特大型桥梁深水钢围堰导向定位方法

何承海，彭琳琳

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 芜湖 241000）

特大型桥梁深水钢围堰导向定位方法

何承海，彭琳琳*

（中交二航局第四工程有限公司，安徽 芜湖 241000）

特大型桥梁中钢围堰应用广泛、定位方法多样，针对拉靠墩定位、四角锚墩定位、定位船定位、重力锚+定位船定位、钢管桩定位等多种方法进行对比研究，总结了多种方法的特点及其适用条件。

桥梁；钢围堰；导向定位方法

深水群桩基础在我国已建特大型跨江跨海桥梁基础中被广泛采用。深水桩基的施工往往采用钢围堰方案，利用封底混凝土达到围堰与钢管桩间止水目的，实现腔内干施工作业环境，保证承台施工质量。钢围堰定位是施工中最为关键的环节，不仅关系到桩基或承台施工的成败，同时也影响到桩基或承台的施工精度。本文对国内多座特大型桥梁中钢围堰的定位方案进行阐述，以期为类似项目提供借鉴。

1 定位系统方案设计研究

钢围堰的沉放施工根据成桩的先后顺序，可分为先下围堰后成桩和先成桩后下围堰的施工工艺，两种施工工艺的不同则会导致其定位系统的不同。以下为国内目前使用较多的定位系统。

1.1 拉靠墩定位方案

拉靠墩定位系统由上游拉墩和下游靠墩组成，以武汉二七长江大桥3号墩基础围堰施工为例，拉靠墩定位系统结构见图 1 所示[1]。拉、靠墩横桥向轴线与桥梁基础轴线一致。在拉、靠墩顶面设置卷扬机拉缆系统，上游拉墩设置主拉缆和下拉缆，下游靠墩设置交叉拉缆，顺桥向抛锚，设置边锚缆，缆绳一端系在钢吊箱上。

1.2 四角锚墩定位方案

在围堰的4个对角处设置4个以钢管桩为主要承力结构的临时墩台，墩台布置距围堰一定的距离，尽量避开围堰的冲刷范围。每个墩台用缆绳分别与围堰的某角点连接，以便精确控制围堰的位置。墩台上面通过浇筑混凝土或用型钢等钢材把钢管桩连接成整体并形成操作平台，在平台上分别布置相应的滑车组、卷扬机等设施以方便调节拉缆拉力；通过拉缆拉力的调整可以调节围堰的位置。以武汉天兴洲大桥2号主墩基础围堰施工为例，四角锚墩布置方案见图 2[2]。

图1 拉靠墩定位系统Fig.1 Positioning system of pulling and berthing pier

图2 四角锚墩定位系统Fig.2 Positioning system of four anchor piers

1.3 定位船定位方案

定位船定位系统由导向船和定位船组成，根据工程实际情况和船只数量，又可分为1个导向船和1个定位船定位方案、2个导向船和 1个定位船定位方案及2个导向船和2个定位船定位方案。导向船与定位船均自成体系，自身稳定性及调节能力较强，以抵抗水流力、风浪力及船舶的撞击。通过定位船来抵抗围堰所承受的水流力，通过导向船来稳定和调整钢围堰，并在导向船另侧围堰上设拉缆以平衡稳定围堰。以武汉军山长江大桥基础施工为例，采用了单定位船和单导向船组合的定位系统，平面布置如图 3 所示[3]。

图3 定位船定位系统Fig.3 Positioning system of positioning barge

1.4 重力锚+定位船定位方案

该定位系统由锚锭系统和前定位船组成，前定位船主要承担确定、调整钢围堰的位置。以南京大胜关长江大桥6号墩基础施工为例，采用锚锭系统与前定位船方案，其中定位船主锚采用4个 8 t霍耳式铁锚，定位船边锚每侧采用 2 个 5 t霍耳式铁锚；钢围堰边锚每侧采用 4 个 8 t霍耳式铁锚，钢围堰尾锚采用 2 个 8 t霍耳式铁锚；定位船 与 钢 围 堰 间 用 4 根 直 径 为 47.5 mm 拉 缆 相 联 ，具体布置如图 4 所示[4]。

图4 重力锚+定位船定位系统示意图Fig.4 Sketch of positioning system of gravity anchor combined with positioning barge

1.5 钢管桩定位方案

该定位方案主要是利用已施工完成的钢护筒作为支撑结构，将导向装置通过横撑等构件与钢护筒进行连接，然后将拼装完成的钢围堰通过定位装置进行导向定位并下沉到设计位置。

杭州钱塘江多座桥梁处于强涌潮急流河段，在基础施工中均采用钢套（吊）箱围堰方案，其导向装置也基本相同。以钱塘江六桥（下沙大桥）为例，钢围堰下沉时利用周围的钻孔桩钢护筒作为定位下沉的导向、支撑系统，导向系统需强大有力 ， 否 则 可 能 因 刚 度 不 够 导 致 不 能 很 好 导 向[5]。根据围堰结构特点，设置了两种导向装置，橡胶护舷下沉导向装置见图5，工字钢轨道下沉导向装置见图6。

图5 橡胶护舷下沉导向装置Fig.5 Rubber fender sinking guide

图6 工字钢轨道下沉导向装置Fig.6 I-steel track sinking guide

2 定位方案研究比较

在对国内相关工程调研的基础上，从技术程度、施工工艺、施工成本、施工周期等方面进行比较，见表1。

3 结语

钢围堰在下沉导向定位过程中，受水文、地质、钢围堰自身结构特点和外部施工条件影响极大。从工程实例和比选中可以看出，对于一般水流不大且没有强涌潮的水域，桥梁桩基础的施工一般采用“先沉放围堰后沉桩”施工工艺（如 1.1~ 1.4 中相关应用工程），围堰不仅作为承台施工的模板，而且还兼顾深水打桩平台，在围堰精确定位完成并下放到设计位置后，减少了钢管桩沉桩精度高等难题，同时还可减少沉桩设备的投入。

表1 不同定位方案比较Table 1 Comparison of different positioning methods

对于水流较大或有涌潮或水深较浅的水域，大型工程船舶固定于此进行施工作业难度很大，采用锚墩定位或定位船定位方案难以实现，桥梁基础一般采用“先沉桩后沉放围堰”工艺，围堰仅作为承台施工的模板使用，同时利用钢管桩（护筒）作为导向支承，其定位精度和刚度均应满足要求，增大了钢管桩设计与沉桩施工难度。在桥梁设计和建设中，可根据基础工程特点和自然条件选用合适的导向定位方式。

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Positioning method for deepwater steel cofferdam of grand bridge

HE Cheng-hai,PENG Lin-lin*
（No.4 Eng.Co.,Ltd.of CCCC Second Harbor Engineering Co.,Ltd.,Wuhu,Anhui 241000,China）

Steel cofferdam has a variety of positioning methods and is widely used in grand bridge.By comparing of various positioning methods,such as positioning by pulling and berthing pier,positioning by four anchor piers,positioning barge method,gravity anchor combined with positioning barge method,steel pipe pile positioning method,etc.,we summarized the characteristics of these methods and the conditions for their application.

bridge;steel cofferdam;positioning method

U655.541；U445.556

：A文献标志码：2095-7874（2014）11-0029-05

10.7640/zggwjs201411009

2014-06-26

交通运输部科技计划 （2010-353-333-130）

何承海 （1976 — ），男，安徽怀宁人，高级工程师，长期从事特大型施工技术研究和管理工作。

* 通讯作者：彭琳琳，E-mail：jiaodapenglin@163.com