大型钢吊箱围堰整体吊装施工技术

韩小军

（中铁大桥局集团第四工程有限公司 南京 210031）

南京长江第四大桥为主跨1 418m的双塔三跨悬索桥。北塔墩采用高桩承台结构，基础为38根直径2.8m钻孔摩擦桩，梅花式布置；钢护筒参与结构受力；承台为哑铃形，平面尺寸72.5m×27m，厚度8.5m。

承台采用按防撞要求设计的双壁钢吊箱围堰施工。钢吊箱围堰呈哑铃型，水线长75.7m，型宽30.2m，双壁厚1.5m。底高程－5.0m、顶高程为＋8.0m，总高13.0m，总重约1 300t。

桥位处受长江径流与潮汐复合影响，水位每日涨、落2次。潮差一般1.0～1.2m，为非正规半日潮。涨潮历时3h多，落潮历时8h多。施工水域流速1.5m／s。历年影响桥位区的台风主要集中在7～9月份。桥位位于长江龙潭段上水主航道附近，船只密集，对吊装沉放带来较大困难。

1 总体施工方案

经过各种方案的分析比选，最后确定了以下整体施工方案：钢吊箱围堰侧板在钢结构车间以单元重量不大于20t进行分块加工，然后下河转运至墩位处，由150t和50t浮吊在墩位旁浮式拼装平台上进行对称拼装，焊接成整体。施工现场浮式拼装平台由4艘800t和2艘400t平板驳组成，位于钻孔平台下游南侧。钢吊箱围堰拼装成整体后，拖船栓挂浮式拼装平台，浮拖钢吊箱围堰及驳船至墩位南侧的桥轴线上，2台大型浮吊（1 200t和1 000t）在钢吊箱围堰正南侧抛锚就位抬吊，然后绞锚纵移浮吊将钢吊箱围堰抬吊至墩位后下放就位。

2 钢吊箱围堰结构

钢吊箱围堰除作为承台施工的临时防水结构，还将作为承台施工的侧模板，更重要的是作为承台混凝土浇注时的承托结构，而且壁板将作为永久防撞结构［1］。钢吊箱围堰的主体结构主要由底板及底龙骨、侧板、吊杆系统组成。其中吊杆系统共设38个钢护筒悬挂支点，周圈24根钢护筒采用“十字形”吊挂结构，其余14根钢护筒采用“一字形”的吊挂结构，吊杆采用直径32mm精轧螺纹钢筋，其下端与底板龙骨上的吊点相连，上端锚固在护筒顶分配梁上。

钢吊箱围堰具体结构见图1。

图1 北主墩钢吊箱围堰整体布置图 （单位：mm）

3 钢吊箱围堰加工与制造

根据总拼现场的起吊能力及方便运输，2个圆形段在平面上各划分成16个节段，系梁段划分成6个节段。分块加工后下河转运至墩位处，采用先底龙骨、然后底板、最后侧板对称拼装的施工方法，由150t和50t浮吊在墩位旁浮式拼装平台上进行焊接拼装。施工过程中确保焊缝质量，不透水。

钢吊箱围堰拼装、吊装作业时间在七、八月，现场施工受洪水及大风影响较大。浮式拼装平台锚锭系统经计算能够满足防洪防台的要求，保证施工过程中的安全性和稳定性。

4 钢吊箱围堰安装

4.1 吊装设备的选型

吊装设备的选择要符合钢吊箱围堰吊重、吊高以及吊幅的要求。钢吊箱围堰起吊高度不小于43.9m（起吊时施工水位为＋5.00m，钻孔桩钢平台顶标高＋9.00m），则钢吊箱围堰从水面起吊的最小起吊高度H＝9.00－5.00＋2.00（安全距离）＋13.0＋吊索的高度；吊装角度按照60°计算，则吊索的高度为14.35×tan 60°＝24.9m。）；吊幅不小于17.1m（吊箱宽30.2m，考虑2m富余量）；吊重不小于1 430t（钢吊箱围堰吊装重量约1 300t，附加1.1的动载系数）。

综合以上3个因素，选定“镇航工818”1 200 t和“苏航工858”1 000t浮吊进行钢吊箱围堰吊装。2艘浮吊主要参数见表2，吊装时扒杆仰角角度为60°时，吊重、吊高、吊幅均满足施工要求。

表2 扒杆仰角60°时2艘浮吊主要参数

4.2 吊点的位置

每个圆端钢吊箱围堰侧板内设置8个共16个整体起吊吊点，吊点位置在侧板隔仓板处［2］。吊点结构布置见图2。

图2 钢吊箱围堰吊点结构布置图（单位：mm）

4.3 钢丝绳及卸扣选取

钢吊箱围堰重1 300t，经计算分析，选用8根58m长的直径120mm钢丝绳（安全系数取5时，［S］＝205t＞P＝133t）；每个吊点承受重量（16个吊点）为81.25t，考虑安全系数以及钢丝绳的方向和角度每个吊点选用150t的卸扣。

4.4 安装前的准备工作

4.4.1 钢吊箱围堰内壁上安装通道

吊装前在单个圆端钢吊箱围堰顶安装4组（2片为1组）横向通道。钢护筒顶口的“一字”扁担和“十字”扁担利用手拉葫芦和钢丝绳吊挂在型钢通道下面，同时穿设好螺纹钢筋吊杆，且保持垂直。

