胡 凱 周 珂 劉金鑫

(1.中國葛洲壩集團路橋工程有限公司，湖北 宜昌 443002； 2.防災減災湖北省重點實驗室(三峽大學)，湖北 宜昌 443002； 3.三峽大學土木與建筑學院，湖北 宜昌 443002)

1 概述

深水橋梁基礎施工[1]時，不管是采用浮式平臺還是固定平臺，都需要配備大型起吊設備。但由于部分水域為小型水庫或湖泊，大型的起吊設備無法進入施工現(xiàn)場，同時受工期和造價制約，必須針對鉆孔平臺類型選擇合適的起吊設備進行施工。固定平臺上可采用大型龍門吊起吊，但在浮式平臺上采用大型龍門吊就需要較大的平臺尺寸[2]，否則在偏載起吊作業(yè)時存在傾覆風險。大型龍門吊屬于特種設備，安裝質量高、手續(xù)繁瑣，而汽車吊、履帶吊更不適合在浮式平臺上進行吊裝作業(yè)。浮式平臺上進行起吊作業(yè)也會受天氣、水位變化、通航情況、鋼護筒尺寸[3]大小等因素的影響，基于這些因素的綜合考慮，本工程擬采用標準件八三軍用梁和滑車組組裝成水上浮動作業(yè)平臺下放鋼護筒的簡易起吊裝置，完成超長樁基鋼護筒的起吊與下放。

2 工程背景

2.1 工程概況

龍湖大橋位于龍巖市棉花灘水庫蓄水形成的大型人工湖泊龍湖景區(qū)，橋梁全長454 m，橋面寬23 m。龍湖大橋樁基礎施工水深超70 m，單根護筒重量達80 t。庫區(qū)與外界不通航，庫區(qū)內也無大型船舶，導致大型浮式起吊設備無法進場。且?guī)靺^(qū)河床傾斜角度達45°，河谷內覆蓋層薄甚至裸露。因此，必須考慮工程地理環(huán)境、地形地貌和地質條件來確定合理的鉆孔平臺方案，并需在平臺上搭設起吊設備，滿足鋼護筒起吊和下放需要。

2.2 浮式平臺及起吊裝置選擇

本工程使用的浮式平臺由9 m×2.7 m×1.65 m的浮箱拼裝通過連接梁連接形成，并在浮體上安裝龍門架、墊梁、轉向馬口等。根據(jù)該浮式平臺的特點以及主墩鉆孔平臺定位樁[4]的參數(shù)(長度超70 m，重達40 t)，采用了標準件八三軍用梁和滑車組組裝成了水上浮動作業(yè)平臺下放鋼護筒的簡易起吊裝置。

3 起吊裝置設計與安裝

3.1 起吊裝置組成

該裝置主要包括：八三軍用梁起吊門架，H型鋼承重梁，滑車組和鋼絲繩等等。該裝置拼裝方便、快速，成本低，起吊能力能滿足施工要求。圖1，圖2分別為起吊裝置的立面圖與側面圖。

在圖1中，掛梁為雙拼H型鋼，立柱及連接系、墊梁均為八三軍用梁標準桿件，底座為20工字鋼，其連接螺栓采用M22的高強螺栓，其所有鋼材均為16Mn材質。

3.2 起吊裝置安裝

該裝置安裝步驟為：

1)先在水面上按照設計尺寸將單個浮箱拼裝成浮式平臺；

2)在浮式平臺上根據(jù)設計圖紙安裝底座，底座與浮箱之間采用栓接；

3)在陸地上提前拼裝立柱、連接系、墊梁；

4)將陸地拼裝完成后的八三軍用墩門架通過平板車運至碼頭，再由浮吊配合將其與浮平臺底座進行連接安裝；

5)安裝設計位置的卷揚機、轉向輪、滑車組、承重梁、φ40鋼絲繩等輔助設施。

4 鋼護筒吊放

4.1 吊放工藝

通過采用拼裝八三軍用梁作為起吊門架，H型鋼作為承重梁，鋼絲繩一端通過吊具與起吊物連接，一端通過承重梁下安裝的滑輪組、轉向滑輪與安裝在浮體上的動力機構卷揚機相連接，實現(xiàn)水上鋼護筒的起吊與下放。鋼護筒下放示意圖如圖3所示。

