西溪特大橋水中防撞支架的加固與施工

■周良肖

（福州閩大建設工程有限公司，福州 350018）

1 概述

船舶和橋梁與生俱來即為一對矛盾體，橋梁跨越的江河湖海通常是船舶通行的航道，當橋梁作為水上建筑物時，則很可能成為航道的障礙物。船舶在橋下航行，則對橋墩和橋跨結構存在著撞擊的威脅。為了保護橋墩，常設計防撞裝置。橋梁防撞裝置主要有防御船撞橋墩的、防御船撞橋梁上部結構的、當船撞上橋時橋墩直接受力的和橋墩不受力的等各種類型。由于自然與人為的因素，船舶撞擊橋梁的事故雖極力避免而時有發生。本文以西溪特大橋16#墩防撞支架被撞后的加固修復為案例，分析防撞支架的加固方案，介紹了施工過程和注意要點，為同類工程提供參考。

2 工程背景

沈海高速廈漳漳州段西溪特大橋16#墩防撞支架維修處治工程，工程投資約78萬，工期3個月。本工程性質為維修處治工程。西溪特大橋左橋位于沈海高速公路廈漳漳州段，橋梁樁號為K28+169.77，上跨九龍江西溪，全長1389.98m，上部結構為9×25m預應力混凝土T形準連續梁+（35.4+11×50m+35.4m）預應力混凝土箱形連續梁+22×25m預應力混凝土T形準連續梁。該橋跨越九龍江西溪，該河流為通航河流，航道等級為V級。為保證大橋結構安全，于2013年在14#～18#橋墩周圍設置了防撞支架。

2017年5 月，16#墩A道右側防撞支架被過往船只撞壞，特對防撞支架被撞的外觀狀況進行檢查，主要病害為3#鋼管樁整體分離，脫落；連接板與鋼平聯整體分離、脫落；19個焊接點撕裂；1#鋼管樁有輕微傾斜及整體右側防撞支架向下游側有輕微傾斜現象，如下圖1、2所示。

圖1 被撞損的支架

圖2 被撞損支架的細部

3 加固方案

3.1 加固方案比選

根據 《沈海高速廈漳漳州段西溪特大橋16#墩A道防撞支架專項檢測報告》（2017）所描述的病害情況，擬定兩種加固改造方案：方案一，同心圓形式布置內外鋼管樁加固，即采用將斷面重疊區段呈同心圓形式布置內外鋼管樁澆筑連接施工方案；方案二，左右加設鋼管樁加固。方案比選如表1所示。由表1可知，兩種方案均能滿足該加固改造的要求，方案一工期短，技術經驗相對成熟，工程造價；方案二雖然工藝簡單，技術成熟，但造價較高，工期較長，空間占據大，不利通行；綜合比較，采用同心圓形式布置內外鋼管樁方案進行加固改造。

表1 兩種加固方案比較表

3.2 加固主要措施

根據分析結果，防撞支架被撞的改造主要從增加斷面尺寸，提高結構剛度和整體性入手，通過在內外同心圓增設鋼管樁達到加固提載的效果，如圖3所示。

圖3 防撞支架修復加固圖

鋼管樁修復：利用最新撞斷的3#鋼管樁殘留部分，在其外設置Φ1300的鋼管樁，再在其內設置Φ700的鋼管樁，新增鋼管樁與原鋼管樁在斷面重疊區段呈同心圓形式布置。新增鋼管樁采用Q345鋼板工廠圈制而成，壁厚均為16mm。新增外圈鋼管樁打入深度與原鋼管樁深度一致，新增內部鋼管樁深度為河床以下7.0m。為提高河床以上鋼管樁的強度，在新增內外鋼管樁之間填充C35微膨脹混凝土。重新安裝與3#鋼管樁相接的鋼平聯，鋼平聯的位置、構造與原設計相同。

