diào)整，如此使圍堰內(nèi)支架與所有的牛腿基本同時接觸并略微受力；此時應(yīng)暫時停止灌水，將所有牛腿與圍堰內(nèi)支架的接觸狀況進(jìn)行檢查，若有縫隙，則用鋼楔塊楔緊，然后再向圍堰內(nèi)灌水，使所有牛腿均勻受力［5］。

3．4 鋼圍堰接高

鋼圍堰頂層分兩塊在工廠加工好后，用船運到墩位處，利用1臺800t浮吊接高，接高過程中要時刻觀測圍堰的偏位、扭轉(zhuǎn)等情況，如出現(xiàn)問題，及時采取措施糾偏，見圖6。

3．5 鋼圍堰吸泥下沉

在圍堰下沉前，先灌注底隔艙及雙壁內(nèi)的刃腳混凝土，再灌注雙壁內(nèi)混凝土至距刃腳底14m處（與承臺頂位置基本一致）。

3．5．1 施工工藝流程

在鋼圍堰著床后吸泥下沉?xí)r，空壓機(jī)布置在浮吊上，浮吊布置在圍堰的兩側(cè)，剛開始吸泥下沉取土量不大，以比較緩慢的速度進(jìn)行吸泥下沉，同時吸泥的部位少，采用兩臺浮吊作為吸泥起重設(shè)備。鋼圍堰著床穩(wěn)定后，正式吸泥下沉?xí)r，空壓機(jī)分別布置在兩般駁船上。

在吸泥機(jī)及管路安裝布置完畢且各機(jī)械設(shè)備調(diào)試正常后，由高壓水泵送水至圍堰上的空氣吸泥機(jī)的高壓射水管內(nèi)沖泥，啟動空氣吸泥機(jī)將泥漿吸出通過排渣管集中排渣過濾完泥漿后排入棄渣船，船上渣土運至棄土場堆放。

3．5．2 吸泥下沉順序

整個圍堰按照先核心、后周邊的順序取土吸泥。整個取土吸泥過程中，保持圍堰內(nèi)水位高度，保證圍堰內(nèi)水壓力。同時在靠近刃腳的區(qū)域應(yīng)控制取土吸泥深度，防止發(fā)生涌砂現(xiàn)象［6］。

整個圍堰共布置10套吸泥機(jī)，左右兩個半圓各布置4臺。另外布置兩臺作為備用。所有吸泥機(jī)均為Φ300吸泥機(jī)。

圍堰的偏差通過GPS全球定位系統(tǒng)和全站儀兩種手段，隨時收集并分析。一旦發(fā)生偏斜，立即采取措施糾偏，控制最大高差在30cm以內(nèi)。

3．5．3 吸泥操作要點［7］

為提高吸泥效果，可將高壓射水管與空氣吸泥器固定在一起，同時進(jìn)行水下吸泥作業(yè)。射水管與吸泥管一起升降移動，邊沖邊吸，射水壓力控制在1．5～2．5MPa。

圍堰外刃腳邊應(yīng)保留2m寬左右的土堤，使圍堰在外刃腳處擠土下沉，以減少對圍堰周圍土體的擾動程度。只有當(dāng)圍堰中部土體全部吸除而還不下沉?xí)r或糾偏時，才可適當(dāng)吸除外刃腳處土體。

吸泥管口一般離開泥面15～50cm，與泥面距離過低，容易造成堵塞；距離過高，則降低了吸泥效果。在吸泥過程中，可根據(jù)吸泥的泥沙含量來確定吸泥管口與泥面的距離，并隨時升降吸泥機(jī)。吸泥機(jī)吸水頭應(yīng)勤運動，平掃井底，保持出泥率，防止吸清水。

如果吸泥很久而出泥效果仍不夠理想時，可采用“憋風(fēng)”的辦法：將閘閥關(guān)閉，稍停2～3min，猛開風(fēng)閥，使風(fēng)量風(fēng)壓驟然加大，即可吸出較堅硬的石塊或堵塞物。

如管內(nèi)為石塊堵塞時，可開啟彎管頂部活門清除。用一根長約1m的鋼軌吊入串擊疏通，疏通后移動管位再吸。

3．5．4 隔倉配重

圍堰下沉期間，隔倉配重是關(guān)鍵點，監(jiān)測著床后吸砂導(dǎo)致河床變化是重點，平面位置及千斤頂受力控制是難點。一是利用MIDAS計算鋼圍堰下沉各項受力情況，給出最優(yōu)下沉配重方案；二是定時定點對圍堰內(nèi)外的河床深度進(jìn)行測量，對比測量數(shù)據(jù)，做到精準(zhǔn)抽砂；三是合理安排現(xiàn)場人員，對鋼圍堰平面位置及千斤頂受力情況進(jìn)行監(jiān)控，及時作出調(diào)整。鋼圍堰下沉到位后，立即焊接圍堰與定位鋼護(hù)筒間的限位，以防止其繼續(xù)下沉，然后將圍堰各倉河床抽平，最后進(jìn)行鋪邊倉沙袋等一系列封底準(zhǔn)備工作。

3．6 鋼圍堰封底施工

在封底前，必須對圍堰內(nèi)泥沙以及圍堰側(cè)壁、底隔艙側(cè)壁及鋼護(hù)筒表面粘附的大量淤泥進(jìn)行徹底清除，以保證封底砼與鋼護(hù)筒的粘結(jié)力。淤泥的清除采用吸泥機(jī)輔以高壓射水的方法進(jìn)行，對整個圍堰不得有任何遺漏；清理完畢后，由潛水員下水檢查。潛水員下水檢查時，除大面積的圍堰底板外，需對各種角落特別注意，尤其是封底砼范圍內(nèi)的鋼護(hù)筒表面，必須重點檢查，鋼護(hù)筒表面必須清理干凈，不得粘附有浮銹及淤泥，必要時，派潛水員下水用鋼絲刷或高壓射水清除干凈［8］。

圍堰清理的各種設(shè)備如壓風(fēng)機(jī)、潛水設(shè)備等均放置在圍堰雙壁倉頂面，因此要在圍堰雙壁艙頂面布置滿鋪作業(yè)平臺，并安裝好欄桿。

圍堰的封底砼澆注可分兩次澆筑完成，第一次澆筑底隔艙中間部分，第二次底隔艙左右兩邊對稱澆筑。砼量共計10052m3（第一次澆筑4018m3，第二次澆筑6034m3）。封底水下砼澆筑采用垂直導(dǎo)管法進(jìn)行，澆筑按由外向內(nèi)的順序進(jìn)行施工，詳見圖7。

圖7 圍堰分區(qū)澆筑示意圖

4 結(jié)語

武穴長江公路大橋15＃橋塔墩基礎(chǔ)河床沖刷深度大，施工風(fēng)險高，施工需經(jīng)歷一個洪水期，在施工中采用了超大啞鈴形雙壁鋼套箱圍堰進(jìn)行設(shè)計施工，該圍堰具有超大、結(jié)構(gòu)較柔等特點，大大縮短了工期，加快了進(jìn)度。目前，武穴長江公路大橋15＃主墩基礎(chǔ)采用雙壁鋼圍堰施工已順利完成，可為同類型橋梁的施工提供一些借鑒與指導(dǎo)。