嘉绍大桥主墩防撞套箱安装施工关键技术

    蒋春晖

    摘 要：以嘉绍大桥主墩的防撞套箱安装施工为背景，介绍了固定式消能防撞钢套箱安装施工关键技术及控制要点，为类似工程防撞设施安装施工提供借鉴。

    关键词：嘉绍大桥；防撞套箱；安装；关键技术

    中图分类号：TV52 文献标识码：A 文章编号：1006—7973（2017）08-0061-03

    随着近年来的跨海跨江大桥的大量建设，桥梁防撞结构的设计与施工越来越收到重视。常规的大型跨海桥梁一般采用钢围堰兼做防撞结构，既能合理利用资源，又能实现防撞结构与桥梁的有机结合。嘉绍大桥由于地处钱塘江大桥的起潮点附近，为不影响举世闻名的钱塘江大桥，整个嘉绍大桥的阻水率要求控制在5%以内。常规的钢围堰兼做防撞体的设计无法达到此要求。因此，需要在钢围堰内单独制作安装新型防撞结构，该防撞结构需要在钢围堰内侧重新定位安装，对现场高精度安装提出了新的要求。本文结合嘉绍大桥主墩防撞结构的成功施工经验，为类似新型防撞结构的施工提供借鉴。

    1 工程背景

    嘉绍大桥主航道桥为六塔独柱四索面分幅式钢箱梁斜拉桥，是目前世界上主梁最长、最宽的多塔斜拉桥。桥位位于钱塘江河口尖山河湾中部，弯道处原有水流条件较为复杂，且桥位上游5 km处又有曹娥江汇入和钱塘江涌潮的影响，流态多样。因此，嘉绍大桥主墩对防止船舶撞击的要求更高。采用固定式消能防撞钢套箱作为防撞装置，具有适应恶劣水文条件能力强、阻水面积小、防撞效果好、经济实用等特点。

    防撞设施主要参数如下：主墩防撞设施总长29.6m，两柱间长29.0m，水线长29.0m，型宽25.0m，船撞侧片体宽2.0m，非船撞侧片体宽2.0m，型深6.0m。壁体结构重约289t，总重约509t，详细防撞套箱结构图及船舶撞击力设计标准如下：

    防撞钢套箱安装施工阶段，外侧承台钢围堰尚未拆除，可作为挡水结构，期间不会受到潮水的影响。但钢套箱安装时，壁体存在竖向支腿和塔壁扶墙多个空间约束，对壁体空间位置的精度要求极高。且分多块制作，需合理设计现场拼装调位装置。因此，壁体安装需要进行专门的设计和应用技术研究。

    2 总体安装工艺

    2.1 套箱分块介绍

    Z6#～Z8#三个主墩共计60个分块壁体，单个主墩20块（12个直线段分块及8个圆弧段），单个分块壁体最大重量约20t，长5.69m，具体分块示意如下图示意：

    2.2 套箱总体安装工艺

    在进行现场分块壁体安装时，首先通过测量对套箱拼装胎架支腿位置、套箱壁体支腿埋件位置及套箱连接件埋件位置进行现场放样，确定各支腿的位置、标高及相应连接件的现场实际安装长度。然后通过履带吊在承台上搭设拼装胎架，拼装胎架安装完成后将套箱支腿及连接件安装到位并将支腿临时固定。再用履带吊将分块壁体吊装至预先搭建好的支架上，首先吊装定位分块壁体，然后将定位分块壁体与连接件焊接固定，最后依次吊装其余分块壁体，两分块壁体安装到位后及时进行拼接缝焊接，所有壁体、连接件、支腿等安装完成后进行拼接缝无损探伤检测，检测合格后进行套箱附属设施安装、拼接缝的防腐涂装及局部防腐缺陷修复等施工。钢套箱总体安装顺序如下所示：

