百米深水库区桥梁浮桥方案研究应用

李送根，马才良，顾绍发，邓文

（1.中交第二航务工程局有限公司，湖北武汉 430040；2.长大桥梁建设施工技术交通行业重点实验室，湖北 武汉 430040；3.交通运输行业交通基础设施智能制造技术研发中心，湖北 武汉 430040；4.公路长大桥建设国家工程研究中心，北京 100011；5.中交二航局第六工程分公司，湖北 武汉 430014）

1 工程概况

宁南县G353线复建工程属白鹤滩水电站库区内配套交通迁复建工程，项目控制性工程黑水河大桥全长630.26 m，主跨为60 m+150 m+103 m的变截面连续刚构桥，7号墩高度140 m，8号墩高度156 m。桥址呈“V”形高山地貌，地形起伏大，边坡陡峭，施工条件差。8号墩侧边坡含强卸荷危岩体，主体工程施工前危岩体卸荷、坡体加固施工占用了较长时间。

黑水河原属金沙江一级支流，为常年性河流，河床坡降较大，流速较快，上游河道水面宽25～35 m，下游河道水面宽60～80 m，枯水期河水深度约为0.80 m，汛期河水深度约为2.5 m。河流在工程区内总体流向呈南偏东，于葫芦口汇入金沙江。水库蓄水前，7号、8号墩承台底标高均高于河流最高水位，桥梁下构属陆上施工。

水库自2021年4月初开始下闸蓄水，起蓄水位为638.0 m，正常蓄水位为825.0 m，防洪限制水位为785.0 m，常水位为765.0 m。蓄水期间，水位变幅达65 m，但是除汛期泄洪时，库区内基本处于静水或缓慢蓄水状态，库区蓄水计划见表1。7号、8号墩柱施工至一定高度后，底部将被蓄水淹没。

表1 库区蓄水计划表Table 1 Reservoir water storage schedule

刚构桥施工计划见表2。

表2 刚构桥施工计划表Table 2 Construction schedule for rigid frame bridge

2 施工工艺比选

根据以往类似工程施工经验[1-3]及现场实际情况，拟选用缆索吊、浮桥及猫道施工方案进行比选。

2.1 缆索吊方案

左、右两岸引桥上部结构施工完成后，搭设缆索吊作为模板、支架及挂篮等构配件、主材等物资的运输通道，设置猫道搭设泵管同时作为人员通道，缆索吊及猫道总体布置见图1。

图1 缆索吊、猫道总体布置图（cm）Fig.1 Cable crane and catwalk layout(cm）

缆索吊设计吊重10 t，跨径组合为：125 m+440 m+80 m。缆塔高48 m，采用组合贝雷梁结构，分别设置于4号墩、10号墩墩顶T梁湿接缝处，索塔底座与墩顶盖梁连接。主索承重索采用2×2Ø56钢丝绳，起重索采用2×1Ø20钢丝绳，“4”线布置，牵引索采用2×1Ø20钢丝绳，“2”线布置。在左岸路基上布置2台8 t起重卷扬机，2台8 t牵引卷扬机。主缆地锚采用钢筋混凝土重力锚，设置于桥台后线路两侧。

猫道系统由3号墩连接至10号墩，在7号、8号墩身上设置牛腿托架，猫道总长约478 m。左岸于3号墩侧设置重力式锚碇，右岸锚固于10号墩承台，两岸锚固位置分别配置2台10 t卷扬机。猫道立面布置见图2，猫道设计宽3 m，平衡索横梁宽5.4 m，猫道居中布置6根承重索。

图2 猫道结构布置（cm）Fig.2 Catwalk structure layout（cm）

泵管自右岸经猫道延伸至7号、8号墩位置，3号～7号墩之间不设面层结构。

2.2 浮桥方案

7号、8号墩底各设置1座浮式平台及浮桥提供墩身及主梁施工期间的水上运输通道，浮式平台紧靠墩身布置，其尺寸为45.3 m×20 m×0.38 m；浮桥宽6 m，随水位变化适时接长或拆卸以连接两岸。左岸浮桥自岸边连接至7号墩墩底，最大长度145 m；右岸浮桥自原危岩体加固施工平台连接至8号墩墩底，最大长度110 m。浮桥上架设泵管，同时供人员通行。两岸浮桥相对独立，留出船舶作业航道，浮桥布置见图3。钢筋、模板、支架及挂篮构配件等材料在临时码头登船，然后驳运至墩底由塔吊直接提升至作业面或将材料置于浮式平台上临时堆放。

图3 浮桥方案施工布置图（m）Fig.3 Layout of pontoon bridge proposal（m）

浮桥及浮式平台均由聚乙烯浮筒单元装配而成，锚泊系统主要包括海锚、滑轮、配重块、抛锚绳、岸锚和墩身系固缆。滑轮、配重块和锁定绞盘组合使用实现一定程度上的自动调节以减轻人工收绞缆绳工作强度。浮桥及锚固系统立面布置图如图4所示。

