南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋主橋6號(hào)墩圍堰下河及定位施工技術(shù)

永泰長(zhǎng)榮

墩位后采用了“錨碇系統(tǒng)+前定位船”的定位方案完成了鋼圍堰的水中精確定位。 該施工方法為橋梁深水基礎(chǔ)施工鋼圍堰制造、下河浮運(yùn)及錨碇定位提供了示范作用。

關(guān)鍵詞：雙壁鋼套箱圍堰；整體拼裝；U形浮箱；氣囊滑移入水；錨碇系統(tǒng)

Technology of Cofferdam Sinking and Fixing for No.6 Pier of

Nanjing Dashengguan Yangtze River Bridge

Abstract: 2 m high steel cofferdam with double wall pouringjacket without bottom was employed as water retaining struc-  ture and drilling platform for bearing platform construction of No.6 pier of Nanjing Dashengguan Yangtze River Bridge.  The14.5 m high bottom part of steel cofferdam was manufactured separately at the factory and assembled together at the  river bank.U shape steel buoyancy tank was set at the bottom of the cofferdam as bearing structure between air hags and cofferdam.The  air  bags  were  arranged  parallel  at  both  sides  of  buoyancy  tank  and  slid  into  river  slowly  with  the  self weight of the cofferdam under control of rear traction force.The location by   "anchor system plus prelocalization boat"se-  cured  the  accurate  position  of the  cofferdam  in  water  afer  it  had  been  floated  to  the  pier.This  construction  method  has provided  an  example  for  the  manufacture,floating   transportation   and  anchoring  of  steel  cofferdam  in  construction  of bridge deep water foundation.

Key    words:steel  cofferdam  with  double  wall  pouring  jacket;integral  assembly;U  shape  buoyancy  tank;air  bag  sliding into   water;anchor   system

1 工程簡(jiǎn)介

1.1  主墩結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

新建南京樞紐大勝關(guān)長(zhǎng)江鐵路大橋工程位于既有 南京長(zhǎng)江大橋上游約20 km、已建成的南京長(zhǎng)江三橋 1.55 km 的大勝關(guān)橋位。其中主橋?yàn)?108+192+2×336+192+108)m     連續(xù)鋼桁拱橋，是京滬高速鐵路、 滬漢蓉鐵路和南京市地鐵共計(jì)六線鐵路跨越長(zhǎng)江的  通道。

大橋主橋6號(hào)主墩采用46根直徑為2 .8 m 的 鉆 孔樁基礎(chǔ)，鉆孔樁按縱向5排、橫向10排行列式布置。 樁底標(biāo)高- 120.0m, 樁頂標(biāo)高- 13.0 m, 樁長(zhǎng)107 m;    鋼護(hù)筒直徑為3.2 m, 護(hù)簡(jiǎn)底標(biāo)高-43 .0m, 護(hù)筒頂標(biāo)  高為+10 . 0m, 鋼護(hù)筒總長(zhǎng)為53 m; 圓端形高樁承臺(tái) 平面尺寸為34 m×76m,     底面標(biāo)高- 13.0 m, 頂 面 標(biāo)高-7.0 m;墩座厚4.0 m。6號(hào)墩鋼套箱圍堰長(zhǎng)80.2m, 寬38.2m, 高27m,  雙壁間距為2 m。底節(jié)鋼圍堰高14 . 5 m,  重 約 2000 t,鋼圍堰結(jié)構(gòu)總圖如圖1所示。

1.2 水文條件

大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋橋址河段處于感潮區(qū)內(nèi)，潮汐為  不正規(guī)半日潮，潮差較小，水流受上游徑流控制基本為  單向流。河床演變即造床作用主要受上游徑流控制，

平均漲潮時(shí)間約3.9h, 平均落潮時(shí)間約8.5 h; 最高潮 位+8.31 m, 最低潮位-0.37 m, 汛期最大潮差 1.27m, 枯水期最大潮差1.56m。

