郁江双线特大桥双壁钢围堰原位悬吊拼装施工技术

2015-04-27纪淑锋中铁九桥工程有限公司江西九江332004

山东工业技术 2015年4期

关键词：角钢壁板围堰

纪淑锋（中铁九桥工程有限公司,江西　九江　332004）

纪淑锋
（中铁九桥工程有限公司,江西九江332004）

介绍新建南广铁路郁江双线特大桥双壁钢围堰施工技术，其施工采用原位悬吊拼装技术，对以后深水基础双壁钢围堰施工具有一定的指导意义。

郁江双线特大桥；双壁钢围堰；原位悬吊拼装

1　工程概况

郁江双线特大桥主桥位于西江航运干线贵港至桂平河段上，中心里程DK 106+537,孔跨式样：（36+92+228+96+36）m钢桁斜拉梁，全长492m,主塔基础283#、284#分别采用桩基为φ2.5m的大直径群桩基础，283#、284#主墩位于河水中，其中283#墩爆破后平均水深20m左右，284#墩处清淤后平均水深17m左右。为了提高施工进度，本工程双壁钢围堰采用原位悬吊拼装，与钻孔桩施工同时进行。

2　郁江双线特大桥深水基础双壁钢围堰施工技术

围堰外轮廓尺寸为40.6m(长)×27.4m（宽）×20.2m（高），围堰自重798吨，刃脚标高12.0m，围堰壁仓面积130.5m2，壁内填砂高度7m，壁内浇筑砼高度8.5m，水封砼厚=2.66m，设防水位12+20.2=32.2m，大于32m水位。围堰最大吃水深度=20m。

2.1设计依据

围堰结构用钢材主要为Q235B，材料技术条件符合《桥梁用结构钢》（GB714-2000）的要求。钢材力学性能：允许抗拉、抗压和抗弯应力[σ]=170MPa，工厂贴角焊缝抗剪[τ]=100MPa；工地手工焊缝抗剪[τ]=80MPa；混凝土力学性能：弯曲拉应力。

2.1.1总体布置及设计原则

结合本桥的施工条件及工期安排，对两个主塔基础施工均采用先平台后围堰的施工工艺。主塔承台顶面标高为+19.66m，承台底面标高为+14.66m，围堰内轮廓尺寸为承台设计尺寸周边各向外放宽0.1m，围堰共分七节，底部起为第一节依次向上，第一节围堰（刃脚段）高为2.2m，以上每节均为3m。

2.1.2围堰侧板结构说明

外侧壁板：第一、二、七节围堰外侧壁板板厚为δ=6mm，第三节至第六节围堰外侧壁板板厚为δ=10mm。

外侧壁板竖向加劲角钢：第一节至第四节围堰外侧壁板竖向加劲角钢为∠100×100×10，第五节至第七节围堰外侧壁板竖向加劲角钢为∠75×75×8。

内侧壁板：第一节至第七节所有围堰内侧壁板板厚均为δ=6mm。

内侧壁板竖向加劲角钢：第一节至第七节围堰内侧壁板竖向加劲角钢均为∠75×75×8。

壁板间水平向连接支撑：从1.2m高刃脚以上，围堰内外壁板上每隔1m设一条板厚为16mm的水平环带，从第三节上部至第六节，1m间距的水平环带间500mm处增加一条相同的水平环带。内外水平环带间采用∠100×100×10的角钢作水平横撑和水平斜撑。

2.1.3围堰内隔仓板结构说明

围堰依据自身结构形状可划分为圆弧段和直线段两种。

圆弧段隔仓板共10道，采用钢板板厚为δ=10mm；

直线段隔仓板共12道，采用钢板板厚为δ=16mm；

直线段隔仓板所在位置的内外侧壁板上从第三节起至第六节均需设加劲垫板，加劲垫板板厚为δ=20mm。

2.1.4围堰内支撑结构

围堰共设两道内支撑：第一层内支撑位于标高+22.36m处，顺桥向设置4道内撑，支点均设在由隔仓板与加劲垫板形成的大梁处，靠圆弧段侧内支撑采用6个I45b工钢，靠近中线侧的内支撑采用2 根φ630×10的圆管，内支撑之间横桥向采用φ350×6的圆管连接；第二层内支撑位于标高+28.36m处，顺桥向设置4道内撑，支点均设在由隔仓板与加劲垫板形成的大梁处，靠圆弧段侧内支撑采用4 个I45b工钢，靠近中线侧的内支撑采用φ630×10的圆管，内支撑之间横桥向采用φ350×6的圆管连接。

