容桂特大橋主墩防撞套箱及承臺施工方案研究

王世蘭

（佛山市順德區工程建設中心，廣東 佛山 528300）

0 引言

隨著經濟飛速發展，我國對公路橋梁等基礎設施的投資力度不斷增加，大型橋梁數量不斷增加，但船舶撞擊危險也隨之提升，導致橋梁垮塌、交通中斷、航道受阻等問題，帶來巨大的經濟損失。因此，應在橋梁建設中對防撞設施的性能給予高度關注，科學制定主墩防撞套箱、承臺施工方案，使防撞鋼套箱效果得到顯著提升，有效降低船撞橋事故發生率，保障人員和設施安全。

1 工程概況

以容桂特大橋施工項目為例，該橋的主橋由136m+254m 兩跨獨塔單索面鋼混結合斜拉橋構成，邊跨和主跨比值為0.535，箱梁按照整體單箱設計，寬度為38.5m，混凝土部分為單箱五室結構，部分為單箱三室。 主墩采用整體式高樁承臺基礎，尺寸為30.5m×24m×6m，配備18 根直徑為2.8m 的鉆孔灌注樁，以梅花狀布設，承臺頂面標高為5.0509m，底部標高為-0.491m，主墩基礎通過搭設鉆孔平臺輔助沖擊鉆施工，承臺施工采用帶防撞功能的雙壁鋼套箱，整體高度為7.05m，設計頂面標高為+4.76m，底部標高為-2.29m。

2 橋梁主墩防撞套箱施工方案

2.1 套箱側板與底板加工

套箱為側板包底板的形式，底板為厚度6mm 的鋼板，面板加勁肋為I12.6 工鋼，套箱底板在橫橋向安裝8 道桁架，為主承重結構，桁架中各個桿件使用節點板焊接起來，桁架在護筒兩端安裝型鋼吊桿、扁擔梁懸吊系統，并在護筒與承臺中心位置進行底板開孔，為便于套箱下放，可將開孔半徑設置為165cm，比護筒半徑大10cm，開孔周圍可增加斜向I12.6 型鋼加勁肋，使開孔處底板剛度得以提升。套箱加工委托給專業鋼結構制造廠完成，分為側板和底板兩個部分。為便于套箱分段加工，可根據板材規格對節段重新劃分。全部鋼結構件根據設計圖紙下料，在工廠內對各個單元件進行切割加工，再將各個單元拼裝、焊接，使其成為整體套箱。因套箱采用側包底，為便于焊接和拼裝，在套箱拼裝之前進行底板加工，再使用靠模法將側板節段設置在底板周圍對應位置，與底板連接后焊接在一起，確保箱體側板能夠順利合龍。在底板加工之前，由測量組將護筒位置數據提供給廠家，套箱底板可結合護筒位置進行優化，以免出現局部偏移，影響后期下放。

2.2 起吊和運輸

套箱在工廠中拼裝后，利用大型浮吊將套箱正面吊起，懸空10cm，靜置20min 后，檢查吊點受力和變形情況，在一切正常的情況下，將套箱整體吊裝到駁船上，安裝側向限位，避免滑移，套箱經過內河水道直接運送到容桂大橋主墩墩位。因套箱體積較大，在運輸之前應對河道情況全面調查，包括水道深度、跨徑、通航高度等，以免套箱與沿途橋梁發生碰撞事故。套箱側板采用立置方式運輸，在板面兩側安裝大型鋼限位與支撐，在必要情況下還可以在面板上焊接耳板，通過鋼絲繩牽引駁船中部，以免箱體在顛簸期間出現滑移，確保運輸安全穩定。

2.3 套箱下放施工

首先，提起套箱，使其底面標高超過+3.60m，收緊浮吊前錨繩，在放松后錨繩可使浮吊逐漸移動到主墩處，在套箱轉移到主墩正上方后，逐漸下放鋼套箱，使箱體底板預留孔位和護筒能夠逐一對應。

其次，緩慢下放套箱，采用護筒上的鋼支架將底板緩慢送入護筒中，再將套箱平面角度逐漸調整到設計點，在全部套箱均進入預留孔后，繼續下放套箱到底板桁架扁擔梁位置，支撐牛腿降落到護筒頂面，最后將套箱所有荷載均轉移到護筒上，將導向限位型鋼設置在鋼護筒、鋼套箱側板中間，確保箱套能夠在指定位置下放，限位型鋼數量為4 根，且位置不同，在各個邊選取一根護筒安裝，如圖1 所示。

