九洲航道桥主塔墩承台钢围堰施工工艺

摘 要：以九洲航道桥为工程背景，详细论述了海上承台围堰制造加工与运输、钢围堰现场拼装与下放施工工艺，以及施工过程中围堰的质量控制等问题。通过实践表明，海上潮汐变化下，采用钢围堰墩位处拼装施工技术满足钢围堰及承台施工技术要求；钢围堰的现场组拼、下放及定位调整均达到了设计预期的精度要求。

关键词：钢围堰；制造；拼装；下放；封底；混凝土

对于海上桥梁施工，九洲航道桥就承台围堰施工，本着尽量减少海上施工工期，降低海上施工风险，提高施工方案经济性的原则，通过对施工方案从技术、经济、安全、工期等多方面进行详细论证，九洲航道桥主塔墩承台施工最终采取钢吊箱围堰施工。钢围堰由底板及龙骨、侧板、内支撑、吊挂系统等组成，其中侧板利用防船撞设施与基础施工用钢套箱相结合，即将承台施工用钢套箱兼做基础防船撞设施的主体结构。

1 工程概况

九洲航道桥采用双塔单索面钢混组合梁斜拉桥，主跨设单孔双向通航，桥跨布置为（85+127.5+268+127.5+85）m，全长693m。全桥共6个桥墩，为对桥墩基础进行保护，每个墩均设置防撞设施，防撞设施结构正常使用寿命为30年。其中206#、207#墩为主塔墩，承台为圆端形，采用吊箱围堰法施工，九洲航道桥总体布置见图1所示。

图1 九洲航道桥总体布置图

2 钢围堰结构设计

钢吊箱由龙骨、底板、侧板、内支撑、吊挂系统等五大部分组成。

2.1 龙骨及底板

钢吊箱的底板采用型钢焊接形成的格构式结构，主墩钢吊箱龙骨纵、横方向均采用HM488×300mm型钢，吊箱底板面板均采用8mm厚的钢板，加劲采用∠63×63×6mm的角钢。主塔墩钢吊箱底板及龙骨布置见图2。

图2 主塔墩钢吊箱底板及龙骨布置图

2.2 侧板

九洲航道桥204～209#墩吊箱围堰侧板利用防撞套箱，侧板为双壁结构，由内、外壁板，顶、底板组成，内设水平隔板、水平加劲肋及竖向环状加劲肋。防撞箱外壁板，顶、底板以及水平隔板等均开设消波孔，箱体材料采用Q235B级钢材。

2.3 内支撑

主墩钢吊箱均只在顶口设置了一道内支撑，主墩围堰内支撑采用φ630×8mm的钢管，中心标高为+3.895m。主墩钢吊箱围堰内支撑布置见图3。

2.4 吊挂

九洲航道桥钢吊箱围堰采用在墩位拼装，利用扁担梁和千斤顶进行下放。为承受围堰自重和封底混凝土重量，在每个钢护筒四周设4个吊点，在钢护筒顶设置Ⅰ56b十字形吊挂梁，吊挂采用Φ32mm精轧螺纹钢。围堰吊挂梁及吊挂安装示意见图4。

图4 主塔墩围堰吊挂安装示意

3 钢吊箱围堰制造

3.1 围堰侧板制造

九洲航道桥围堰侧板采用防撞套箱，围堰侧板的加工步骤主要划分为板单元制造、围堰侧板节段制造和总体预拼。围堰侧板由各类单元间组合而成，主要包括面板单元、主次框架单元、纵横隔板单元、加劲板单元等。围堰节段划分如图5所示：

图5 主塔墩围堰节段划分

3.2 围堰底板及龙骨制造

主塔墩围堰龙骨采用HM488*300型钢，底板采用δ=8mm钢板。结合运输船舶尺寸，主塔墩围堰底板及龙骨在钢结构车间分块制造，运输至墩位后，在运输平板驳上将制造成的小块组拼成3大块，其中外侧分块尺寸为28.25*14.2m，重量约为74.7t，中间分块尺寸为28.25*14.15m，重量约为70.9t。组拼好的3大块围堰底板及龙骨，利用驳船运输至墩位安装。主塔墩围堰底板及龙骨分块示意见图6。

图6主塔墩围堰底板及龙骨分块示意图

3.3 吊挂及内支撑制造

围堰吊挂、内支撑等在钢结构车间制造，驳船运输至墩位安装。

4 钢吊箱围堰拼装及下放

根据围堰结构尺寸、重量以及施工机械设备情况，九洲航道桥主塔墩钢围堰均采用墩位拼装，利用千斤顶下放的方案进行安装。九洲航道桥主塔墩围堰整体拼装流程如下：

桩基施工完毕，拆除钻孔桩施工平台→布设围堰拼装支撑梁→拼装围堰底板及龙骨→分块拼装围堰侧板→安装吊挂系统、内支撑以及限位装置→布置围堰下放千斤顶→围堰下放前检查验收→将围堰整体提升0.8m，拆除护筒顶支撑梁→缓慢下放围堰就位→检查围堰轴线偏差及高程→进行承台封底混凝土施工。