4.4.2 钻孔平台拆除、支承钢护筒修正及清基

拆除钻孔平台，利用浮吊和震动锤拔除围堰范围内的平台支承桩。对支承钢护筒顶面进行修正，并清除影响围堰下放的障碍物。桩位中心区域采取射水吸泥的方法进行清淤，外侧采用抓泥船进行抓挖清淤。

4.4.3 起吊系统检查

检查各工器具完好情况，检查需吊装构件吊点以及外貌有无受损情况，测量作业区域水深以及流速情况。调整全船的锚位慢慢松钩直至达到吊装要求。

4.4.4 其他工作

根据下沉所需注水量备足注水设备，包括水泵、泵管、电源及电缆线等，摆放于双壁顶部，并可靠栓挂。

4.5 钢吊箱围堰吊装

4.5.1 浮吊抛锚就位

钢吊箱围堰吊装采用镇航工1 200t和苏航工1 000t浮吊进行抬吊作业。为保证2台浮吊纵横移同步，将2艘浮吊进行捆绑。浮吊抛锚就位于北塔墩平台航道侧，浮吊进场抛锚布置见图3。

图3 浮吊进场抛锚布置图

4.5.2 钢吊箱围堰及平板驳船就位

涨潮时，拖船栓挂钢吊箱围堰拼装平板驳船，浮拖钢吊箱围堰及驳船至墩位南侧的桥轴线上，将驳船拉缆系于先前插打的平台支撑桩上。

4.5.3 试吊（吨位递加，浮吊刻度盘读数控制）

由于钢吊箱围堰重达1 300t，为确保整体吊装安全，钢吊箱围堰在吊装前，均要按正常程序进行试吊。将浮吊移位于钢吊箱围堰正上方，落钩，挂好钢丝绳后，徐徐收紧，缓慢起钩，严格控制钢丝绳收紧速度，两台浮吊起吊速度一致，保证钢吊箱围堰不倾斜。钢吊箱围堰底龙骨脱离平板驳船20cm时，暂停起钩，稳住吊箱15min，对吊船进行静载试吊，试吊过程中对钢吊箱围堰的吊挂系统、吊船的锚缆系统、卷扬机的工作情况、钢吊箱围堰的吊点、内支撑、底板的变形情况、内支撑与壁板的连接情况进行检查确认，确认一切完好后再继续进行起吊。

4.5.4 起吊、护筒对位

浮吊继续缓慢起钩，当钢吊箱围堰高出平板驳船水手房后，停止起吊。6条平板驳船向下游退出吊装区域。浮吊收缆前移至承台正上方，2台浮吊松钩，待底龙骨距离护筒顶口约30cm后暂停，使底板开孔大致与护筒对应。检查封堵环板的搁置和摆放情况，防止其随钢吊箱围堰底板穿入护筒。由指挥员参照底板开孔和护筒位置，指挥2艘浮吊缓慢落钩同步下放，及时观测护筒与底板间隙情况，微调钢吊箱围堰平面位置，使钢吊箱围堰底板的孔口全部穿入护筒。

4.5.5 下沉

当钢吊箱围堰底板套入护筒后，靠吊箱自重继续下放，至围堰底部连通管（标高为－1.2m，离底板高度为3.8m）与水面齐平，停止下落，再次做全面检查。无异常后，继续下沉围堰，围堰在自重情况下的自浮入水深度为4.85m，施工时水位为＋5.0m，则底板标高在未注水时可达到＋0.15m，吊箱尚需注水下沉5.15m，理论计算双壁内注水高度为5.2m时即吊箱底板达到－5.0m标高，此时精轧螺纹钢筋吊杆不受力。

钢吊箱围堰下沉至设计标高后，检查围堰平面位置，通过焊接在围堰顶端内壁上的拉环，利用护筒内设置的20t手拉葫芦调整围堰平面位置。仔细测量监控围堰平面位置和高程。

4.5.6 定位

钢吊箱围堰平面位置和标高符合要求后将所有精轧螺纹钢筋吊杆拧紧，共计248根，并将所有扁担梁与护筒内圈中的牛腿进行焊接，此时所有手拉葫芦均不能松掉。为防止潮水上涨时吊箱浮力增大，定位完成后向隔仓内注水至＋2.0m，使得精轧螺纹钢筋处于受拉状态，确保安全。当潮水下落至低位潮时，在上下游各3个周圈护筒外壁与钢吊箱围堰内壁板之间焊接支撑，支撑焊接完成后松掉所有手拉葫芦。定位后，浮吊摘钩，钢吊箱围堰吊装顺利完成。

5 结语

北塔墩大型钢吊箱围堰整体吊装施工，克服了钢吊箱围堰外形尺寸大，水文、气象条件复杂，航道交通频繁，现场高温、洪水期施工等困难，历时28h，最终安全、优质地完成了钢吊箱围堰吊装。施工中采用的浮体驳船组上整体拼装钢吊箱围堰、双浮吊整体抬吊等施工技术值得同类工程借鉴和参考。

［1］ 时天利，任回兴，贺茂生.苏通大桥深水双壁钢围堰设计与施工［J］.世界桥梁，2007（3）：28－31.

［2］ 程 晨.南京大胜关长江大桥主桥4号墩双壁钢吊箱围堰整体吊装设计与施工［J］.桥梁建设，2008（4）：20－23.