深水流急区双壁钢围堰施工测量技术

彭 柱 罗光财 郑袁林

(1.中建五局，湖南 长沙 410000)

深水流急区双壁钢围堰施工测量技术

彭 柱 罗光财1郑袁林1

(1.中建五局，湖南 长沙 410000)

基于对在建工程武隆乌江大桥主墩双壁钢围堰方案的分析，就深水流急区域桥梁深水基础双壁钢围堰施工测量技术进行了探讨，阐述了首节钢围堰拼装定位测量、初步定位及接高测量等技术，以供参考。

双壁钢围堰，测量，定位，桥梁

近二十年来，因墩位处深水急流区、地质条件复杂，大型桥梁、特大型桥梁的主墩基础工程大规模地采用双壁钢围堰,作为水深流急区域桥梁复合式基础的挡水外围结构[1-4]。双壁钢围堰，尤其是千吨级双壁钢围堰，尽管采用了锚碇系统固定，由于结构庞大，同时还需在水上进行分片拼装接高，围堰的精确定位受水位、流速的变化、河床面的高差状况、气象条件、围堰的位置以及刃尖标高的变化等诸多项因素影响和制约，因此，给施工测量提出了更高的要求。如何有效地解决双壁钢围堰浮动下接高测量、施工定位、精确着床等施工测量问题，对实现设计思想、保证结构理想受力和确保工程质量至关重要[5]。本文以武隆县土坎乌江大桥为载体，对深水流急区域中千级吨双壁钢围堰的施工测量技术进行探讨。

1 工程概况及双壁钢围堰方案

在建武隆县土坎乌江大桥，桥梁跨径组合为2×25 m连续箱梁+(96+180+96)m连续刚构+3×30 m连续箱梁，桥梁总长度为523.5 m，桥位横跨乌江，桥位处江面宽约165 m，其中桥梁3号、4号主墩位于河流主干道内，承台顶面设计标高分别为167.308 m和165.205 m，承台底标高为163.308 m和161.205 m，墩位处河床标高159.205 m，设计勘察期水位标高为164.87 m，实测常水位标高为165.5 m，河床地质为砂土层、卵石层。

主墩基础施工设计采用双壁自浮式钢围堰，钢围堰外径19 m，内径17 m，壁厚1.0 m，3号围堰高19 m，4号围堰高21 m，顶面高程分别为179.308 m，179.205 m，刃脚段围堰夹壁内浇筑水下C25混凝土。钢围堰竖向分为4个节段，钢围堰结构布置如图1所示，钢围堰总重量约1 468 t。

2 首节钢围堰拼装定位测量

围堰均分成12块，单块角度45°，如图1所示，为保证拼装时上部重量平衡，不致于使拼装产生较大倾斜，采用对角对称拼装，拼装顺序以1，2→7，8→5，6→11，12→3，10→4，9 的顺序布置。为保证钢围堰几何外形的正确性，控制围堰的平面尺寸、圆度和垂直度，在首节围堰拼装前，根据围堰尺寸在拼装平台上测量放出围堰的中心和每块围堰的平面位置，在中心和每块围堰的四个角点位置处用红油漆标明。在吊装围堰单块到位后首先进行支垫，再进行临时支撑设置。每块围堰设置8个临时支撑点，每侧4个，通过手拉葫芦固定在拼装平台上，如图2所示。

钢围堰垂直度通过直角三角形原理来进行调整，首先在拼装平台上定出围堰底口圆心，圆心到围堰内壁底口的水平距离a为定值(a=19 m),围堰高度b为定值(b=6 m)，a，b为直角边，则围堰内壁顶点到圆心的距离c也为定值(c=√a2+b2),即c=19.925 m，原理图见图3。通过葫芦调整围堰内壁顶口到圆心的距离，从而实现对围堰垂直度的调整(见图3)。

最后通过拉顶口直径来校核围堰拼装质量。按照设计要求围堰顶面中心偏位(顺桥向和横桥向)不大于±20 mm，围堰平面尺寸误差不大于±30 mm；同平面直径差不大于±20 mm，倾斜度不大于H/1 000，高度误差不大于±10 mm，节间错台不大于2 mm。

