宜昌香溪河大桥主塔墩双壁钢围堰施工技术

宜昌香溪河大桥主塔墩双壁钢围堰施工技术

祝良红

中铁大桥局第七工程有限公司湖北武汉430056

摘要：宜昌香溪河大桥为主跨470m的双塔双索面斜拉桥，该桥5号主塔墩采用18根Φ3.0m钻孔桩、直径30m厚度7m的圆形承台基础，基础采用“先钻孔平台、后围堰”的方案施工。由于桥址区位于三峡库区内，水位落差达30m，为降低施工难度，在低水位期间完成围堰拼装及封底。在钻孔平台上提前开设天窗口，将围堰横向分节、竖向分块，利用平台面龙门吊机及倒链配合荡移的方式完成底节围堰拼装，快速完成围堰封底后，随着水位上升将第二、三节围堰接高，在高水位来临之前顺利完成了围堰安装工作。

关键词：深水大落差；双壁钢围堰；分节拼装；荡移法；封底

1工程概况

宜昌香溪河大桥是湖北省骨架公路网中第6纵第2条支线跨越长江节点工程的重要组成部分，位于香溪河口上游约2km处，桥梁东岸位于归州镇刘家坝、西岸位于归州镇吴家沟，与峡堡公路（S255）相接。宜昌香溪河大桥主桥为2×48m＋78m＋470m＋78m＋2×48m的双塔双索面斜拉桥，其主桥结构布置见图1。该桥5号主塔墩采用倒Y形钢筋混凝土结构，塔高167.0m，主塔承台采用直径30m的圆形整体式结构，承台厚7m，其下布置18根φ3.0m的钻孔桩基础。5号主塔墩基础结构图见图2。

图1宜昌香溪河大桥主桥结构布置

图2香溪河大桥5号主塔墩基础布置图

桥址位于三峡库区，常年水位变化为＋143.32～＋173.32m，水位落差达30m。每年6月至9月为低水位期，10月至次年5月为高水位期。5号墩地表为强风化粘土岩，地面高程为+154m，低水位期间地表裸露，高水位期间则淹没于水下。

2钢围堰结构

图35#墩钢套箱围堰立面布置图

根据5号墩基础结构形式以及桥墩处水文情况，基础采用圆形双壁钢套箱围堰施工方案。双壁钢围堰结构由刃脚、侧板、隔舱等结构组成。围堰总高度23.1m，外径32.6m，内径30.2m，舱壁厚1.2m，封底C30混凝土厚度3.0m，其设防水位为+173.32m。围堰竖向分为3节：底节高度10.1m（双壁）、兼作承台模板，第2节高度8.5m（双壁），第3节（顶节）高度4.5m（单壁），每节围堰横向又分为24块。

图45#墩钢套箱围堰平面布置图

3围堰施工技术

3.1总体方案

钢围堰在工厂内分块段制造，运至现场拼装。为降低施工难度，选择在低水位期间就地拼装底节段围堰并浇筑封底混凝土，再将围堰逐段接高至设计高度。因基础施工采用了“先钻孔平台、后围堰”的方案，围堰安装受上方钻孔平台影响大。通过合理确定围堰节段拼装顺序，提前在钻孔平台面板上留出天窗口，利用平台面龙门吊机将围堰节段下放、倒链配合荡移的方式完成钢围堰的安装。

5#墩围堰施工工艺流程图如下：

图55#墩围堰施工工艺流程图

3.2施工准备

（1）河床清理

围堰拼装前，将围堰范围内地面清理整平至封底混凝土底标高+150.9m，然后将刃脚处地面超挖30cm基槽并浇筑C20混凝土垫层，作为围堰拼装基础。

（2）钻孔平台开设天窗口

围堰位于5号墩钻孔平台下方，在围堰安装前，将钻孔平台局部面板及小分配梁依次割除，形成围堰安装的天窗口，平台承重主梁保持完整。

图65#墩围堰拼装平台天窗口示意图

（3）确定围堰节段拼装顺序

围堰拼装时将围堰块段进行编号，对应位置如图7所示，围堰拼装从下游侧1#块开始，沿两个方向进行，主跨侧拼装到22#块时，暂停拼装，待边跨侧拼装到20#块时，最后拼装21#块合龙。

