武汉青山长江大桥超大型钢围堰锚碇系统施工关键技术

王利光 张晓丹 胡海波

摘 要：武汉青山长江大桥为主跨938米钢箱梁斜拉桥，其中20号墩北主塔基础为整体式哑铃形群桩结构。为满足施工需要，该基础采用哑铃形双壁钢套箱围堰平台一体化施工方法，本文结合项目实际的成功应用，重点介绍超大型钢套箱围堰锚碇系统施工关键技术。

关键词：超大型钢套箱围堰;锚碇系统;桥梁施工

中图分类号：U445           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）10-0143-03

1工程概况

武汉青山长江大桥全长7.548km，主跨为938m的双塔双索面钢箱及钢箱结合梁斜拉桥，设计无下横梁A型主塔，其中20墩北主塔塔高279.5m，基础位于长江深水中，设计塔座与基础承台为一体式结构形式，单个塔柱下分别布置一个群桩基础，两个群桩基础采用系梁连接成整体式哑铃形结构[1]。该基础采用哑铃形双壁钢套箱围堰平台一体化施工方法。钢套箱平面尺寸为103.8m×43.4m，壁厚2.0m，总高度37m，其中底节钢套箱围堰高度为18.2m。围堰整体在武汉青山船厂加工制造，利用船厂既有的斜船架滑道法下水自浮后由拖轮拖带出运河，顺水而下浮运至墩位，过缆后浮运船队退出，围堰由设置预拉力的锚碇定位系统实现精确定位，插打围堰定位钢护筒并挂桩形成钻孔平台，进行后续钻孔桩施工[2]。

2围堰锚碇系统总体设计

钢围堰浮底节运到现场墩位后，按设计采用前、后定位船加重锚体系进行锚固定位。该体系主要由主锚、前后定位船及其锚碇、围堰边锚、尾锚、拉缆等几个部分组成。前定位船采用1艘800t铁驳改制，后定位船采用1艘400t铁驳改制。主锚采用10t霍尔铁锚6个，尾锚采用6t霍耳铁锚4个。前定位船边锚各抛设3t霍尔铁锚2个，后定位船边锚各抛设3t霍尔铁锚2个。围堰和前、后定位船间采用拉缆连接，前拉缆为6根φ60mm钢丝绳，后拉缆为4根φ60mm钢丝绳。主塔墩围堰边锚采用8个6t霍尔铁锚[3]。锚碇系统总体设计见图1。

3锚碇系统施工主要步骤

步骤一：抛1#～6#主锚，前定位船临时系泊。

（1）前定位船舱面布置完毕，锚位处水深测量;

（2）抛锚船船首挂载霍尔式锚，将相应的锚链、钢丝绳按蛇形排列好，并根据锚位处水深情况进行分别打梢;打开脱钩器抛设1#主锚，抛锚船临时停泊于前定位船设计位置;

（3）拖轮将抛临时锚稳定前定位船。将1#锚绳过至前定位船;

（4）重复步骤（2），抛设2#～6#主锚。

步骤二：抛D1#、D2#定位船边锚，15#、16#尾锚;后定位船临时定位。

（1）重复步骤一中第2步，抛设D1#、D2#定位船边锚，过锚绳并系结，对称收紧;

（2）拖轮拖带后定位船至前定位船尾部，临时系结，将L1#、L2#前下拉缆过至后定位船，临时与L7#、L8#后下拉缆相应的固定位置系结;

（3）将1t临时锚过至后定位船上系结。解开前、后定位船之间临时系结，利用拉缆，并用拖轮辅助溜放后定位船至20#墩墩位设计位置处;

（4）重复步骤一中第2步抛設15#、16#尾锚，过锚绳至后定位船上与相应滑车组系结并收紧。

步骤三：抛D3#、D4#前定位船边锚，抛7#、8#、13#、14#钢围堰边锚。

（1）重复步骤一中第2步，D3#、D4#前定位船边锚，过锚绳至相应滑车组系结，收紧;

（2）重复步骤一中第2步，抛7#、8#、13#、14#钢沉井边锚，并将接长段锚绳临时过至后定位船，临时系结于拉缆及尾锚滑车组，收紧;然后收1t临时锚。

步骤四：底节钢围堰下水、就位，与后定位船靠帮、过缆。

（1）底节钢围堰组拼完成后，安装底节钢围堰拉缆固定座以及边锚导缆器，并穿好钢丝绳，盘好后放于底节钢围堰上指定位置;

（2）底节钢围堰浮运至墩位设计位置处，临时帮靠于后定位船处;

（3）按顺序先将前下拉缆L1#、L2#锚绳接头与钢围堰上相应拉缆锚绳接头相连;再将7#、8#边锚过至钢围堰上，将锚绳接头相连;最后将13#、14#边锚过至钢围堰上，将锚绳接头相连。

步骤五：连接L7#、L8#后下拉缆，溜放后定位船;抛D5#～D8#后定位船边锚;连接L3#、L4#前下拉缆。

（1）将L7#、L8#后下拉缆锚绳接头连接至后定位船相应滑车组;