4.2 技術難題

護筒埋設質量是直接影響深水樁基施工質量的關鍵，在深水鉆孔灌注樁鋼護筒埋設施工時，遇到河床為淺覆蓋層或無覆蓋層(部分覆蓋層0.5 m～0.7 m)，采用導向架控制鋼管樁垂直度的方案，隨著水深的增加其精度會越來越差。例如水深超過10 m以后，會對預制承臺和高樁吊箱底模安裝形成較大的干擾，為此現(xiàn)階段一般高樁吊箱都在樁周預留了較大的開口，待到位以后采用膜袋混凝土進行堵塞。

1)解決方案。

本項目鋼護筒著床時長度為72 m，傳統(tǒng)導向架無法對鋼護筒的垂直度進行一個很好的控制，經(jīng)過項目人員研究，發(fā)明了一種針對此情況下鋼護筒垂直度檢測和調整的設備及工藝，解決了超長鋼護筒在傾斜裸巖面上的著床和垂直度檢測的問題。

2)方案原理。

鋼護筒的垂直度檢測裝置是通過定位架、測繩和浮球在浮力和重力的共同作用下(定位架大小根據(jù)鋼護筒內徑進行制作，保證測繩底部始終位于鋼管樁中心，其減去浮力后的重量，不小于浮球的浮力)，通過觀測浮球位置或測繩與鋼護筒的角度來確定鋼護筒的垂直度。因測繩足夠長，能夠直觀地反映鋼管樁的整體豎直度，在不好直接觀察浮球位置時，在浮球內安裝角度傳感器，通過無線發(fā)射裝置發(fā)送角度信息至接收終端。

在鋼管樁靠近底部的外壁沿圓周安裝多個栓纜環(huán)；在鋼管樁內放入鋼管樁垂直度檢測裝置；根據(jù)鋼管樁垂直度檢測裝置返回的垂直度信息，用鋼管樁纜繩調整鋼管樁的垂直度；在鋼管樁纜繩的約束下打設鋼管樁，直至達到設計深度。

4.3 技術優(yōu)點

該起吊裝置安裝方便，并且可以節(jié)省大量資金。采用租賃大型組裝式的浮吊，一個月租金約35萬元/臺，使用時間6個月(6個月起租)，一臺租金約210萬元，一臺進出場費10萬元，單臺總費用約為220萬元；采用本工法搭設提升架安裝龍門吊的安裝工藝所需花費：軍用梁租賃費約10萬元，其他輔助材料費約11萬元，人工費用32萬元，共計約53萬元。全橋共需2臺起吊設備，累積可節(jié)省金額約為334萬元。

5 施工工藝

該起吊設備設計與安裝技術的施工工藝主要有以下幾點：

1)在已有鉆孔平臺上測量定位鋼護筒的平面位置，并安裝導向架；

2)利用導向架安裝鋼護筒，并在靠近底部的外壁沿圓周安裝多個栓纜環(huán)，鋼護筒纜繩與栓纜環(huán)連接，拼裝接長鋼護筒，直至鋼護筒的底部接觸地面；

3)在鋼護筒內放入鋼護筒垂直度檢測裝置；

4)通過浮體上或岸邊的卷揚機拉緊纜繩；

5)通過垂直度檢測裝置返回的垂直度信息，利用卷揚機調整鋼護筒的垂直度；

6)在纜繩的約束下打設鋼護筒，直至達到設計深度。

6 結語

采用標準件八三軍用梁和滑車組，組裝成的水上浮動作業(yè)平臺下放鋼護筒的簡易起吊裝置，安裝方便、經(jīng)濟實用，在交通困難地段成功應用，為大型設備無法進場的深水橋梁超長樁基鋼護筒起吊施工提供了重要的參考。同時，本文采用的全新鋼護筒垂直度檢測及調整的設備及工藝，有效解決了超長鋼護筒在傾斜裸巖面上的著床和垂直度檢測的問題。