圖1 限位型鋼布設圖

最后，在懸吊體系能夠承受荷載的情況下，將吊鉤緩慢下放50cm，鋼絲繩保持松弛狀態，測量人員對套箱控制點的高程、平面進行測量，再結合數據提起護筒，使用手拉葫蘆對套箱位置進行調整，利用墊鋼板修正套箱的高程，如此反復調整，直到滿足允許誤差后，將套箱固定，推出浮吊松鉤，整個下放工作完畢。

3 橋梁承臺施工要點

3.1 承臺鋼筋施工

承臺鋼筋在陸上加工廠進行下料，運輸到現場進行綁扎，因承臺需要分層澆筑（見圖2），需要對鋼筋逐層綁扎并逐層澆筑混凝土，索塔承臺鋼筋綁扎施工要點如下：

圖2 主墩承臺分層澆筑示意圖（單位：cm）

3.1.1 綁扎之前，在封底混凝土面上的樁基及套箱四周劃出鋼筋保護層厚度的控制線，在綁扎期間嚴格控制保護層厚度。因承臺底部鋼筋較為密集，可使用混凝土墊塊，保證其滿足強度要求，并支墊牢固。

3.1.2 綁扎期間，應合理布設溫控冷卻管，并預埋防雷設施。在綁扎第二層鋼筋時，應做好塔座、索塔鋼筋預埋處理。在頂層鋼筋綁扎時，應根據鋼箱梁安裝需求進行支架、塔吊等預埋工作，保證后續施工順利開展。整個綁扎工作都應嚴格遵循設計圖紙與相關規定進行，嚴控綁扎質量。

3.1.3 綁扎結束后，先由項目部質檢人員和技術人員進行檢查，再與監理人員一同驗收，驗收合格后由監理工程師簽字確認，才可以開展后續作業。

3.2 承臺混凝土施工

該項目采用標號為C30 的混凝土，設計方量為4025.8m，整個承臺采用分層澆筑的方式，首次澆筑方量為1341.57m，第二次澆筑方量為2635.48m，使用兩臺120t 混凝土拌和機與罐車進行澆筑，施工要點如下：

3.2.1 澆筑之前，應對混凝土原料進行拌和、泵送和保養，使混凝土供應與現場澆筑量、澆筑速度要求相符。在正式澆筑前需要采集天氣預報信息，杜絕在惡劣天氣下作業，保證澆筑結束后、初凝之前不受雨天影響。準備好澆筑所用的振搗設備，并預留備用，以免在施工期間出現故障，使澆筑時間被延誤。

3.2.2 澆筑過程中按照特定順序，即延寬度方向，從兩側向中間澆筑，使用2 臺混凝土臂泵中的布料桿進行混凝土供應。根據規定的C30 承臺混凝土配比拌和后，做好質量控制工作。以原料控制為例，應注重砂石料的含泥量，砂石料必須過篩、水洗后使用，在運輸期間避免受到二次污染。每層混凝土布料完畢后，進行振搗，間距控制在50～60cm 之間，振搗棒插入混凝土中，深度在5～10cm 之間，堅持快插慢拔的原則，直至不再有氣泡、表面泛漿為止。

3.2.3 澆筑完畢后做好養護和溫控工作。待混凝土初凝后，需要在箱內裝滿高度為15cm 的淡水進行養護，減緩混凝土表面水分流失，使混凝土表面溫度、內部溫度、外界溫度間的差值得到良好控制，以免混凝土表面開裂。在水化峰值之前，可采用蓄水與溫控相結合的方式進行養護。臨近水化峰值時，可用河水作為冷卻水，使承臺蓄水下降到能夠保障表面濕潤即可，促進整個臺面混凝土散熱。澆筑期間，攪拌機出口溫度應保持在20℃左右，盡可能降低混凝土內部水化熱，受現場條件影響，最高入模溫度應保持在25℃以內。