3.3底节围堰安装

底节围堰高度10.1m，刃脚高度1.2m，共分为24块，每块重量17.7t。

提前在混凝土垫层、拼装平台上放样出围堰节段拼装位置线。吊装前，在围堰节段4个吊点上设置8t卸扣，利用浮吊将围堰节段从驳船上起吊至施工栈桥上，履带吊机转运至钻孔平台“围堰翻身区”。

利用龙门吊吊起围堰节段，完成翻身竖立后，龙门吊走行至安装位置，将围堰节段从天窗口下放至地面，临时打梢固定在邻近钢护筒上，通过龙门吊机、倒链微调节段位置及垂直度，测量检查合格后，采用型钢将节段与邻近钢护筒之间焊接固定，将龙门吊机松钩，继续吊装下一节段。

受平台主梁影响，围堰节段不能直接利用龙门吊机下放到安装位置，采用“荡移法”安装。首先采用龙门吊机将围堰节段从邻近天窗口下放至地面，临时打梢固定在邻近钢护筒上。然后将龙门吊机走行至节段安装位置上方，将吊钩下放与围堰节段吊绳相连，并在围堰侧面安装水平倒链。龙门吊机稍稍起钩，待打梢绳不受力后将其拆除，龙门吊继续提升围堰节段离开地面，同时缓慢拉动水平倒链，将围堰节段荡移至安装位置，再进行微调对位，最后将围堰节段与相邻钢护筒临时固定。

图75#墩围堰分块布置图

图8围堰节段荡移安装示意图

3.4钢围堰焊接

（1）焊接前检查、调整

围堰各节段安装就位，对围堰整体情况进行一次复核测量，复核无误后开始焊接。围堰焊接前，采用码板将相邻节段之间临时固定；对于翘曲的板边，采用螺旋式千斤顶、码板等进行调节，将板边矫直。

（2）围堰焊接

围堰节段焊接顺序为：水平环板对接焊缝→外壁板对接焊缝→内壁板对接焊缝→连接系焊缝。围堰壁板对接、环板对接均为坡口熔透焊缝，焊接采用CO2气体保护焊工艺。焊接严格按照焊接工艺评定参数要求操作，遵守焊接程序，以减少构件的焊接变形和内应力，其基本原则如下：

①焊外壁板的对接焊缝，当板缝错开时，应先焊横向缝（端接），后焊纵向缝（边接缝）；当采用平列对接时，先焊纵向缝，后焊横向缝。

②构件中同时存在对接与角接焊缝时，应先焊对接缝，后焊角接缝。

（3）焊缝质量检查

①焊缝外观质量：所有焊缝应冷却到环境温度后进行外观检查。焊缝长度满足设计要求，焊缝表面成型饱满均匀，不得有裂纹、焊瘤、夹渣等缺陷。焊脚尺寸采用量具和卡规测量。

②焊缝渗透检测：采用煤油对焊缝进行渗透检测实验。

③焊缝超声波无损探伤检测：焊接完成24小时后做超声波探伤检验，围堰对接焊缝超声波检测频率100%，探伤不合格的进行返修后再复检。

3.5钢围堰封底

底节围堰拼装完成，进行围堰封底，封底采用垂直导管干封底的方式。

（1）施工准备

将围堰内壁板及钢护筒下端3m范围内清理干净，保证封底混凝土与钢结构之间的粘结力；完成围堰内壁、钢护筒剪力键焊接工作；在围堰刃脚用砂袋堆码堵漏，在围堰内搭设混凝土浇筑施工平台。在围堰壁板、钢护筒上利用双面胶带贴上混凝土顶面位置标记，以便控制混凝土高程。