加固設計時要求對于鋼構件連接處焊縫開裂處，對焊縫進行打磨，重新焊接，焊縫質量達到Ⅱ級標準；各構件的防腐壽命不小于30年；對存在輕微傾斜的1#鋼管樁加強觀測。

4 加固施工

4.1 施工步驟

（1）固定打樁船。待海事相關部門批準后，打樁船由拖輪運至施工點附近，拋錨定位。

（2）先進行外設置Φ1300的鋼管樁第一節的立樁。使樁到達指定的位置；在重力作用下自動插樁；復測樁位，若樁位誤差過大，起吊樁，重新定位；啟動振動錘，震動沉樁。

（3）穩樁壓錘。解除上吊點，振動錘下壓，壓錘穩樁，打開控制開關。

（4）施打。鋼管樁停錘標準以標高控制為主，鋼管長度須滿足高水位時入土3m，且樁頂露出水面1.5m。

（5）重復（2）至（4）施工步驟，按設計要求新增鋼管樁與原鋼管樁在斷面重疊區段呈同心圓形式布置，再在其內進行Φ700鋼管樁第一節施工，新增內部鋼管樁貫入深度為河床以下7.0m。再進行Φ1300鋼管樁第二節施工，后繼續將鋼管樁打入土層為河床以下7.0m；Φ1300、Φ700鋼管樁逐級施工至設計標高。鋼管樁拼裝時，管內任一管節僅能有一條焊縫，相鄰管節縱縫距應大于300mm。且為了提高鋼管的耐久性，鋼管表面進行防腐處理。

（6）填充混凝土C35微膨脹混凝土。在普通的C35混凝土中添加12%的膨脹劑，使混凝土在水化期間能夠依靠膨脹劑的作用而發生一定的膨脹，從而彌補了混凝土的收縮，達到防治混凝土裂縫，改善混凝土結構的內部微觀結構，提高抗滲透性能。

（7）更換安裝鋼平聯、護舷。按設計圖紙進行，鋼平聯的端頭與鋼管樁采用坡口焊焊接形式，以保證連接的等強度要求。

4.2 施工注意要點

（1）鋼管樁接長。一般在高潮位進行鋼管樁沉樁，鋼管樁下沉應一氣呵成，不可中途停頓或較長時間的間隙，以免樁周土恢復造成繼續下沉困難。要在低潮位進行焊接，每節段接樁采用2人同時焊接，焊接時間約4～5h。對接前，在已施工完樁的樁口處焊接4個方向的楔形三角板，以方便對接。對接時，施工人員必須仔細觀察、調整接口，用木錘敲擊振動對接口上的鋼管樁，保證其咬合緊密。

（2）焊接。所有焊縫均應進行外觀檢查，焊瘤，熔渣等均應清除，焊縫金屬緊密，焊道均勻，焊縫金屬與母材的過渡平順，不得有任何裂縫，未熔合為焊透等缺陷。

（3）鋼管樁的偏位調整。接樁后沉放到位的鋼管樁平面位置和傾斜度出現超偏時，要通過船體牽引進行調整，起重船作為動力點，通過滑輪組和鋼絲繩對偏位的鋼管樁進行強制性牽引糾偏，糾偏時需采用全站儀全程監控觀測。

5 結語

西溪特大橋防撞支架維修加固采用斷面重疊區段呈同心圓形式布置內外鋼管樁澆筑連接，其位置、構造與原設計相同，與原有的其他防撞支架及連接構件形成整體，且外觀良好，具有更高的整體性和防撞擊能力，取得良好的加固效果。由于方案合理，管理到位，克服了九龍江水系施工環境和條件復雜等不利因素，施工進展非常順利，加固過程未出現任何質量和安全事故，比合同工期提前2個多月完工，圓滿完成加固任務。

西溪特大橋防撞支架維修加固施工在橋下凈空小，潮差水位大的情況下進行，施工時既考慮對于防撞設施的正面作用，同時也兼顧了施工的安全性、合理性、經濟型等，對橋墩的防撞設施的修復有較大的指導作用和意義。

[1]中華人民共和國行業標準.JTG/T F50—2011，公路橋涵施工技術規范[S].

[2]中華人民共和國國家標準.GB50017-2003，鋼結構設計規范[S].

[3]中華人民共和國國家標準.JTJ254-98，港口工程樁基規范[S].

[4]沈海高速廈漳漳州段西溪特大橋16#墩A道防撞支架專項檢測報告.2017.