公安长江公铁两用特大桥双壁钢围堰气囊法下水监控要点
公安长江公铁两用特大桥通航孔主桥采用(98+182+518+182+98)m 双塔钢桁斜拉桥，全长1080m,其中主桥3°和4°墩基础施工分别采用双壁钢吊箱和钢套箱围理作为挡水结构和作业平台。 围堰分节段预制加工完成后，在总拼装场地上进行底节围堰整体式拼装，3°,4”围堰均采用气囊法下水， 通过拖轮将其浮运至墩位。待定位和下降到设计值后，进行顶节围堰节段的拼装接高。本文总结现场施工中的监控要点，可为类似工程施工提供借鉴。关键词：双壁钢围堰气囊法下水钢吊箱钢套箱监控1工程概况公安长江公铁两用特大桥位于湖北省荆州市，大 桥由江陵县向南跨越长江连接公安县。大桥设计里程DK27+298.918—DK33+616.746, 全长6317.828 m,其中 DK28+18.6—DK30+34.5 按公铁合建设计，合建段长度2015.9 m, 铁路分建段长4301.928 m 。大桥通航孔主桥采用(98+182+518+182+98)m 双塔 钢桁斜拉桥，全长1080 m 。主塔为钢筋混凝土结构，塔顶高程+204.00m, 塔底高程+21 . 50 m, 斜拉索为 空间双索面，立面上每塔两侧各有17对索，全桥136 根斜拉索。铁路等级为I 级，设计行车速度160km/h,公路为一级双向四车道，设计速度80 km/h 。3°和 4 ° 墩为主塔墩，基础采用先围堰后平台方法施工。2 钢围堰结构构造3°墩基础施工采用双壁钢吊箱围堰，围堰为平面 尺寸68.2 m×40.0m, 两端半圆的圆端型结构，底节高度为18.0m, 水上加高顶节5.5 m, 双层壁板厚度为2.0m。3* 墩钢吊箱围堰主体结构包括侧板、底隔舱、 底龙骨、内支架和吊杆五部分。4°墩基础施工采用双壁钢套箱围堰，围堰为平面 尺寸68.2 mx40.0m, 两端半圆的圆端型结构，底节 高度为21.0m, 水上加高顶节2.7 m, 双层壁板厚度为收稿日期：2013-09-10;修回日期：2014-01-20作者简介：王磊(1982一),男，湖南长沙人，助理研究员，硕士。2.0m。4* 墩钢套箱围堰主体结构包括侧板、底隔舱、 内支架三部分。围堰侧板内外壁采用水平角钢连接，使其具有足 够的强度和刚度来抵抗水压力。围堰底隔舱为双壁结 构，既作为围堰下水的滑道，又作为围堰封底时的隔 墙，有利于大面积混凝土浇筑的质量控制。围堰下水 后，依靠围堰侧板和底隔舱一起提供浮力。3°墩和4* 墩围堰下水后的吃水深度分别为4.3 m 和4.0 m, 底托 板(底托架)脱落后的吃水深度分别为4.0m 和3 . 6m。 内支架规格采用型钢，用于承受围堰抽水时内外水头差 产生的压力荷载，并兼作钢护筒导向架和钻孔平台。吊 杆的主要作用是在围堰封底时承受混凝土的重量，底板 的作用是在围堰封底时作为混凝土的底托板。3下水方案3*和4°墩钢围堰均采用气囊断缆法下水。3.13*墩围堰下水结构3°墩围堰在底龙骨下设置两块宽15 m、长 6 9 m,厚 1 8mm 的钢板作为底托板，每侧底托板下各布置24 个φ1.2 m×15m 气囊，与围堰侧板和底隔舱一起作 为围堰下水的主要承重结构。3.24°墩围堰下水结构4*墩围堰下水利用底隔舱的两道长边作为滑道， 由于4*墩围堰侧板和底隔舱均设置有刃脚，所以在每道底隔舱下设置底托架，再铺设长67 m、宽8 . 5 m、厚18mm的钢板作为底托板，使底托架底面比围堰刃脚底低70 cm, 保证围堰在下水过程中不与刃脚发生碰