    拼装支架搭设→竖向支腿安装定位→套箱分块n壁体吊装并调位验收完成→与套箱支腿及连接件焊接→套箱分块壁体n+1吊装并调位验收完成→分块壁体n与壁体n+1焊接/连接面处栓接→依次循环施工至所有分块壁体全部安装完成→横向支腿安装→焊缝打磨处理及焊缝探伤检测→附属设施安装→套箱防腐修复，全面检查验收。

    3 施工关键技术及控制要点

    3.1 安装支架设计及验算

    3.1.1 支架设计

    安装支架精度直接影响了壁体的定位精度。安装支架是本工程能否高精度安装的关键。根据套箱壁体分块数量、支腿布置位置、套箱所处标高及与围堰的相对位置情况，考虑在采用搭设支撑胎架进行套箱分块壁体安装，其中支撑胎架共分为承重支架及行走平台两部分，承重支架主要由HM588支腿、工22b平联、HW200或HM588承重梁、HM588l拉杆及壁体限位卡板等组成，行走平台主要由工12.6型钢、行走竹跳板、钢筋护栏等组成，行走平台按70cm宽进行控制，以便于套箱安装阶段拼接缝焊接、打磨、涂装、护弦、等附属设施安装施工。

    3.1.2 支架验算

    采用midas进行整体建模计算分析，对每个分块壁体安装过程及所有壁体安装完成后支架受力情况进行建模分析，计算结果如图4、图5：

    3.1.3 支架搭设

    支架搭设前，须将围堰内支架支腿位置积水、淤沙等清理干净并凿平，并放样出各支架支腿位置，待支架散件运抵现场后，采用25t汽车吊或履带吊进行支架吊装。

    支架下料时，应根据图纸要求按顶标高为+1.95m进行控制，拼装支架承重部分搭设完成后，通过测量对支架承重梁壁体安装位置的标高进行测量放样并采用钢板进行标高精确调整，调整后承重梁标高按+2.00进行控制，然后通过测量对壁体内侧底线进行放样划线并焊接2cm限位卡板，以便壁体安装时的精度控制。

    支架主体部分安装完成后，采用工12.6型钢、竹跳板、钢筋等材料进行现场人行走道的搭设，走道宽度按70cm进行控制。

    3.2 支腿安装

    由于壁体存在竖向支腿和塔壁横向支腿两个约束支腿。经综合比选，为确保安装精度，采取“先竖向再横向”的总体顺序。即先安装竖向支腿，在安装搁置壁体，待壁体安装完成后，在安装扶墙支腿。

    支腿安装前须将围堰内支架支腿埋件位置积水、淤沙等清理干净，凿出支腿埋件并对支腿中心进行放样及打标高，然后根据各埋件标高进行支腿切割，切割高度按埋件标高+支腿高度=+2.005（考虑安装过程中5mm的沉降量）；支腿通过20t平板车运抵现场后，采用25t汽车吊进行支腿吊装，吊装粗定位后通过测量一次对支腿坐标、垂直度进行调整，调整完成后将支腿与周边支架或埋件进行临时固定，固定完成后对支腿标高進行测量划线（标高按+2.005控制）并将高出部分割除打磨。

    3.3 套箱壁体安装

    Z6～Z8防撞设施壁体分块最大重为上下游侧5.7m长的分块，重量约20t。经计算，现场布置100t履带吊可满足现场吊装要求。履带吊可在套箱附近的施工平台上驻位，进行各分块的吊装。其吊装施工平面布置如图6所示：

    4 结语

    经现场实测，钢套箱型长及型宽偏差为-6mm、+5mm，型深偏差为+4mm，底板和壁体安装偏位为-2mm、+1mm。安装精度远高于规范要求的允许误差值。工程实践证明：该防撞套箱安装施工工艺可行，安装精度满足要求。且安装效率高，单个套箱安装总工期约15d，可为后续类似工程施工提供参考和借鉴。

    参考文献：

    [1] 姜河蓉，黄伟忠， 金允龙.嘉绍大桥主墩防撞设施结构方案研究.上海船舶运输科学研究所学报。2011（12）：103-108.

    [2] 刘振宇，张波悌.崖门大桥主墩防撞套箱施工.公路，2004 （7）：170-171.