橋梁節段式防撞欄施工技術研究

劉惠平

（交通運輸部廣州打撈局，廣東 廣州 510260）

橋梁建設已成為城市化進程中不可或缺的組成部分。然而，由于航道交通事故的發生風險[1]，橋梁的防撞措施成為確保交通安全的關鍵措施之一[2]。在橋梁工程中，防撞欄作為一種有效的防護手段，得到了廣泛的應用和研究[3]。

傳統的防撞欄施工方式存在一些問題[4]，例如施工周期長、施工質量難以保證以及對交通的影響等。鮮[5]采用外包式護欄底座設計，假縫、砼澆筑等工藝研究，有效避免了傳統橋梁防撞護欄底座質量通病；黃[6]提出了一套橋梁混凝土護欄模板整體移動施工工藝，以解決在山區防撞欄施工中原有工藝存在投入勞動力多，進度慢等問題；水上橋梁防撞欄的施工存在施工環境復雜，影響正常通航等問題。基于上述問題，本文提出了一種全新的橋梁節段式防撞欄施工技術。

節段式防撞欄施工技術采用預制構件的方式進行施工，通過將各個構件連接在一起形成完整的防撞欄，從而實現了施工的快速、高效和質量可控。

1 工程簡介

1.1 工程概況

獵德大橋北起天河東路，上跨廣州珠江前航道，南至江海大道；線路全長4.3 千米，主橋全長480 米；獵德大橋主橋跨徑組合為（47+219+167+47）m，橋軸線與航道基本正交，單孔雙向通航；由于獵德大橋未設防撞設施，新設橋梁防撞主動預警系統及消能柔性防撞設施。

1.2 工程難點

獵德大橋通行車輛多，交通導行壓力大，協調工作任務重，且在施工期處于通航運營狀態，施工時間需要考慮對交通的影響，需要在較短的時間內完成施工任務，設備吊裝施工安全風險大以及受臺風和洪水期等災害天氣影響大，施工作業安全風險大。

2 工藝原理

防撞裝置在工廠加工制作完成，經過預拼裝合格后，將防撞材料運輸至施工現場，進行材料驗收。在橋岸將防撞設施單個節段組成為1/2 大節段（以下均稱為大節段）后，將其用浮吊船和汽車吊相互配合吊入河流中，通過水泵向艙室內部注入壓載水進行調平，讓大節段處于自浮式穩定狀態。利用浮吊船定位，使得大節段其“凹”形中線與橋墩中軸線對齊，利用拖輪定位+頂推靠近的方式使大節段移至橋墩。兩大節段精準定位后，進行整體拼裝，形成完整封閉的自浮式復合材料防撞設施系統。

獵德大橋需考慮船撞的橋墩為 7#、8#橋墩。在7#、8#橋墩設置浮動式 D200 鋼覆復合材料防撞設施。浮動式鋼覆復合材料防撞設施現場通過法蘭連接把節段安裝在橋墩四周，防撞設施不與橋墩直接連接，減少了施工作業成本。由于使用了內法蘭螺栓連接，當防撞設施需要更換時，只需擰開螺栓進行更換即可。7#、8#橋墩防撞設施安裝立面圖如下：

圖1 7#、8#橋墩防撞設施安裝立面圖

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

3.1.1 主動預警系統施工工藝流程

獵德大橋防撞主動預警系統施工工藝流程為：工程實施準備→現場測量放樣→施工現場圍蔽→承載平臺施工→管線槽基礎施工→設備支架及配電與網絡到位→AIS/VHF/CCTV/雷達/水位監測等主體設備安裝→系統調試/上線及試運行階段/項目驗收并轉入運維階段

3.1.2 防撞設施施工工藝流程

防撞設施主要施工工序為：鋼覆材料生產加工→運輸→試拼裝→零件加工→節段拼裝→浮運就位→緊缺安裝→施工檢查和驗收。

3.2 工藝操作要點

3.2.1 主動預警裝置安裝工程技術措施

于道路路肩外，主通航孔上方選點安裝橋梁防撞預警系統設備小型承載平臺，平臺內布置雷達和視頻監控設備，外側固定通訊天線，平臺為防盜設計，自帶防盜箱蓋與防盜網。

3.2.2 防撞裝置加工制作及運輸

鋼結構加工防撞設施鋼結構采用鋼材，主要施工工序為：材質復驗→放樣→下料→零件加工→板梁單元制作→鋼結構胎架制作→分段制作與組拼→裝置預拼完成后，需對焊縫進行焊接檢查。