2.2钢围堰制造及水密性试验

2.2.1围堰制造说明

所有构件连接均采用焊接，加工单位在构件制造和焊接加工的过程中，应制定严格措施，优化工艺，以减小构件加工变形，降低焊缝残余应力，出现变形应及时矫正。构件接长时应适当错开焊缝。2.2.2围堰水密性试验

（1）水密性试验是对围堰焊接质量最后全面的检验，应在焊缝外观检查后进行。试验时，气温应高于5℃。对未做水压水密性试验的焊缝，考虑到现场的条件和工期的要求，采用煤油渗透试验方式检查焊缝抗渗性。

（2）试验前，检验部分不允许油漆和搪水泥，需要试验的箱体表面和焊缝必须打扫清洁，对采用煤油渗透试验的，尚需对检视面刷一层石灰浆（凉干），以便观察。

（3）试验中，如发现有水流或渗水（渗油）现象时，需进行修补，修补后必须重新试验。

2.3钢围堰悬拼法施工

郁江双线特大桥采用先桩后堰法施工，由于承台设计标高在岩面以下，所以采用人工爆破，然后清渣成承台型水下基坑，人造基底覆盖层。清渣范围为围堰外轮廓尺寸向外扩宽2m{围堰外轮廓尺寸为40.6m(长)×27.4m（宽）×20.2m（高）}，清渣标高达到+12m后，搭设水中施工平台。

2.3.1拼装准备

检查验收岸上预制钢围单元件，机械校正拼装接口处壁板及水平环带。

吊装运输系统安装。钢围堰组拼前，在钻孔平台下方安装吊装走行轨道。轨道为圆端形，采用I36b工钢制成，尺寸按钢围堰壁板中心线设计（直线段长13.2m,圆孤半径13.1m）。轨道用拉杆系统(φ25精轧螺纹钢)与钻孔平台连接在一起,当拉杆系统和平台的工钢、贝雷梁有冲突时，采用挑梁、马鞍形吊挂。轨道上设电动走行系统（由两台电动走行小车和两台10t电动葫芦组成），由于平台上下平行作业，为平台下的围堰施工安全运行，在围堰施工正上方平台封闭3m宽平台面板间隙。以免下雨和平台上桩基作业时雨水损坏电动轨道，沿轨道上面安装遮雨薄钢板，在遮雨板上铺设防水橡胶皮。为减少水上拼装钢围堰难度，在靠江中心的平台桩上安装防浪板。水上利用钢护筒和钢管桩做支撑点，用角钢制造成斜撑形焊接在上面，用槽钢预制成走道形式，两者结合一体形成水上作业通道，在围堰施工的两侧通道旁预制栏杆，拉上安全网。在平台江心侧上游端开设一个8.7m×9.2m的围堰块件下放吊装孔。由两个C型钩把围堰块件从货车上传递给电动小车，在围堰块件下放口安装人行楼梯，楼梯口搭设施工小平台（供围堰施工人员间歇、放置施工工具和焊接辅材等其它用物）。

2.3.2钢围堰、施工过程

（1）运输。在预制场地把一整节钢围堰块件下放顺序做好标记，由龙门吊吊装钢围堰块件平稳的放置在运梁货车上，两侧用手动葫芦把围堰块件固定好。货车从预制场地通过栈桥平台把围堰块件运输到下放口。

（2）下放。由负责下放的工人在围堰块件上安装好传递扣件，安装好后30T的汽车吊传递C型钩给工人，扣件和C型钩都附带预制好的钢丝绳，工人用卡环衔接好扣件和C型钩。一切下放工作准备到位，由负责下放的工人指挥下放，围堰块件两端系好粗麻绳分别由两个工人控制，以免围堰晃动或者撞到其它平台结构物。一台30T的汽车吊将围堰单块件经平台吊装孔下放至平台下，慢慢的将围堰块件移到走行系统下，由拼装工人通过走行系统移动电动小车到下放口适当位置，用走行系统上的电动葫芦将块件吊起，两者交接好后由工人解开卡环。