3 首节钢围堰的初步定位及接高测量

在岸上完成首节钢围堰的拼装后，通过滑轨和拖船托浮围堰进入桥墩位置，经过初步定位后，再进行2层边接高退思补过加重(注水)下沉。

3.1 初步定位测量

为控制钢围堰的平面位置及垂直度，首先对首节钢围堰顶面进行精确分中，在其顶确定A，B，C，D四个对称特征点，如图4所示，通过测定四点坐标来掌握钢围堰的实际位置及姿态。考虑到钢围堰时刻处于浮动的状态，在岸上两个通视情况良好的控制点各架设1台高精度全站仪，利用极坐标法[5]同时测定对称轴上两点(A，B或C，D)的三维坐标。由A，B，C，D四个对称特征点实测三维坐标，可知钢围堰对称中心O(XO，YO)的实际平面位置为：

(1)

扭角(AB偏离桥轴线的夹角)为:

(2)

南北方向的垂直度为:

(3)

上下游方向的垂直度为:

(4)

根据钢围堰的实时测量结果来对锚碇系统进行调整(见图5),使钢围堰对称中心逐步就位到桥墩的设计中心,并根据XC与XD或和YA与YB的差值来调整钢围堰的扭角使其小于±10′,同时通过控制钢围堰的各隔舱内注水量来调节钢围堰的垂直度。各项调整是相辅相成的，必须通过反复进行，最终才能达到允许范围内，控制指标为平面位置偏差不大于±20 cm，扭角不大于±20′，垂直度不大于H/1 000。为确保测量无误，应在不同的控制点架设全站仪或交替测量对称特征点，进行观测比较及检验。

3.2 钢围堰水上拼装接高

钢围堰每节段分块在钢围堰制作工厂加工完成并经检验合格后，运至墩位处安装。接高段和首节段的设计指标要求是一样的，但由于对于处于水上浮动状态的钢围堰，在接高过程中，每项指标都控制是难经实施的，在接高过程中，只要控制住倾斜度，其他指标就可控制住了。

在土坎乌江大桥钢围堰接高过程中，在底层对接围堰的顶口内外壁之间焊设限位卡，一侧用直立型钢，另一侧为倾斜状，便于起吊就位。分块围堰对称就位后，用长钢卷尺量顶口距离是否满足17 m内径尺寸，并采取三角斜边量距法[5，6]，进行垂直度调整。用3 m长水平尺靠接缝处内外壁，检查接块的垂直度。钢围堰水上接高到第2节，围堰高度10 m，即可进行围堰着床和注水下沉。

4 钢围堰精确定位

1)钢围堰上口轴线对称点寻找。在接后的钢围堰顶口再次准确找出对称特征点A，B，C，D(见图4)。

2)钢围堰注水下沉。在钢围堰井壁内注水，采用两台抽水泵均匀对称注水下沉，使钢围堰下沉至距离河床30 cm～50 cm，在下沉过程中应随时对锚链、锚绳和锚碇设施进行检查，及时监控锚绳的受力状态，并予以及时调整，保证各锚绳受力均匀。

3)钢护筒下放和钢围堰精确定位测量。钢围堰经过接高及注水，体重及吃水深度(仅出浮出水面2 m内)增大，在风浪较小时，浮动很小，测量仪基本上可以置平，定位钢护筒限位架时，可直接在钢围堰上桥轴线方向A(或B)特征点上架设全站仪控制钢护筒的定位。钢护筒下放，采取对称的两护筒同时下放的方法。在第一对护筒即将着床时，开始对钢围堰进行精确定位。精确定位的方法与前面的初步定位的方法相同，特征点高程采用水准仪精确测量。对主锚、边锚及拉缆施加预应力，通过调整锚绳和拉缆保证钢围堰的平面位置满足定位精度要求。调整围堰上游下拉缆和下游下拉八字尾缆，必要时采取在隔舱内不均匀注水以调整围堰的垂直度。精确定位控制指标为平面位置桥轴线方向偏差不大于±5 mm，上下游方向轴线方向偏差不大于±10 mm，南北方向高程差不大于±10 mm，上下游方向高程差不大于±20 mm，扭角不大于±10′。在护筒着床过程中钢围堰精确定位的工作必须全程跟踪监测，直至多对成桩完成，钢围堰已不再浮动为止。在每个钢护筒着床前，要用吊垂线的方法检测护筒的垂直度。

