嘉紹大橋主墩防撞套箱安裝施工關(guān)鍵技術(shù)

蔣春暉

摘 要：以嘉紹大橋主墩的防撞套箱安裝施工為背景，介紹了固定式消能防撞鋼套箱安裝施工關(guān)鍵技術(shù)及控制要點，為類似工程防撞設(shè)施安裝施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：嘉紹大橋；防撞套箱；安裝；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：TV52 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2017）08-0061-03

隨著近年來的跨海跨江大橋的大量建設(shè)，橋梁防撞結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工越來越收到重視。常規(guī)的大型跨海橋梁一般采用鋼圍堰兼做防撞結(jié)構(gòu)，既能合理利用資源，又能實現(xiàn)防撞結(jié)構(gòu)與橋梁的有機結(jié)合。嘉紹大橋由于地處錢塘江大橋的起潮點附近，為不影響舉世聞名的錢塘江大橋，整個嘉紹大橋的阻水率要求控制在5%以內(nèi)。常規(guī)的鋼圍堰兼做防撞體的設(shè)計無法達到此要求。因此，需要在鋼圍堰內(nèi)單獨制作安裝新型防撞結(jié)構(gòu)，該防撞結(jié)構(gòu)需要在鋼圍堰內(nèi)側(cè)重新定位安裝，對現(xiàn)場高精度安裝提出了新的要求。本文結(jié)合嘉紹大橋主墩防撞結(jié)構(gòu)的成功施工經(jīng)驗，為類似新型防撞結(jié)構(gòu)的施工提供借鑒。

1 工程背景

嘉紹大橋主航道橋為六塔獨柱四索面分幅式鋼箱梁斜拉橋，是目前世界上主梁最長、最寬的多塔斜拉橋。橋位位于錢塘江河口尖山河灣中部，彎道處原有水流條件較為復(fù)雜，且橋位上游5 km處又有曹娥江匯入和錢塘江涌潮的影響，流態(tài)多樣。因此，嘉紹大橋主墩對防止船舶撞擊的要求更高。采用固定式消能防撞鋼套箱作為防撞裝置，具有適應(yīng)惡劣水文條件能力強、阻水面積小、防撞效果好、經(jīng)濟實用等特點。

防撞設(shè)施主要參數(shù)如下：主墩防撞設(shè)施總長29.6m，兩柱間長29.0m，水線長29.0m，型寬25.0m，船撞側(cè)片體寬2.0m，非船撞側(cè)片體寬2.0m，型深6.0m。壁體結(jié)構(gòu)重約289t，總重約509t，詳細防撞套箱結(jié)構(gòu)圖及船舶撞擊力設(shè)計標準如下：

防撞鋼套箱安裝施工階段，外側(cè)承臺鋼圍堰尚未拆除，可作為擋水結(jié)構(gòu)，期間不會受到潮水的影響。但鋼套箱安裝時，壁體存在豎向支腿和塔壁扶墻多個空間約束，對壁體空間位置的精度要求極高。且分多塊制作，需合理設(shè)計現(xiàn)場拼裝調(diào)位裝置。因此，壁體安裝需要進行專門的設(shè)計和應(yīng)用技術(shù)研究。

2 總體安裝工藝

2.1 套箱分塊介紹

Z6#～Z8#三個主墩共計60個分塊壁體，單個主墩20塊（12個直線段分塊及8個圓弧段），單個分塊壁體最大重量約20t，長5.69m，具體分塊示意如下圖示意：

2.2 套箱總體安裝工藝

在進行現(xiàn)場分塊壁體安裝時，首先通過測量對套箱拼裝胎架支腿位置、套箱壁體支腿埋件位置及套箱連接件埋件位置進行現(xiàn)場放樣，確定各支腿的位置、標高及相應(yīng)連接件的現(xiàn)場實際安裝長度。然后通過履帶吊在承臺上搭設(shè)拼裝胎架，拼裝胎架安裝完成后將套箱支腿及連接件安裝到位并將支腿臨時固定。再用履帶吊將分塊壁體吊裝至預(yù)先搭建好的支架上，首先吊裝定位分塊壁體，然后將定位分塊壁體與連接件焊接固定，最后依次吊裝其余分塊壁體，兩分塊壁體安裝到位后及時進行拼接縫焊接，所有壁體、連接件、支腿等安裝完成后進行拼接縫無損探傷檢測，檢測合格后進行套箱附屬設(shè)施安裝、拼接縫的防腐涂裝及局部防腐缺陷修復(fù)等施工。鋼套箱總體安裝順序如下所示：