撞而致使气囊破裂。3*(4)围堰下水后，为了使底托板(底托架)与围 堰顺利分离，底托板(底托架)自重通过在围堰上设置 钢丝绳吊挂承受。待围堰自浮稳定后，在水深满足条 件下割除钢丝绳，使围堰与底托板(底托架)完全 分离。3.3 河床清淤要求距岸边3 m 处水深不小于5.5 m, 距岸边 40m 处水深不小于8 m, 距岸边50 m 处水深不小于9m。3.4坡道清理硬化围堰下水前，坡道前端15 m 左右需进行换填和处 理，将1:10的坡度处理为1:7,并进行换填，保证在下 水过程中地基不发生沉陷。3.5 布置气囊钢围堰全面检查合格后，先将围堰与地垄通过后 缆绳固定相连，后缆绳间设置断缆器，按照计算好的气 囊大小及数量布置气囊，气囊位置应事先弹线准确定 位，然后按设计摆设气囊，采用15 m³ 的压风机对气囊 进行充气将围堰顶起。3°墩围堰下水共需φ1.2 m× 15m 气囊48条，4*墩围堰下水共需φ1.2 m×8m 气 囊48条。3.6 抽取钢支凳待底托板(底托架)与钢支凳脱空分离后，抽取钢支凳，再按设计补充其余气囊，并充气，使各气囊均匀受力。3.7围堰起滑、断缆、围堰入水缓慢匀速放松后缆绳，依靠自重分力钢围堰开始 下滑，利用滚动的气囊，顺着硬化清理好的坡道匀速滑 移。待围堰距水边15 m 左右(事先撒好石灰的标记 线处)进行断缆，断缆应保持同步，让围堰加速冲入水 中，迅速达到深水区域。3.8 3°(4)围堰与底托板(底托架)分离为了使围堰下水后不致顺水漂流而失去控制，事 先在距离岸边约70m 处设置一艘临时定位船，设置临 时拉缆将围堰与临时定位船连接，并保证临时拉缆预 留足够长度。待围堰下水后，利用临时拉缆稳定围堰， 并利用临时定位船上的卷扬机慢慢收紧临时拉揽，使 围堰在距离河岸约80 m 处，水深不小于8 m 的情况 下，开始围堰与底托板(底托架)的分离。待围堰稳定 后，在附近水域待命的拖轮迅速靠帮围堰，进行拖轮编 队，浮运围堰至墩位。4钢围堰下水监控要点4.1 钢围堰检查监控要点按照设计图纸、《铁路钢桥制造规范》(TB10212—2009)和《钢结构工程施工质量验收规范》(CB 50205— 2001)等相关条款，对围堰进行各项检查，主控项目检 查要点如表1所示。
表1 钢围堰主控项目检查要点
检测内容检测频次检验方法
钢围堰所用材料、围堰刚度、强度及结构稳 定性全部施工：常规试验、委外试验等监理：审核原材料出厂合格证(钢材、焊材等), 必要时抽样复验，或者见证试验
围堰底面平均高程符合设计要求。标示顶 面中心线，便于定位全部施工：复测；监理：检查测量记录并抽查
内、外壁板及隔舱板的焊缝应进行抗渗透施工：全部施工：抗渗透试验；
试验监理：≥20%监理：见证试验
内、外壁板对接焊缝施工：全部监理：≥20%施工：超声波检测，B级检测Ⅱ级合格；监理：见证试验
上、下隔舱板对齐，各相邻水平环形板对 齐，上、下竖向肋角应与水平环形板焊牢全部施工：超声波检测和抗渗透试验；监理：见证试验
围堰支撑体系应满足吊装整体钢围堰和浇 筑承台、封底混凝土的整体受力要求全部观察和检查测量记录
吊箱围堰底板、边板和封板的接缝应有可 靠的防漏水措施全部观察和检查测量记录
