張知海

（上饒市萬(wàn)年公路事業(yè)發(fā)展中心，江西萬(wàn)年335500）

0 引言

雙壁鋼圍堰技術(shù)屬于橋梁工程常見(jiàn)的一種施工技術(shù)，該技術(shù)主要在深水作業(yè)區(qū)域應(yīng)用較多。就目前而言，很多橋梁工程需要跨河建設(shè)，同時(shí)施工環(huán)境非常惡劣，在這種背景下雙壁鋼圍堰技術(shù)的優(yōu)勢(shì)便體現(xiàn)出來(lái)，可以為橋梁建設(shè)奠定穩(wěn)固基礎(chǔ)。

1 工程概況

某橋梁工程位于江河區(qū)域，橋面總長(zhǎng)829m，寬24.5m。橋梁的結(jié)構(gòu)由跨徑為(5×30)m+(75+4×130+75)m的6跨預(yù)應(yīng)力混凝土的連續(xù)梁、剛構(gòu)組合構(gòu)成?？紤]到工程施工區(qū)域較為特殊，需要在水下進(jìn)行施工操作，故而決定采用雙壁鋼圍堰技術(shù)進(jìn)行施工，具體內(nèi)容如下分析。

2 雙壁鋼圍堰基本構(gòu)造

雙壁鋼圍堰由底板和側(cè)板兩個(gè)主要部分構(gòu)成。底板的鋼吊箱分塊分別采用10mm的鋼面板以及∠100×10的等邊角鋼制作，縱橫向肋板在加工廠內(nèi)完成成品加工。因?yàn)榈装宓臉痘撟o(hù)筒和承臺(tái)位置都已經(jīng)進(jìn)行了孔位的提前預(yù)留工作，面板只需要根據(jù)地板上護(hù)筒和承臺(tái)的預(yù)留孔進(jìn)行實(shí)際安裝需求的微調(diào)，使其能夠達(dá)到懸吊、封堵以及混凝土澆筑產(chǎn)生的壓力要求即可。

側(cè)壁面板采用厚度為10mm的鋼板鋪裝，壁豎向加勁肋也采用厚度為10mm且長(zhǎng)度為100mm的等邊角鋼，按間距≤500mm布置并對(duì)局部進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)化。側(cè)壁的水平支撐桁厚度設(shè)計(jì)為10cm，局部采用兩根同規(guī)格的等邊角鋼并進(jìn)行加強(qiáng)處理，側(cè)模則進(jìn)行距離分別為8cm、8cm、5cm的豎向三節(jié)布置。

3 雙壁鋼圍堰預(yù)制、拼裝工藝

3.1 總體方案

在該項(xiàng)目中結(jié)合橋梁施工要求，主要選擇單元分段拼裝的方式進(jìn)行施工。7～9號(hào)墩的圍堰結(jié)構(gòu)在岸邊制作完畢后進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試通過(guò)后到氣囊下水環(huán)節(jié)，通過(guò)水面浮運(yùn)將底節(jié)段運(yùn)送至指定地點(diǎn)后進(jìn)行底節(jié)段兩半的套合焊接工作，焊接好的底節(jié)段再進(jìn)行下沉，待頂節(jié)段的兩半套合完成后再將底節(jié)段上浮進(jìn)行最后的套合焊接工作。對(duì)于6～10號(hào)墩來(lái)說(shuō)，主要是在內(nèi)場(chǎng)進(jìn)行單元平面制作完畢后，采用運(yùn)輸車將其運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)拼裝的[1]。

3.2 節(jié)段劃分

制造板的單元件在內(nèi)場(chǎng)制作的標(biāo)準(zhǔn)：底節(jié)段的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為16m，寬度設(shè)計(jì)為3.5m。作為板單元的形式有水平隔板、壁板等結(jié)構(gòu)單元。分段制造則是將壁板單元、水平隔板單元以及鉛垂隔板單元進(jìn)行獨(dú)立制造后再進(jìn)行組拼，分段的制作工藝要求長(zhǎng)度在16m、寬度控制在3.5m以內(nèi)，節(jié)段的最大重量不能超過(guò)22t。

3.3 內(nèi)場(chǎng)制造流程

在內(nèi)場(chǎng)制作的過(guò)程中，首先需要進(jìn)行材料的性能分析，而后再進(jìn)行胎架制作，待胎架構(gòu)造完成以后，需要對(duì)裝配球扁鋼進(jìn)行加勁處理，然后再對(duì)胎架進(jìn)行上焊接焊，最后在完成無(wú)損檢測(cè)后進(jìn)行相應(yīng)的標(biāo)記標(biāo)識(shí)。