4)钢围堰着床测量。围堰位置调整到着床位置后，用四台100 m3/h流量的低扬程水泵，向各舱内均匀注水，保证在下沉时围堰的垂直度，使其迅速精确着床。着床后测量检查平面位置和倾斜度，若满足要求，则继续往隔舱内均匀注水，始终保持围堰顶水平，逐步实现围堰刃脚全线着床。若不满足，则用下拉缆进行调整，若发生倾斜，则往标高高的隔舱注水调平。但同时要保证围堰隔舱内外水面高差控制在6 m范围内。钢围堰着床位置精度应达到：中心轴线偏位不大于5 mm。

5)钢围堰吸泥下沉和竣工测量。钢围堰精密定位着床后，围堰继续接高并后吸泥下沉。由于围堰部分已经嵌入河床覆盖层里，围堰相对稳定，同样利用全站仪极坐标法测定节段特征点A，B，C，D的三维坐标[7]，求得围堰的顶面中心偏移及高程、底中心偏移、刃脚高程、扭角、倾斜等围堰观测资料，指导围堰的接高、下沉和纠偏等的实施。

表1 3号、4号墩钢围堰观测成果表

围堰下沉到位着岩后，必须清除干净围堰内基底，暴露成片的基岩面，以便进行围堰的封底。此时必须精密测定围堰的精确位置，可采用多种方法分别测量、计算及校核。在土坎乌江大桥钢围堰施工中，仍采用三维极坐标法选取4个导线控制点进行闭合测量，测定围堰的顶中心位置，采用水准仪闭合高程法精确测量围堰的顶中心高程，并重新推算围堰的偏移、倾斜和扭角等。3号、4号墩钢围堰最后观测成果如表1所示。

5 结语

针对武隆县土坎乌江大桥深水急流区域基础的特点采取了一系列的测控方法，有效地解决了千吨级双壁钢围堰动态状态下的施工定位、水中接高、精确着床以及钢护筒下放、精确定位等问题。各道工序得到的检测结果均优于设计指标要求，表明了测控方法对千吨级双壁钢围堰定位具有可靠的精度保证，通过精确定位测量技术实施，获得了预期效果和宝贵的实践经验，对大型深水急流区桥梁基础施工具有一定的参考价值。

[1] 王贵春,皇甫昱.桥梁深水基础双壁钢围堰施工技术分析[J].铁道建筑,2007(8)：22-24.

[2] 黄绳武.桥梁施工及组织管理(上册)[M].北京：人民交通出版社，2003：147-151.

[3] 陈光福.双壁钢围堰的施工技术[J].中国港湾建设，2002(6)：12-16.

[4] 胡启升,李小珍.桥梁基础双壁钢围堰施工技术的应用现状[J].四川建筑,2006, 26(3)：137-138.

[5] 黄 腾,魏浩翰,杨树荣.南京长江三桥主塔墩基础大型双壁钢套箱施工测量技术[J].工程勘察,2005(2)：50-53.

[6] 交通部.施工技术手册·桥梁(上册)[M].北京：人民交通出版社，1993.

[7] 黄张裕,黄 腾,赵仲荣，等.南京长江二桥南汊桥主塔基础钢套箱施工测量[J].测绘工程,2000(1)：57-61.

Construction measurement technology of double-wall steel cofferdams in deep water and rapid flow area

PENG Zhu LUO Guang-cai1ZHENG Yuan-lin1

(1.ChinaConstructionFifthEngineeringDivision,Changsha410000,China)

Based on the analysis of the main pier double-wall steel cofferdam scheme at Wujiang Bridge in Wulong in the constructing project, the paper explores the measurement technology of the double-wall steel cofferdams in deep water and rapid flow area, and illustrates the assembly location measurement, the initial location and ascending measurement of the first segment of steel cofferdam, so as to provide some reference.

double-wall steel cofferdam, measurement, location, bridge

1009-6825(2014)11-0246-03

2014-02-02

彭 柱(1979- )，男，工程师; 罗光财(1979- )，男，工程师; 郑袁林(1983- )，男，工程师

TU198

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