4 質量控制措施

4.1 施工前控制

依照施工技術要求確定質量目標、人員配置、施工工藝，并完成文件設計，進行圖紙會審，幫助施工人員全面掌握設計意圖，編制作業指導書。

4.2 施工過程控制

容桂特大橋的防撞套箱需要采用大型吊裝方法，其優勢在于方便快捷，加工可與基樁、清淤等工作同步進行，起到縮短施工周期的作用。套箱施工對精度要求偏高，且吊裝物重量較大，因此需要采取以下措施保證套箱安全下放，確保后續的承臺施工有序進行：

第一，選取資金充足、信譽良好的鋼結構加工廠完成套箱單元件的加工處理，使組拼、焊接更具有專業性。第二，完善施工方案，對套箱加工、運輸與安裝等方案進行橫向比對與優化，合理安排施工環節，依照施工圖紙完成現場指導。第三，測量跟蹤，由于套箱下放后側板與扁擔梁會放置在護筒上，因此兩者的標高需要保證精確放樣，在確保套箱準確下放到設計位置的前提下，也要做到結構平均受力。第四，工藝控制，在施工環節要求施工人員與質監人員做好監督工作。

5 安全保障措施

第一，打造安全保證體系，合理分配人員職責與權限，比如：項目經理要對生產安全負責，對作業過程的生產事務擁有指揮權；主管人員要負責落實項目指令，做好各環節的工作協調，及時安排安全管理措施；現場總指揮要結合安全管理體系分配相關資源，出現緊急情況時決定停工或撤離，并立即向主管經理進行匯報；現場監督員要負責現場安全檢查，及時查處違規、違章現象，若發現危及人員生命安全的風險隱患，有權下令停止生產，待整改完成后才可繼續施工。

第二，制定安全保障措施，一方面，要成立安全小隊，定期開展安全檢查，排查危險因素，第一時間確定形成原因，有針對性地進行處理，嚴格執行安全教育原則，遵循技術交底等規章制度。另一方面，在現場配設標志牌，為公眾提供便利，而在鋼套箱起吊過程中，為了開闊操作人員視野，保護現場作業人員的生命安全，需配置通信設備，準確下達指令，借助良好的溝通體系，避免安全事故的發生。

第三，做好吊裝施工安全管理。首先，做好起吊設備機械性能的檢測，配備專業能力突出的操作人員與指揮人員，盡可能防止超載吊裝，若出現特殊情況不得已使用超載吊裝，則預先在起重機吊桿上添加平衡重。起重機處于卸載或空載狀態時，吊桿需要落到水平線夾角60°以內。其次，要在雙機抬吊過程中結合起重機的起重能力實現負荷分配，確保單機荷載低于允許載荷的80%，并統一指揮，密切配合。再次，要注意氣候的變化，在作業前從氣象部門了解氣候狀況，比如在風力6 級以上時不可進行吊裝作業。最后，做好人員的安全保護，要求技術人員佩戴安全防護用品，比如在進行鉆孔平臺施工時必須穿戴救生衣，做好上下班交接記錄以及施工記錄。

6 文明施工

文明施工保障措施主要包括以下幾點：

一是制定文明施工管理體系，將條例印刷在標牌上，掛在醒目位置，提醒人員嚴格遵守各項條例。

二是張貼標語，做好文明教育宣傳工作，為業主與企業樹立良好形象。

三是確保駐地人員與管理人員持證上崗。

四是依照我國環境保護法和環保部門要求，堅持綠色、節能發展，落實預防為主、防治結合的作業方針，堅決執行可持續發展戰略。

五是做好污染物處理，比如將廢柴油、廢氣等依照排放標準進行控制，對沖洗機械設備產生的含油廢水需要依照安全標準進行排放，對船舶油污水要采用油污水分分離裝置進行處理，滿足標準后進行排放。同時，還要與海事局做好工作協調，預先上報排水安排，獲得航運部門的批準。設置警示燈，拉好警戒線，維護施工作業安全。施工時產生的生活垃圾要進行集中處理，加工產生的廢料也要進行統一回收。

7 結語

綜上所述，在容桂特大橋施工中，因過往船舶數量較多、噸位較大，使橋梁面臨著較大的撞擊風險。對此，施工人員在主墩周圍增設防撞鋼套箱，使橋梁防撞結構得以完善，起到防撞、擋水圍堰的作用。在承臺鋼混施工中，采用分層分塊澆筑方式，依照特定順序進行澆筑，要注重大體積混凝土的養護和溫控，才能提高混凝土體積穩定性，減少裂縫產生，取得更理想的橋梁施工效果。