中隔板的單元件制造工藝為：注料后直接到劃線裝配工序，之后進(jìn)行胎架的上焊接焊工作，然后直接到無(wú)損檢測(cè)流程并完成最后的相關(guān)標(biāo)記標(biāo)識(shí)環(huán)節(jié)。中隔板的單元件在完成制作后還需要進(jìn)行小節(jié)段的拼裝焊接工作，在焊接過(guò)程中要嚴(yán)格按焊接工藝要求進(jìn)行操作，并及時(shí)復(fù)檢焊接完成后的焊縫，對(duì)存在焊接缺陷的地方進(jìn)行相應(yīng)的修復(fù)處理，從而在焊接工藝上保障鋼圍堰產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。

4 雙壁鋼圍堰施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 總體方案

在此次項(xiàng)目中，針對(duì)6～10號(hào)墩承臺(tái)建設(shè)，主要采用雙壁鋼圍堰施工技術(shù)進(jìn)行施工。其中6、10號(hào)墩的施工順序是先樁基后圍堰，通過(guò)棧橋的搭設(shè)與施工平臺(tái)完成樁基施工，而后進(jìn)行雙壁鋼套箱的拼裝施工與混凝土澆筑，最后開展承臺(tái)作業(yè)。而針對(duì)7～9號(hào)墩來(lái)說(shuō)，需要進(jìn)行圍巖樁基施工，在具體操作階段，將拼裝完成的壁板用氣囊在水中進(jìn)行浮運(yùn)送達(dá)至指定墩位，完成拋錨定位后完成接下來(lái)的樁基下沉施工工作。7～9號(hào)墩的雙壁鋼套箱在完成墩位的浮運(yùn)定位工作后，再進(jìn)行下一步的圍堰定位工作。對(duì)前端未封口的單元件進(jìn)行拼裝操作，完成圍堰的閉合施工。利用浮吊的優(yōu)勢(shì)結(jié)合振動(dòng)錘完成8根護(hù)筒的插打工作，再進(jìn)行相應(yīng)的鉆孔灌注施工。在成樁后重新定位吊點(diǎn)，將圍堰吊運(yùn)至指定高度，并進(jìn)行現(xiàn)有承臺(tái)高度的混凝土封底澆筑施工，直至混凝土的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求后方可對(duì)吊掛系統(tǒng)進(jìn)行拆除作業(yè)，最后進(jìn)行護(hù)筒的拆除、破樁頭、鑿毛等相關(guān)工作，進(jìn)行4m承臺(tái)的加高施工[2]。

4.2 施工前期準(zhǔn)備

第一，在施工前期由于壁板單元等部件的拼裝需求，需要提前準(zhǔn)備一塊80×38m的平整場(chǎng)地。對(duì)場(chǎng)地表面進(jìn)行20cm的混凝土硬化處理，并且為了便于建設(shè)后端的吊車作業(yè)區(qū)域，需要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行10m寬度的作業(yè)區(qū)預(yù)留。第二，根據(jù)坡道的平面設(shè)置要求，需要將部分支點(diǎn)在坡道上進(jìn)行布置。考慮實(shí)際情況進(jìn)行8個(gè)混凝土獨(dú)立拼裝支座的施工，支座的尺寸要求按100×100cm并且厚度控制在120cm的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，同時(shí)保證與坡道的高度在一個(gè)平面內(nèi)并擁有150kPa的基礎(chǔ)承載能力，如果發(fā)現(xiàn)支座不能滿足相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更正或換填處理。第三，坡道的現(xiàn)場(chǎng)使用需要通過(guò)修整以滿足水位要求，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。坡道的坡比按照3%～10%的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，并且坡道表面還需根據(jù)土質(zhì)情況進(jìn)行毛石墊層和碎石層的鋪設(shè)，以保證坡道的承載能力滿足120kPa的要求。坡道的寬度根據(jù)鋼套箱寬度加上氣囊外伸以及車道要求綜合考慮設(shè)置在28.5m。

4.3 施工要點(diǎn)

第一，底節(jié)圍堰的拼裝。考慮到運(yùn)輸?shù)姆奖?，需要采取分?jié)加工的方式進(jìn)行底節(jié)構(gòu)造的制作，在制作完成以后，用汽車將其運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝施工，每一節(jié)的整體在預(yù)拼裝完成后都要先進(jìn)行鎖定焊接。在具體施工環(huán)節(jié)，需要在圍堰場(chǎng)地設(shè)置節(jié)段點(diǎn)使其能夠起到加固作用，可以有效防止圍堰出現(xiàn)側(cè)翻現(xiàn)象。