拼裝支架搭設(shè)→豎向支腿安裝定位→套箱分塊n壁體吊裝并調(diào)位驗收完成→與套箱支腿及連接件焊接→套箱分塊壁體n+1吊裝并調(diào)位驗收完成→分塊壁體n與壁體n+1焊接/連接面處栓接→依次循環(huán)施工至所有分塊壁體全部安裝完成→橫向支腿安裝→焊縫打磨處理及焊縫探傷檢測→附屬設(shè)施安裝→套箱防腐修復(fù)，全面檢查驗收。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)及控制要點

3.1 安裝支架設(shè)計及驗算

3.1.1 支架設(shè)計

安裝支架精度直接影響了壁體的定位精度。安裝支架是本工程能否高精度安裝的關(guān)鍵。根據(jù)套箱壁體分塊數(shù)量、支腿布置位置、套箱所處標高及與圍堰的相對位置情況，考慮在采用搭設(shè)支撐胎架進行套箱分塊壁體安裝，其中支撐胎架共分為承重支架及行走平臺兩部分，承重支架主要由HM588支腿、工22b平聯(lián)、HW200或HM588承重梁、HM588l拉桿及壁體限位卡板等組成，行走平臺主要由工12.6型鋼、行走竹跳板、鋼筋護欄等組成，行走平臺按70cm寬進行控制，以便于套箱安裝階段拼接縫焊接、打磨、涂裝、護弦、等附屬設(shè)施安裝施工。

3.1.2 支架驗算

采用midas進行整體建模計算分析，對每個分塊壁體安裝過程及所有壁體安裝完成后支架受力情況進行建模分析，計算結(jié)果如圖4、圖5：

3.1.3 支架搭設(shè)

支架搭設(shè)前，須將圍堰內(nèi)支架支腿位置積水、淤沙等清理干凈并鑿平，并放樣出各支架支腿位置，待支架散件運抵現(xiàn)場后，采用25t汽車吊或履帶吊進行支架吊裝。

支架下料時，應(yīng)根據(jù)圖紙要求按頂標高為+1.95m進行控制，拼裝支架承重部分搭設(shè)完成后，通過測量對支架承重梁壁體安裝位置的標高進行測量放樣并采用鋼板進行標高精確調(diào)整，調(diào)整后承重梁標高按+2.00進行控制，然后通過測量對壁體內(nèi)側(cè)底線進行放樣劃線并焊接2cm限位卡板，以便壁體安裝時的精度控制。

支架主體部分安裝完成后，采用工12.6型鋼、竹跳板、鋼筋等材料進行現(xiàn)場人行走道的搭設(shè)，走道寬度按70cm進行控制。

3.2 支腿安裝

由于壁體存在豎向支腿和塔壁橫向支腿兩個約束支腿。經(jīng)綜合比選，為確保安裝精度，采取“先豎向再橫向”的總體順序。即先安裝豎向支腿，在安裝擱置壁體，待壁體安裝完成后，在安裝扶墻支腿。

支腿安裝前須將圍堰內(nèi)支架支腿埋件位置積水、淤沙等清理干凈，鑿出支腿埋件并對支腿中心進行放樣及打標高，然后根據(jù)各埋件標高進行支腿切割，切割高度按埋件標高+支腿高度=+2.005（考慮安裝過程中5mm的沉降量）；支腿通過20t平板車運抵現(xiàn)場后，采用25t汽車吊進行支腿吊裝，吊裝粗定位后通過測量一次對支腿坐標、垂直度進行調(diào)整，調(diào)整完成后將支腿與周邊支架或埋件進行臨時固定，固定完成后對支腿標高進行測量劃線（標高按+2.005控制）并將高出部分割除打磨。

3.3 套箱壁體安裝

Z6～Z8防撞設(shè)施壁體分塊最大重為上下游側(cè)5.7m長的分塊，重量約20t。經(jīng)計算，現(xiàn)場布置100t履帶吊可滿足現(xiàn)場吊裝要求。履帶吊可在套箱附近的施工平臺上駐位，進行各分塊的吊裝。其吊裝施工平面布置如圖6所示：

4 結(jié)語

經(jīng)現(xiàn)場實測，鋼套箱型長及型寬偏差為-6mm、+5mm，型深偏差為+4mm，底板和壁體安裝偏位為-2mm、+1mm。安裝精度遠高于規(guī)范要求的允許誤差值。工程實踐證明：該防撞套箱安裝施工工藝可行，安裝精度滿足要求。且安裝效率高，單個套箱安裝總工期約15d，可為后續(xù)類似工程施工提供參考和借鑒。

參考文獻：

[1] 姜河蓉，黃偉忠， 金允龍.嘉紹大橋主墩防撞設(shè)施結(jié)構(gòu)方案研究.上海船舶運輸科學(xué)研究所學(xué)報。2011（12）：103-108.

[2] 劉振宇，張波悌.崖門大橋主墩防撞套箱施工.公路，2004 （7）：170-171.endprint