图4 浮桥及锚固系统立面布置图Fig.4 Elevation layout of pontoon and anchor system

如图5、图6所示，为适应水位升降，利用左岸桥墩处扩宽平台和右岸危岩体加固施工平台等既有平台布置车载泵，平台至水面落差较大时泵管沿坡面“Z”字形展线以防止混凝土堵管。泵管经浮桥布设至墩底与原墩身附壁泵管相接直至施工作业面，混凝土分别由两岸拌和站供应。被淹没便道、平台及码头水位降低后核查完整性、稳定性，结构如损坏采用插打锚筋并灌注混凝土加固，边坡如有松动采用挂网喷锚支护。

图5 左岸作业平台布置Fig.5 Left bank platform layout

图6 右岸作业平台布置Fig.6 Right bank platform layout

将塔吊标准节内竖直爬梯改造为“Z”字形钢爬梯，在825 m高程以上搭设附壁钢平台作为施工升降机基础，人员通过梯笼到达钢平台处换乘升降机往上攀升到达施工部位处进行后续墩身、主梁施工。0号块施工完成后在桥面上安装塔吊进行起重作业，水中塔吊仅保留位于升降机平台以下的标准节作为梯笼继续使用，其余构件拆除。

第一组5个风叶第一层焊道焊完后，开始焊接该组位置对称组焊缝，同样焊完第一层焊道后依次焊接剩余两组焊缝，直至完成所有焊缝的打底焊。打底焊结束后进行风扇尺寸复检，根据检查结果调整下一步的焊接顺序，原则上仍采用圆周对称焊接的方式将所有焊缝焊接至图纸要求焊角尺寸，最后再进行尺寸校检，保证后续有充足加工量后转下一道工序进行圆角打磨。

2.3 猫道方案

墩身施工时设置2个浮式平台作为材料堆放及操作平台，浮式平台与“浮桥方案”相同。材料运输方式同“浮桥方案”采用渡船运输。混凝土浇筑采用船运方式，驳船载拖泵系泊在7号、8号墩底，罐车由渡船驳运至车载泵处，进行混凝土泵送作业。人员通过交通船运至平台处，通过爬梯到达施工节段处。

墩身施工完成后搭设猫道供主梁施工使用，猫道布置同“缆索吊”方案，人员和混凝土罐车通过便道到达10号墩底处，墩底设置1台车载泵，混凝土泵管沿猫道布置，人员及混凝土通过猫道到达施工节段处，其他材料通过渡船运输至浮式平台处，由塔吊提升至墩顶。

2.4 方案比选

蓄水后施工方案比选见表3，经过工期、经济性和工艺特点比选，推荐采用“浮桥方案”。

表3 方案比选Table 3 Comparison of bridge proposals

3 浮式平台验算

按照规范[4]及相关研究[5-6]对浮式平台系统进行验算，结果表明，在风载荷、水流力、锚泊力、船舶撞击力、系缆力、挤靠力作用下，浮式平台浮态、稳定性、构件强度、船舶航行、靠泊安全性及锚泊系统可靠性满足施工要求。

4 施工要点

4.1 浮桥及浮式平台

1）验算浮桥及浮式平台浮态、稳定性、构件强度、船舶航行及靠泊安全性。

2）浮式平台锚固系统施工完成后需定期对该水域水流速度、水位、风速进行监测。

3）根据水位变化情况，合理调整平台与桥墩系固位置。

5）施工船限速航行，靠近墩身停泊时需提前减速，与墩身保持安全距离，然后将施工船的缆绳系固在墩身上。

6）墩身除平台侧外的另三侧设置浮筒和防撞垫作为防撞措施，及时清理水面漂浮物。

7）根据浮式平台限载控制指标制订操作规程，明确墩身及主梁施工过程中各类施工材料的堆放数量和层数等具体要求。

8）在浮式平台上铺1层薄钢板防止异物刺穿或焊渣灼伤浮筒。临时材料堆载应居中对称布置在指定区域，避免偏载造成平台局部应力集中而破坏。

4.2 水中塔吊防护

1）在淹没前，围绕基础搭设石笼，对塔吊底节包裹混凝土进行防护。

2）蓄水前将基础节、标准节、附着连接件和预埋件等重要连接件涂刷防锈漆，必要时补充阴极保护措施。

3）配电箱设在浮式平台上靠近塔吊位置处[7]，线路通过平台及浮桥接入岸上配电柜。水位变化时，调整电缆线长度，避免电缆线泡水。

4）按照规范要求和参照自然水体中钢铁材料的腐蚀研究[8-9]方法计算，需确保使用期内塔吊主弦杆及其他重要金属结构件腐蚀厚度≤6%。

5）为控制潜在安全风险，完成0号块施工后在墩顶新建塔吊，停用、拆除水中塔吊。

5 结语

目前，黑水河大桥7号、8号墩身采用浮桥方案顺利、安全地完成了施工，进入主梁施工阶段。浮桥方案有效克服了山岭库区的混凝土连续刚构桥在墩身施工过程中由陆上施工转变为水上施工这一特殊条件下的桥梁施工困难，保证了混凝土供应的连续性且经济性占优。此外，本工程采用的聚乙烯浮筒装配式漂浮系统技术成熟，采购方便，安拆快捷，工艺简单，结构形式灵活，能适应较大的水位差。浮桥方案在此类特殊条件下的桥梁施工中的应用，可为类似工程提供参考。