（2）利用拖轮溜放后定位船至设计位置;

（3）重复步骤一中第2步，抛设D5#～D8#后定位船边锚，过锚绳并系结，对称收紧;

（4）将前下拉缆L3#、L4#锚绳接头与钢围堰上相应拉缆锚绳接头相连。

步骤六：连接上拉缆;抛9#～12#边锚;抛17#、18#尾锚。

（1）将L5#、L6#、L9#、L10#前后上拉缆锚绳接头分别连接至前、后定位船相应滑车组;

（2）重复步骤一中第2步，抛9#～12#边锚，连接锚绳接头，与定位船上相应滑车组系结，对称收紧;

（3）重复步骤一中第2步，抛17#、18#尾锚，过锚绳并系结，对称收紧。

步骤七：钢围堰注水下沉，初步定位;调整各锚、拉缆，精确定位。

（1）钢围堰注水下沉至顶面高程+24.0处，初步定位钢围堰，全面调整各锚绳、拉缆;

（2）对主锚、尾锚、钢沉井边锚逐级施加预拉力，精确定位钢围堰。

4围堰定位及调整

4.1围堰边锚抛设

围堰交接后，用抛锚船抛设围堰边锚。将围堰的边锚与锚链、锚绳连接好，在35t浮吊的配合下将边锚挂在抛锚船边缘，锚链、锚绳存放在抛锚船上，用拖轮把抛锚船由下游依次拖曳至各边锚的设计位置偏上游5m左右，利用抛锚船上的卷扬机依次抛下各边锚7#、8#、9#、10#、11#、12#、13#、14#。收紧锚绳，对称预绞边锚。边锚布置见图2。

4.2围堰灌水下沉

边锚抛设完毕后，即可注水调整围堰标高。按设计要求，围堰在挂桩形成钻孔平台后围堰顶面标高为+24.0米，为使钢护筒的插打及围堰挂桩施工定位更加准确，应尽量将围堰顶面标高调到接近+24.0米。边锚抛设后，围堰顶标高为浮运到位后微调过的标高，需要进行灌水下放，再进行定位调整。下放标高至接近+24.0的设计标高，在施工前根据实际的水位计算好灌水深度作为控制标准。围堰下沉前应详细计算灌水数量及灌水顺序，灌水应对称、均匀、缓慢进行，在灌水过程中双壁舱内外水头差不超过6.0m，注意观测围堰的顶面标高、平面位置并及时调整。

4.3围堰定位调整

围堰初定位精度要求平面偏差小于80mm，扭转小于100mm，垂直度不大于1/1000。围堰通过注水下沉或排水上浮来调整围堰标高。围堰的扭转调整时，放松边锚，通过围堰的拉缆来调整围堰的扭转。围堰横、纵桥向位置通过拉紧放松围堰主锚及尾锚来调整。围堰平面位置调整到位后，上层拉缆不变，靠调整下层拉缆及辅助灌水来调整垂直度。

围堰精定位施工过程中，平面位置如果扭转偏差较大时，则先进行扭转偏差的调整。首先将围堰的边锚绳放松，暂不带紧;如果围堰整体偏下游时，先将围堰D角处的拉缆慢慢放松，同时B角的拉缆慢慢收紧，将围堰的扭转偏差控制在要求范围内;如果围堰整体偏上游，则放A角的拉缆，收紧C角的拉缆;再预收紧边锚绳（见图3）。

在围堰经过扭转调整后，围堰的纵、横桥向轴线已平行于墩轴线（见图4），当围堰偏下游时，先同时慢慢放松后定位船的尾锚索，同时收緊前定位船主锚索，将围堰向上游拉，调整至围堰轴线与墩轴线上下游偏差在要求范围以内。在调整时要注意保持各锚索的受力均匀。围堰顺桥向位置的调整主要通过围堰的边锚来调整（见图5），如果围堰偏向南岸侧，则放松南岸侧的边锚，收紧北岸侧的边锚将围堰向北岸调整。

经过上述调整，将围堰的顶面位置偏差调整在要求范围以内，在作垂直度调整时围堰的上层拉缆尽量保持不动，调整下层拉缆及下层边缆，并辅助在围堰隔仓内灌水来调整垂直度（见图6）。调整完成后再进行检查、复核，由于互相影响，如个别指标达不到要求再次重新调整一次，直至围堰定位的各个指标均达到要求即可。

5结语

在青山长江大桥主塔钢围堰定位、下沉施工中，该锚碇系统方案得到了成功的应用，并安全渡过了当年长江汛期，为后续主塔基础施工创造了有利条件。这也为长江上类似超大型钢围堰定位提供了有益的借鉴经验。

参考文献：

[1]中铁大桥勘测设计院，湖北省交通规划设计院.青山长江公路大桥南汊主航道桥施工图设计[Z].武汉：2015.

[2]金红岩.武汉青山长江公路大桥钢套箱围堰下沉施工技术[J].桥梁建设，2018（02）：7-9.

[3]中铁大桥局青山长江大桥项目部. 20#墩北主塔钢围堰浮运方案[Z].武汉：2015.