西溪特大桥水中防撞支架的加固与施工

■周良肖

（福州闽大建设工程有限公司，福州 350018）

1 概述

船舶和桥梁与生俱来即为一对矛盾体，桥梁跨越的江河湖海通常是船舶通行的航道，当桥梁作为水上建筑物时，则很可能成为航道的障碍物。船舶在桥下航行，则对桥墩和桥跨结构存在着撞击的威胁。为了保护桥墩，常设计防撞装置。桥梁防撞装置主要有防御船撞桥墩的、防御船撞桥梁上部结构的、当船撞上桥时桥墩直接受力的和桥墩不受力的等各种类型。由于自然与人为的因素，船舶撞击桥梁的事故虽极力避免而时有发生。本文以西溪特大桥16#墩防撞支架被撞后的加固修复为案例，分析防撞支架的加固方案，介绍了施工过程和注意要点，为同类工程提供参考。

2 工程背景

沈海高速厦漳漳州段西溪特大桥16#墩防撞支架维修处治工程，工程投资约78万，工期3个月。本工程性质为维修处治工程。西溪特大桥左桥位于沈海高速公路厦漳漳州段，桥梁桩号为K28+169.77，上跨九龙江西溪，全长1389.98m，上部结构为9×25m预应力混凝土T形准连续梁+（35.4+11×50m+35.4m）预应力混凝土箱形连续梁+22×25m预应力混凝土T形准连续梁。该桥跨越九龙江西溪，该河流为通航河流，航道等级为V级。为保证大桥结构安全，于2013年在14#～18#桥墩周围设置了防撞支架。

2017年5 月，16#墩A道右侧防撞支架被过往船只撞坏，特对防撞支架被撞的外观状况进行检查，主要病害为3#钢管桩整体分离，脱落；连接板与钢平联整体分离、脱落；19个焊接点撕裂；1#钢管桩有轻微倾斜及整体右侧防撞支架向下游侧有轻微倾斜现象，如下图1、2所示。

图1 被撞损的支架

图2 被撞损支架的细部

3 加固方案

3.1 加固方案比选

根据 《沈海高速厦漳漳州段西溪特大桥16#墩A道防撞支架专项检测报告》（2017）所描述的病害情况，拟定两种加固改造方案：方案一，同心圆形式布置内外钢管桩加固，即采用将断面重叠区段呈同心圆形式布置内外钢管桩浇筑连接施工方案；方案二，左右加设钢管桩加固。方案比选如表1所示。由表1可知，两种方案均能满足该加固改造的要求，方案一工期短，技术经验相对成熟，工程造价；方案二虽然工艺简单，技术成熟，但造价较高，工期较长，空间占据大，不利通行；综合比较，采用同心圆形式布置内外钢管桩方案进行加固改造。

表1 两种加固方案比较表

3.2 加固主要措施

根据分析结果，防撞支架被撞的改造主要从增加断面尺寸，提高结构刚度和整体性入手，通过在内外同心圆增设钢管桩达到加固提载的效果，如图3所示。

图3 防撞支架修复加固图

钢管桩修复：利用最新撞断的3#钢管桩残留部分，在其外设置Φ1300的钢管桩，再在其内设置Φ700的钢管桩，新增钢管桩与原钢管桩在断面重叠区段呈同心圆形式布置。新增钢管桩采用Q345钢板工厂圈制而成，壁厚均为16mm。新增外圈钢管桩打入深度与原钢管桩深度一致，新增内部钢管桩深度为河床以下7.0m。为提高河床以上钢管桩的强度，在新增内外钢管桩之间填充C35微膨胀混凝土。重新安装与3#钢管桩相接的钢平联，钢平联的位置、构造与原设计相同。