4.1 围堰拼装前的准备工作

4.1.1 钢吊箱底板开孔检查

围堰安装时底板需穿过钻孔桩钢护筒，底板上开设的预留孔准确与否，是影响钢吊箱平稳下沉、精确定位的关键，因此必须准确测量钢护筒的坐标、椭圆度、倾斜度及倾斜方向，根据测量结果在钢吊箱底板上开孔。在围堰安装前，应根据钢护筒实测资料，进一步复核围堰底板开孔情况。

4.1.2 钢护筒外围周边情况探测

为保证钢吊箱能顺利下放就位，对钢护筒外围周边情况进行探测，以检查是否还存在妨碍钢吊箱下沉就位的障碍物。探测内容包括钢护筒外壁及吊箱沉放范围内的水下情况。钢护筒外壁探测方法采用圆钢加工成内径较钢护筒直径大0.05m的钢圈，套入钢护筒，保持水平下放，检查钢护筒周围有无影响钢吊箱沉放的障碍物。吊箱沉放范围内的水下情况则主要由潜水员探摸。

4.2 围堰拼装及下放步骤

4.2.1 步骤一：桩基施工完成，超声波检测、取芯及注浆完成后，拆除部分钻孔桩施工平台，布置长臂挖掘机，开挖墩位中心部分海床面至-5.5m标高。墩位中心海床开挖深度符合要求后，拆除剩余施工平台，利用挖泥船开挖墩位边缘处海床至-5.5m，挖掘机开挖不到位的地方，利用抓斗进行开挖。

图7 主塔墩围堰施工区域平台拆除范围

图8 主塔墩围堰施工区域清淤

4.2.2 步骤二：围堰基坑开挖完成后，测量检查海床标高满足围堰下放高度要求后，接高1#、5#、18#、22#桩钢护筒至+14.2m标高，在各桩钢护筒顶布置支撑分配梁（见图9示）。

4.2.3 步骤三：利用WD120桅杆吊机吊装底板及龙骨分块1，重量约70.9t（见图10示）。

图9 主塔墩围堰施工安装支撑分配梁

图10 主塔墩围堰施工龙骨分块1安装

4.2.4 步骤四：利用WD120桅杆吊机吊装底板及龙骨分块2、3，分块重量约74.7t，调整龙骨标高、平面位置及轴线偏差后，将龙骨焊接为整体（见图11示）。

图11 主塔墩围堰施工安装龙骨分块2、3

4.2.5 步骤五：利用WD120桅杆吊机安装龙骨焊缝处桥面板，分块吊装侧板1-12。各分块重量：分块4、5、10、11重31.141t，分块3、6、9、12重29.474t，分块1、2、7、8重35.591t。各分块安装顺序为分块1、2→分块7、8→分块3、12→分块6、9→分块5、10→分块11→分块4，合龙围堰侧板（见图12）。

围堰侧板拼装过程中，为保持稳定，设置临时支撑结构，临时支撑与围堰侧板通过氯丁橡胶件螺丝孔连接，单块侧板安装好后，下端与底板焊接（见图13）。

4.2.6 步骤六：在接高的4个角护筒上安装吊挂分配梁（吊挂分配梁为1400mm×836mm箱型结构）。在吊挂梁上每端对称设2个吊点（每个吊点采用钢吊带），每个吊点布置一台600t液压千斤顶，四点同时顶升下放围堰。整体抬升围堰5cm，检查各吊点情况；继续抬升围堰10cm，拆除护筒上支撑梁。（见图14）

4.2.7 步骤七：护筒顶支撑梁拆除完毕后，各点同步缓慢下放围堰至+2.5m标高，安装护筒顶吊挂十字梁及围堰底板吊挂，继续下放围堰到设计标高后，将围堰底板吊挂锚固。布置封底混凝土施工平台，进行围堰封底混凝土施工。

5 围堰封底混凝土施工

主塔墩及辅助墩承台封底混凝土厚度均为2.5m，主塔墩封底混凝土数量为1787.5m3，在围堰下放就位后，均采用导管法一次浇筑封底混凝土。

九洲航道桥围堰封底混凝土施工工艺流程如下：围堰检查验收→围堰限位→护筒周边堵漏→封底平台布置→封底导管及灌注架布置→混凝土工作船就位→封底。

6 施工体会

6.1 中大型钢围堰在海上潮汐变化明显、施工环境恶劣条件下进行墩位处拼装、精确对位及成功下放，为今后承台围堰海上施工积累宝贵经验。

6.2 针对钢围堰制安，基于现场施工浮吊起重能力及运输船尺寸，通过对施工方案深入细化，提出钢围堰侧板分节段、底板分块制作，现场组拼方案，以适应浮吊吊装墩位限制，大大减少机械费用投入。

6.3 在海上钢围堰整体下放施工中采用吊挂分配梁配合液压千斤顶进行围堰下放及精确定位，完成了尺寸43.3×28.7m、重709.1t的中型钢结构定位施工。

6.4 对于钢围堰，只要在钢结构制作过程中从板单元制作到节段组拼及总拼完成的各施工环节中加强过程控制，现场安装精度及线型是自然实现的，因此钢围堰制作时应严格控制其过程施工，在现场安装中严格按照节段顺序进行施工。

作者简介：陈卫军（1982，9-），男，甘肃省白银市，现职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：桥梁与隧道。