第二，雙壁鋼套箱圍堰的下水及浮運(yùn)。在完成拼裝的圍堰鋼套箱底部進(jìn)行2m一個(gè)的千斤頂布置，要求千斤頂?shù)钠鹬亓繚M足50t的要求，確保鋼套箱的拼裝平臺(tái)后端能夠被順利頂起，并利用滑道形成縱坡地勢(shì)，再結(jié)合尾部的地錨倒鏈共同保證鋼套箱的穩(wěn)定性，最后由坡道配合氣囊完成下水及運(yùn)輸工作。在圍堰下水后通過(guò)后端用機(jī)動(dòng)船進(jìn)行牽引運(yùn)輸，把雙壁鋼套箱拼裝運(yùn)輸?shù)街付ǘ瘴簧希b于7～9號(hào)墩遠(yuǎn)離北岸位置，因此7～9號(hào)墩的下水位置分別為距離北岸的440m、310m、190m處。圖1為碼頭及浮運(yùn)路線的詳細(xì)圖示[3-4]。

圖1 拼裝碼頭及浮運(yùn)路線

第三，圍堰下水滑道布置。現(xiàn)有坡道的實(shí)際使用情況根據(jù)電腦計(jì)算再進(jìn)行調(diào)整修改，圍堰在下河的坡道上供經(jīng)歷三個(gè)坡道分段，各坡道及坡度設(shè)計(jì)如下：前端長(zhǎng)度44m、坡度10%，中端長(zhǎng)度30m、坡度6%，后端20m、坡度3%。

在圍堰前端場(chǎng)地的處理過(guò)程中要對(duì)地基進(jìn)行加強(qiáng)施工，確保地基具備相應(yīng)的承載能力。在水口處進(jìn)行碎石上鋪料的處理后，保證圍堰的下河滑道滿足18kPa的承載能力要求，另外滑道與岸邊的10m范圍內(nèi)的地基要擁有≥20kPa的承載能力。

第四，圍堰下水地錨。在圍堰下水施工環(huán)節(jié)，為了保證圍堰的下滑速度與方向符合設(shè)計(jì)要求，需要將拉攬?jiān)O(shè)置在圍堰的后方。同時(shí)對(duì)于牽引的設(shè)計(jì)需要結(jié)合圍堰的外形進(jìn)行全面分析，將牽引點(diǎn)設(shè)置到隔板的正中央，采用地錨作為牽引裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)張拉。

水下設(shè)備與地錨要按照以下的要求進(jìn)行配置：首先，將地錨設(shè)置在圍堰正端位置，同時(shí)相互的距離要控制在34m內(nèi)；其次，圍堰下滑的狀態(tài)應(yīng)力需要達(dá)到100t標(biāo)準(zhǔn)，以滿足超過(guò)圍堰自重的82t最大下滑分離力[5]。

地錨采用鋼筋混凝土填埋式的土錨結(jié)構(gòu)，共設(shè)計(jì)1個(gè)，并保證其擁有160t的水平拉力。地錨填埋時(shí)按照長(zhǎng)6m、寬6m、深2m的規(guī)格進(jìn)行施工，同時(shí)還要預(yù)埋鋼板錨環(huán)并保證施工工藝上地錨與地面的齊平。

牽引圍堰的拉攬由1臺(tái)120t的滑車組跟地錨相連在一起，鋼圍堰在臂膀上會(huì)設(shè)置有相應(yīng)的牽引耳板，以供地錨在牽引過(guò)程中有著力點(diǎn)。

第五，氣囊的布置以及充氣安裝。完成制作拼裝并審核通過(guò)的鋼圍堰需要進(jìn)行下支撐點(diǎn)的氣囊布置工作，底隔艙下的氣囊按照30個(gè)設(shè)置，間距在2～3m之間。另外，鋼圍堰下方兩側(cè)的氣囊應(yīng)如圖2所示，進(jìn)行規(guī)范的對(duì)稱布置。

圖2 氣囊布置圖示

第六，雙壁鋼套箱圍堰的定位及下沉，具體如下：

其一，鋼套箱的定位。在鋼套箱的浮運(yùn)過(guò)程中將底節(jié)套箱用機(jī)動(dòng)舟推運(yùn)至指定地點(diǎn)，之后使用游錨繩對(duì)浮箱進(jìn)行定位，而后利用焊接設(shè)備對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，使其能夠形成一個(gè)固定的套箱。對(duì)套箱進(jìn)行封閉時(shí)，將鋼套箱抱在墩身上并封閉C字形缺口，使其能夠形成一個(gè)完整性的狀態(tài)。而后再通過(guò)倒鏈的方式進(jìn)行套箱的定位，最后把套箱下放到指定的位置。在套箱下沉階段，要合理通過(guò)承臺(tái)以及墩身作為著力點(diǎn)進(jìn)行施工。