一般项目的检查规定：围堰制造允许偏差及检验 方法如表2所示；内支架分段制作、安装偏差及检验方 法如表3所示；侧板、底隔舱分段制作偏差及检验方法如表4所示；底托架制作安装偏差及检验方法如表5 所示；钢围堰拼装、就位允许偏差和检验方法如表6所示。
表2钢围堰制造允许偏差及检验方法
项 目允许偏差/mm检测频次检验方法
钢围堰内壁尺寸0-5施工：全部；监理：≥20%尺量
钢围堰壁厚±5且≥5处
垂直度节高/1000
全节围堰最大高差≤20
单元块顶平面相邻点高差≤10
壁板对接错台≤1
壁板侧向平整度写30施工：全部；监理： 20%3m直尺最
水平环板对接错台≤2
水平环板间距误差≤10尺量
隔舱板平面位置误差±5
表3内支架分段制作、安装偏差及检验方法
项 目允许偏差/mm检测频次检验方法
分段长度±15
分段宽度±13
分段水平度10
坡度偏差±5*施工：全部；监理：≥20%尺量
分段正方度≤6
焊缝加强高1-3
焊缝遮盖坡口宽度3-4
表4侧板、底隔舱分段制作偏差及检验方法
项 目允许偏差/mm检测频次检验方法
分段宽度±5
分段高度±3
分段厚度±5
对接板错位偏差≤5
坡度偏差±5*
分段正方度分段扭曲度4-6±3施工：全部；监理：≥20噬尺量
焊缝咬边10
焊缝加强高1-3
焊缝遮盖坡口宽度3-4
内、外面板的平整度3/3m
隔舱板平面位置距离±5
表5底托架制作安装偏差及检验方法
项 目允许偏差/mm检测频次检验方法
分段长度±10
分段高度±5
制作焊缝咬边0.
焊缝加是高1-3
焊缝遮盖坡口宽度安装位置偏差3-4±10施工：全部；监理：220%尺量
标高误差±5
安装焊缝咬边写0
焊缝加强高1-3
焊缝遮盖坡口宽度3-4
表6 钢围堰拼装、就位允许偏差和检验方法
项 目允许偏差/mm检测频次检验方法
长、宽或直径(B₀)内侧平面尺寸对角线长(C)井箱相邻点高差顶平面相对高差全节围堰最大高差围堰平面扭角围堰倾斜度围堰轴线偏位≤ B₄7 0 0 且 - 5 - +≤C₀/500≤1020≤1*≤箱体高150写50施工：全部；监理：≥20嘧且≥4处
施工：全部监理： 209
施工：尺量(测量);监理：见证试验，审核测量记录
4.2 下水前的准备及下水过程中的控制要点4.2.1下水前的准备1)技术交底相关专业技能交底，参加人员须明确各自职责，掌 握操作要领和控制要点。2)统一指挥配备对讲机，调至同频率，确保通信指挥设备状态 正常。保证指挥的统一性、下水步骤的协调性、政令的 畅通性、信息共享性，确保围堰安全平稳下水。3)安全控制①人员穿戴好劳动防护用品。②设置警戒线。围 堰下滑时，气囊周围20m 范围内不得有人。③了解作 业区域水深、流速、河床地质等有关情况，为船舶行驶抛锚和定位做好安全准备工作。④施工前，应与当地海事部门联系，商定有关航运和施工的安全事项，并通报有关单位。⑤应配备足量的救生圈和救生衣等救生器材。下水处上、下游各150 m 处设巡逻示警船。 ⑥具体下水日期要综合考虑当时的天气、风力及潮水位情况，应在风力较小和无雨水的天气下进行，并尽量选择高潮位时段。⑦围堰四周布设航标灯。⑧GPS 监控设备运行状态良好，设备及附属设施(发电机、配电柜、氧气和乙炔等)安置牢固。4)后锚绳设置临时锚碇系统按图设置，地垄结构、卷扬机以及滑 车组等后拉缆结构须保证足够的安全系数，以确保围 堰在下水前不致失去控制。