（3）拼装。吊装系统完整平稳的转换后通过轨道运行至拼装位置，第一块拼装在下放口的对称位置，其它块件采用反对称悬吊拼装。具体拼装如下：

1）围堰第一节拼装。围堰第一节拼装在轨道及桩基外围8根桩（导向桩）施工完成后方可进行。围堰块件用汽车运至平台后，由30吨轮胎吊将围堰单块件经平台吊装孔下放至平台下；用走行系统上的电动葫芦将块件吊起，通过轨道走行至拼装设计位置。到达设计位置调整后设置临时吊点将块件悬吊于平台下面，走行小车回到装吊孔运送下一块单元件。两块件可以初步用点焊的形式预拼，在第一节所有块件运送完，进行第一节整体调整成形，尺寸验收合格后开始拼焊。

2）围堰第一节下水及导向架安装。第一节拼装成型后，安装下沉机构,解除临时吊点,安装钢围堰导向系统。下沉机构由吊点牛腿、吊杆（φ32精轧螺纹钢）、分配梁、液压系统组成。先将牛腿与分配梁分别安装在围堰与平台上，在第一节成形后将围堰通过牛腿与分配梁用吊杆连接起来，使围堰悬吊在平台下面。下沉系统安装完毕后方可解除围堰临时吊点，为了不影响钻机施工，液压系统只在整节段下沉时安装。钢围堰下水以前,对面板和隔仓板所有焊缝进行密闭性检查，对骨架系统进行结构检查。如有渗漏现象发生应补焊，补焊时应铲除原有焊缝金属后重新焊接,不能采用堆焊的方式补漏,再视情况确定是否需要做气密试验,以确保围堰的密闭性。为了减小下沉过程中的检查工作量，可在块件成形后对面板和隔仓板焊缝进行密闭性检查。下沉前只对拼装焊缝进行检查。结构检查包括连接焊缝的长度与高度；杆件布设位置、数量与设计图是否相符；围堰有无局部和总体变形。如有以上情形应根据实际情况采取相应的补强措施。

在第一节拼装完成并在整体尺寸验收合格后，在围堰壁上定出一个测量基准面并确定围堰两个方向的中轴线，在测点设置好后将围堰调整至设计位置。在围堰接高过程中应以基准面和中轴线为标记点，来保证围堰拼装接高过程中的尺寸控制和下沉过程中的垂直度的调整。

为保证围堰平面定位准确，安装导向装置，导向装置由导向架和导向轮组成，导向架共设三层，分别设置在第1、3、5节围堰内壁上，同一平面共设置8个，在每个圆弧段与直线段各两个。导向系统除保证围堰下沉过程中的平面位置和垂直度外，还要将水流对围堰产生的冲击力及封底混凝土在灌筑过程中产生的侧压力传递给导向桩，因此，定位架必须设置在钢围堰骨架处。导向轮的设置是为了在围堰下沉过程中水平受力后，减小导向架与导向桩的摩阻力。

3）钢围堰接高拼装。围堰单块件用汽车运至平台后，由一台30吨轮胎吊将围堰单块件经平台吊装孔下放至平台下；用走行系统上的电动葫芦将块件吊起，通过轨道走行至拼装设计位置。到达设计位置后吊点将块件放置在前一节段后，进行顺直度和平面位置，调整走行小车回到装吊孔运送下一块单元件。吊装接高过程中对块件要随拼装，随调整，待全部点焊成型后，方可全面焊接。拼接施焊时，先焊围堰内外壁板的外立焊缝，然后焊环焊缝，形成环包立焊形式，内外壁板外侧焊的同时焊水平加劲环的对接焊（当水平加劲环对接错台大于一半板厚需加竖向加强板，圆弧段与直线段相接处的受力比较大且复杂，此处的环板对接均需加竖向加强板）；上面焊完后，接着隔仓板对接焊、内外壁板的内侧的立焊、平角焊、竖向角钢及水平斜杆焊接，并按对称施焊要求进行。焊接内外壁焊缝时，需要预先搭设施工平台设置防护栏杆，以便操作。

为了防止围堰拼装过程中因为水位上涨而造成围堰上浮，使得吊杆不受力甚至承受压力，采用向围堰内注水的方法压重。根据围堰外露高度和围堰重量确定仓内注水高度，围堰下沉、吊杆固定完成后，应另加注1.0m高的水。

具体操作步骤如下：单块吊装喂至走行小车上→走行至设计位置定位后吊挂临时吊点→定位焊接→重复以上程序完成一节钢围堰拼装→安装下放结构→加水下放至要求标高→调节仓内水位进行下一节围堰拼装，直至完成全部围堰拼装。