其二，鋼套箱接高。從底節(jié)的頂面進(jìn)行中心點(diǎn)的測(cè)定，從而保證圍堰接高部分的直線性，并以測(cè)定出的基準(zhǔn)面與中心線進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸的把控，接下來(lái)再通過(guò)浮吊設(shè)備將鋼圍堰進(jìn)行拼接安裝，在鋼圍堰的拼裝接高時(shí)要保障兩臺(tái)浮吊設(shè)備處于水平位置。在進(jìn)行吊裝的接高操作時(shí)要確保做到吊裝過(guò)程調(diào)整方面的靈活性，完成所有的點(diǎn)焊工作后再進(jìn)行全面整體焊接。焊接過(guò)程中要圍繞先環(huán)板再內(nèi)壁最后到外壁的順序進(jìn)行，同時(shí)保證焊接點(diǎn)位的對(duì)稱性。

其三，套箱圍堰下沉。在接高時(shí)要注意對(duì)高度的預(yù)留，便于下一節(jié)鋼套箱的接高焊接操作。圍堰在達(dá)到承臺(tái)底的標(biāo)高之前要通過(guò)全站儀進(jìn)行針對(duì)性的觀測(cè)監(jiān)控工作，以便對(duì)發(fā)生傾斜和偏位的圍堰進(jìn)行及時(shí)的介入調(diào)整，在實(shí)際坐標(biāo)基本上到達(dá)預(yù)設(shè)坐標(biāo)后迅速開啟抽水機(jī)完成隔艙的注水工作，保障圍堰的下沉迅速穩(wěn)定。

其四，鋼護(hù)筒的預(yù)備。鋼圍堰在完成下沉步驟之后，需要在水面上1m的距離架設(shè)一層護(hù)筒定位架，同步保障護(hù)筒定位的準(zhǔn)確性。

其五，水下混凝土的封底施工。在完成圍堰下沉及護(hù)筒打設(shè)工作之后，需要進(jìn)行圍堰的平臺(tái)面混凝土封底施工工作。架設(shè)好施工平臺(tái)之后即可通過(guò)垂直導(dǎo)管灌注水泥進(jìn)行圍堰的水下分倉(cāng)澆筑工作。在圍堰的澆筑過(guò)程中要實(shí)現(xiàn)在圍堰頂部混凝土儲(chǔ)存罐的預(yù)留，保證首盤混凝土能夠從不同方向快速實(shí)現(xiàn)連續(xù)澆筑，從而保障圍堰澆筑工作的施工質(zhì)量。圍堰的斷纜下水如圖3所示。

圖3 圍堰斷纜下水

5 結(jié)語(yǔ)

上文主要對(duì)雙壁鋼圍堰預(yù)制、拼裝及施工工藝展開了相關(guān)的技術(shù)探討，體現(xiàn)了鋼圍堰在制作及運(yùn)輸和施工過(guò)程的工藝復(fù)雜性以及施工組織的技術(shù)難度。該橋梁的橋墩建設(shè)對(duì)施工環(huán)境及施工材料及技術(shù)進(jìn)行了全面的評(píng)估，成功應(yīng)用了雙壁鋼套箱圍堰施工技術(shù)順利完成了橋墩施工。在鋼圍堰的施工過(guò)程中，合理利用了拼裝平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)以及千斤頂加強(qiáng)了下放系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使鋼圍堰在下方過(guò)程的精度得到了準(zhǔn)確保障。同步依靠精簡(jiǎn)的設(shè)備基礎(chǔ)及明確的工作方式及操作便利性，促進(jìn)了工程的高效率執(zhí)行。鋼圍堰的底部分倉(cāng)澆筑工藝也以連續(xù)多點(diǎn)快速執(zhí)行的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步提升了工程施工的效率。事實(shí)證明，橋梁橋墩的雙壁鋼套箱圍堰施工工藝是符合實(shí)際施工要求的高效施工方案，具有方便高效和穩(wěn)定準(zhǔn)確的特點(diǎn)，為橋墩的施工企業(yè)帶來(lái)了較高的經(jīng)濟(jì)效益，為施工企業(yè)的發(fā)展以及后續(xù)相關(guān)施工工程提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。