加固设计时要求对于钢构件连接处焊缝开裂处，对焊缝进行打磨，重新焊接，焊缝质量达到Ⅱ级标准；各构件的防腐寿命不小于30年；对存在轻微倾斜的1#钢管桩加强观测。

4 加固施工

4.1 施工步骤

（1）固定打桩船。待海事相关部门批准后，打桩船由拖轮运至施工点附近，抛锚定位。

（2）先进行外设置Φ1300的钢管桩第一节的立桩。使桩到达指定的位置；在重力作用下自动插桩；复测桩位，若桩位误差过大，起吊桩，重新定位；启动振动锤，震动沉桩。

（3）稳桩压锤。解除上吊点，振动锤下压，压锤稳桩，打开控制开关。

（4）施打。钢管桩停锤标准以标高控制为主，钢管长度须满足高水位时入土3m，且桩顶露出水面1.5m。

（5）重复（2）至（4）施工步骤，按设计要求新增钢管桩与原钢管桩在断面重叠区段呈同心圆形式布置，再在其内进行Φ700钢管桩第一节施工，新增内部钢管桩贯入深度为河床以下7.0m。再进行Φ1300钢管桩第二节施工，后继续将钢管桩打入土层为河床以下7.0m；Φ1300、Φ700钢管桩逐级施工至设计标高。钢管桩拼装时，管内任一管节仅能有一条焊缝，相邻管节纵缝距应大于300mm。且为了提高钢管的耐久性，钢管表面进行防腐处理。

（6）填充混凝土C35微膨胀混凝土。在普通的C35混凝土中添加12%的膨胀剂，使混凝土在水化期间能够依靠膨胀剂的作用而发生一定的膨胀，从而弥补了混凝土的收缩，达到防治混凝土裂缝，改善混凝土结构的内部微观结构，提高抗渗透性能。

（7）更换安装钢平联、护舷。按设计图纸进行，钢平联的端头与钢管桩采用坡口焊焊接形式，以保证连接的等强度要求。

4.2 施工注意要点

（1）钢管桩接长。一般在高潮位进行钢管桩沉桩，钢管桩下沉应一气呵成，不可中途停顿或较长时间的间隙，以免桩周土恢复造成继续下沉困难。要在低潮位进行焊接，每节段接桩采用2人同时焊接，焊接时间约4～5h。对接前，在已施工完桩的桩口处焊接4个方向的楔形三角板，以方便对接。对接时，施工人员必须仔细观察、调整接口，用木锤敲击振动对接口上的钢管桩，保证其咬合紧密。

（2）焊接。所有焊缝均应进行外观检查，焊瘤，熔渣等均应清除，焊缝金属紧密，焊道均匀，焊缝金属与母材的过渡平顺，不得有任何裂缝，未熔合为焊透等缺陷。

（3）钢管桩的偏位调整。接桩后沉放到位的钢管桩平面位置和倾斜度出现超偏时，要通过船体牵引进行调整，起重船作为动力点，通过滑轮组和钢丝绳对偏位的钢管桩进行强制性牵引纠偏，纠偏时需采用全站仪全程监控观测。

5 结语

西溪特大桥防撞支架维修加固采用断面重叠区段呈同心圆形式布置内外钢管桩浇筑连接，其位置、构造与原设计相同，与原有的其他防撞支架及连接构件形成整体，且外观良好，具有更高的整体性和防撞击能力，取得良好的加固效果。由于方案合理，管理到位，克服了九龙江水系施工环境和条件复杂等不利因素，施工进展非常顺利，加固过程未出现任何质量和安全事故，比合同工期提前2个多月完工，圆满完成加固任务。

西溪特大桥防撞支架维修加固施工在桥下净空小，潮差水位大的情况下进行，施工时既考虑对于防撞设施的正面作用，同时也兼顾了施工的安全性、合理性、经济型等，对桥墩的防撞设施的修复有较大的指导作用和意义。

[1]中华人民共和国行业标准.JTG/T F50—2011，公路桥涵施工技术规范[S].

[2]中华人民共和国国家标准.GB50017-2003，钢结构设计规范[S].

[3]中华人民共和国国家标准.JTJ254-98，港口工程桩基规范[S].

[4]沈海高速厦漳漳州段西溪特大桥16#墩A道防撞支架专项检测报告.2017.