卷扬机基础加焊完成，试机正常，滑车打油。5)坡道清理硬化坡道不得存有可能刮破气囊的尖锐物或突起的固 态物，以免戳穿气囊，须保证坡道的干净平整且具有一 定的承载力。前端宜整修成圆弧形。坡道不平整、底 板不平或地基夯实不到位，易导致下陷或下滑阻力过 大。当钢围堰无法正常滑移时，可通过调节气囊压力， 间接地调整下倾坡度，必要时采用装载机或拖轮挂钢 丝绳牵引，直至钢围堰开始下滑。6)河床清淤需对近滩水深进行一次复测，满足设计水深后，方 可下滑气囊，否则须进行清淤处理，保证围堰入水处 上、下游各10m 范围内水深和拖轮吃水的要求。河床 清淤不到位易导致围堰在河床搁浅。7)围堰下水前细节检查①关键部位的焊缝不得存在漏焊、少焊、气孔和夹 渣等问题。②辅助设施须进行检查，拉缆不得有破损 和烧伤等损伤，与地垄的连接必须牢靠。卸扣必须紧 实不得出现滑脱现象。底托板和围堰须有效连接。打 磨底托板焊缝，采用钢管对托板边缘包边处理，避免尖 锐物划破气囊。③吊挂系统中，吊筋上、下端和辅助设 施(顶推架、拉耳、马口等)焊接质量应满足要求。④在 侧板外壁上标记刻度，以便掌握围堰入水后的状态。8)下水气囊安放和充气①使用合格气囊和标定合格的压力表。在气囊充 气过程中，应密切关注气囊的漏气情况，防止局部气囊受力过大，造成围堰受力集中而引起破坏。②气囊应 对称布置。③气囊充气的顺序应尽量对称和分散，相 邻的气囊分成两批次充气，充气压力为0.17 MPa,由压力表控制。④气囊布置应严格按照施工方案进行， 严格控制充气压力，保持钢围堰平衡并对气囊进行保 护，防止碰伤或电伤。9)钢支凳抽取抽取钢支凳时应谨慎，不得挂坏气囊。支承点须 清理干净，并作地面平整，不影响后序气囊滚动。4.2.2 下水过程中的控制要点1)断缆下放预先在离水边15 m 的坡道上，用石灰撒一条标记 线，拉缆应缓慢且匀速放松，在前端不断补充气囊，依 靠围堰自重分力使其开始下滑。当围堰达到标记线 时，指挥断缆人员同时打掉脱钩器，完成断缆。2)围堰入水围堰下水速度不宜过大或冲滑不宜太远，以免围 堰失去有效控制。下滑距离过短或下水速度不足，易 导致围堰在河床搁浅。3)围堰缺陷修补待围堰自浮稳定后，须查看围堰是否有破损及漏水现象。若发现破损和漏水，立即采用水泵抽水、专用堵漏材料堵水和补焊等方法及时修补，直至不再漏水。4)底托板和支撑架的打捞回收围堰拖离现场后，打捞船进行打捞工作。 5)气囊回收围堰入水后，待围堰稳定，即可安排人员对气囊进 行回收。4.2.3其它注意事项1)辅助材料的规格、型号和数量应满足现场要 求。临时性拉缆的直径、连接部位强度和卡环数量应满足要求。钢套箱围堰与底托板连接的钢丝绳不宜过细，数量不宜过少，宜通过施工分析检算后合理布置。 在下滑或入水过程中钢丝绳易绷断，围堰与底托板相对滑动，会造成底托板或底托架严重变形，刺破底隔舱，导致无法正常分离。2)编制应急救援方案。人员、材料和机械设备的 数量、规格和型号应满足相关要求。5结语公安长江公铁两用特大桥3*和4°墩基础施工分 别采用双壁钢吊箱和钢套箱围堰，围堰采用气囊法成 功下水。本文整理和总结了现场监控中的要点，为类 似工程施工提供了经验，具有重要的借鉴意义。
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