（2）灌注设备布置

混凝土采用9个下料点进行灌注，灌注导管采用φ300mm丝扣式垂直导管，导管长度每套26米，共布置9套。导管通过导管架固定在钻孔平台上，导管底端距离混凝土浇筑面高度不大于2m。导管口设置小型灌注料斗，方便混凝土灌注。

封底混凝土采用2台地泵、2台布料机浇筑。地泵放置在临近平台的便道上，通过泵管分别与2台布料机连接。1号布料机布置在边跨侧上游角，负责1#、2#、3#点的下料；2号地泵布置在5-7#桩附近，负责2’#、3’#、4’#、5’#、6’#点的下料；5#布料点受钻机干扰，不能用布料机布料，采用地泵泵管下料。

图9围堰封底平台布置图

（3）封底混凝土浇筑

混凝土浇筑顺序：从上游侧向下游侧分层推进。1号布料机按照1#→2#→3#点顺序浇筑，再用地泵浇筑5#点；2号按照2’#→3’#→4’#→5’#→6’#的顺序浇筑。

混凝土浇筑分层厚度按照30cm控制，且上层混凝土浇筑时间间隔在下层混凝土初凝前完成。混凝土浇筑时，下料口混凝土堆积高度不超过1m；混凝土自由下落高度不大于2m，随着混凝土浇筑高度增加，将导管提升1次，以防埋管。在混凝土初凝前，对混凝土顶面收浆抹平，收面时按照现场高程标记点控制混凝土高度以及表面平整度。

混凝土振捣要求如下：

①振捣棒要快插慢抽，振捣时振捣器移位间距不应超过振捣器作用半径的1.5倍，分层振捣时插入下层混凝土高度50～100mm。

②振捣时插点均匀、成行或交错式移动，以免漏振。每一次振动时间约30s，以免欠振或过振。围堰壁板、钢护筒附近混凝土加强振捣。

（4）封底混凝土养护

封底混凝土浇筑完成后，在围堰内蓄水养护，蓄水深度0.5m，蓄水养护7天后，覆盖保湿养护7天，总养护时间不小于14天。

3.6刃脚混凝土浇筑

刃脚C30混凝土高度5m，在围堰封底混凝土浇筑完成后，采用垂直导管分仓对称浇筑刃脚壁舱内混凝土。

3.7第二、三节围堰安装

第二、三节围堰安装方式与底节围堰相同。采用龙门吊机将第2节段围堰分块下放至底节围堰的顶部平台上，倒链配合荡移调整就位，完成围堰块段之间焊缝施工并探伤合格后，按照同样方法安装顶节围堰。

4结语

香溪河大桥位于三峡库区内，5号主塔基础施工受水位落差影响大。在2016年7月至9月的低水位期间，通过在钻孔平台开设天窗口、平台龙门吊机配合荡移等方式，完成了钢围堰节段的安装，解决了上方钻孔平台干扰围堰拼装的难题，并在底节围堰安装后提前完成封底，保证了在最高水位来临前围堰拼装工作顺利完成，为后期承台施工提供了有力的保障。经过2016年与2017年两年最高水位的考验，香溪河桥5号主塔墩围堰结构安全可靠。该技术可为类似条件下桥梁围堰施工提供参考。

参考文献：

[1]胡斯彦，张铭.宜昌香溪河大桥主桥设计[J].世界桥梁.2017（4）：7-10

[2]李芳军.长江上游地区桥梁钢围堰施工方案选择[J].公路交通科技，2014（2）：68-71

[3]黄聪聪.双壁钢围堰施工技术[J].四川建材，2018（10）：133-134

[4]张贵忠.封底混凝土的设计与施工[J].铁道建筑技术，2007（6）：54-57

[5]符强.跨江大桥深水基础主墩钢套箱围堰工位散拼施工技术[J].《四川水泥》2018（1）：88

作者简介：

祝良红（1974—），男，高级工程师，1998年毕业于西南交通大学桥梁工程专业，工学学士。