3.2.3 防撞裝置水密性試驗

本設施制作生產采用焊接工藝規程，水密艙在進場前必須按照設計要求進行水密性試驗。為滿足現場條件和工期要求，采用煤油滲透試驗方式檢查焊縫抗滲性。試驗前，需清潔箱體表面和焊縫，對采用煤油滲透試驗的箱體表面需要刷一層石灰漿以便觀察。試驗中如發現水流或滲水（滲油）現象，需進行修補并重新試驗。

3.2.4 防撞裝置節段試拼裝

安裝施工前，先進行橋墩的實際外形尺寸差的測量，并作為后續施工準備依據。預先在橋位附近碼頭水域將防撞設施單個節段通過螺栓連接進行拼裝，組裝出半個防撞設施，以便對接成整個防撞設施。單個節段重量為0.5～2 噸，采用50 噸汽車吊裝，中部分段有3個吊點，尾部分段有6 個吊點，人工配合多個吊點進行拼裝。其中將中部一、四節段和尾部節段拼接成一個大節段，中部二、三節段和首部節段拼接成另一個大節段，兩個單元體的相對位移盡量控制在“0”，確保鎖口順利銜接，最后將螺栓插入螺。

圖2 大節段拼裝示意圖

3.2.5 節段吊裝入水

各個大節段拼接完成后，大節段重量為6 噸，采用80 噸浮吊吊裝，浮吊作為現場工作船，人工配合多吊點進行下放，為保證每根鋼絲繩均勻受力，起吊鋼絲繩下端用夾子連接，以便調整其長度。起吊鋼絲繩調整好后，浮吊將其整體吊起。大節段入水調平后重量控制在10 噸以內。新型混雜纖維自浮式船撞防護裝置將在浮力的作用下漂浮在水面，此時處于非均勻吃水狀態。

3.2.6 大節段調平及浮運就位

（1）大節段調平。大節段水中調平采用水泵向浮箱內部注入壓載進行調平，注水期間需精準測量，嚴格控制防撞設施的垂直度。調整大節段的吃水和大節段縱、橫向的平穩及安全的穩心高度，平整度不大于3 毫米。注入壓載時，需注意量不能過多，注入的壓載水體積不能多于艙室內部空間的2/3。注入壓載調平后處于吃水平衡狀態，防撞主體吃水深度控制在0.5～1.2 米以內。

（2）浮運就位。大節段托運至橋墩處把浮吊船開到橋墩上游船和橋墩中軸線一致，沿橋墩左前方兩邊45 度方向拋20 米錨鏈，尾部沿后方兩邊30 度拋40 米錨鏈；用浮吊船吊起防撞主體至橋墩正前方位置，使其“凹”形中線與橋墩中軸線對齊。

浮吊船移走，達到下一浮體安裝地點。用兩輛拖輪分別固定防撞設施上、下側，防撞主體正面用頂推船頂推靠進，兩側用拖船進行輔助拖拉定位，在拖輪拖動時，兩艘拖輪速度和方向需一致，保證防撞設施的平衡性，如圖所示。

圖3 拖輪拖動防撞設施示意圖

3.2.7 防撞裝置精確定位拼裝

大節段定位拼裝前需觀察水面情況，若出現大風天氣、水面波浪過大、流速過大時，需停止施工。水位需比水中承臺頂標高高出3 米，將防撞設施大節段圍繞橋墩固定，并進行另一大節段的拼裝、入水及定位，調節兩大節段整體平衡，將之實現對接。

4 結論

（1）節段式裝配防撞欄連接形式可以保證構件的可靠連接，進而滿足設計的要求；

（2）采用節段式裝配防撞欄具有實施性強的優點。這種裝配方式不僅能夠確保施工的質量和安全，還可以加快施工進度；

（3）節段式裝配在后續維修方面具有顯著的優勢，可以根據需要調整和拆卸，因其無需復雜的工序，有助于節約工期和施工成本，從而顯著提高經濟效益；

（4）節段式防撞欄采用工廠產業化生產的標準化工藝，包括生產、安裝、下水等環節，能夠實現高效的水上防撞欄裝配施工；

（5）本主動預警系統能夠全自動地、全天候、全天時地對可能會與橋梁發生碰撞的船舶進行聲光告警。通過有效地減少船舶與橋梁碰撞事故的發生，保護橋梁和船舶的安全并提高整體穩定性。