長(zhǎng)江流域以雨洪徑流為主，每年5～10月為汛期， 11月～翌年4月為枯水期，1月或2月水位最低，設(shè)計(jì) 洪水時(shí)主流表面最大流速為2.28 m/s。6 號(hào)墩位于長(zhǎng) 江主河槽北側(cè)，河床面高程-8.91～-9.94 m, 施工常  水深約15 m。

(a)6號(hào)墩雙壁鋼套箱圍堰立面圖

1/2內(nèi)支架平面

(b)鋼圍堰井壁圖

圖1 鋼圍堰結(jié)構(gòu)總圖(單位：m)

2 6號(hào)墩基礎(chǔ)施工總體方案

6號(hào)墩基礎(chǔ)施工采用雙壁鋼套箱圍堰+無(wú)導(dǎo)向船  錨碇定位方案，壁厚2 m 的無(wú)底鋼套箱圍堰作為承臺(tái)  施工的擋水結(jié)構(gòu)，兼作為鉆孔樁施工平臺(tái)。套箱圍堰  分為底節(jié)(h=14.5m)      和頂節(jié)(h=12.5m)2       大節(jié)段。 底節(jié)圍堰在拼裝完成后整體滑移入水，浮拖至墩位處， 通過錨碇系統(tǒng)定位，插打16根定位鋼護(hù)筒，掛樁后形  成鉆孔平臺(tái)，進(jìn)行鉆孔樁施工。鉆孔樁施工完成后，大  型吊船水上接高圍堰，解除掛樁系統(tǒng)，圍堰下沉著床，

萬(wàn)方數(shù)據(jù)

通過吸泥、射水、壓重等措施下沉圍堰至設(shè)計(jì)標(biāo)高，封 底，圍堰內(nèi)抽水，施工承臺(tái)和墩身。

3 6號(hào)墩底節(jié)鋼套箱圍堰滑移下河及 浮運(yùn)

3.1 6號(hào)墩底節(jié)鋼圍堰入水方案

6號(hào)墩底節(jié)雙壁鋼圍堰在工廠分塊制造、長(zhǎng)江大 堤外灘地上拼裝后采用氣囊法整體滑移下河。底節(jié)鋼 套箱圍堰因其刃腳形狀和灘地條件等特點(diǎn)，不能直接 采用墊橡膠氣囊抄墊滑移下河，故采取在圍堰底部設(shè)置U 形浮箱，氣囊按要求排列在浮箱底部。浮箱在滑 移過程中作為圍堰和氣囊之間的承載梁，并在圍堰下 水過程中可為圍堰提供部分浮力。圍堰通過其自重分 力下滑，后方設(shè)置地錨及牽引系統(tǒng)以控制下滑速度，確 保鋼圍堰平穩(wěn)緩慢地滑人水中。

3.1.1  圍堰拼裝場(chǎng)地加固處理

為便于鋼圍堰能夠在自重的作用下順利滑移入 水，圍堰的拼裝場(chǎng)地設(shè)在長(zhǎng)江大堤外1:28坡度的灘地 上，拼裝前地基經(jīng)夯實(shí)處理，自拼裝場(chǎng)至水邊區(qū)段采取 鋪灑石灰土的辦法進(jìn)行地基加固處理，以滿足圍堰向 前滑移時(shí)氣囊對(duì)地基的壓力強(qiáng)度。

對(duì)圍堰滑道前端近水區(qū)的邊灘區(qū)域采取拋石擠淤 后吹填細(xì)沙，并使近水前沿形成一定水深的陡坎，確保 圍堰滑移到該處時(shí)后端不至被擱淺。

U形浮箱底用鋼支墩沿浮箱龍骨布設(shè)，鋼支墩在

滑移氣囊充氣完成后撤除。

3.1.2  圍堰入水處河床清理

圍堰滑移前，將圍堰拼裝區(qū)前沿水邊至水深7 m (圍堰自浮的吃水深度及浮箱的高度約6m) 的范圍內(nèi) 河床面障礙物清除掉，以保證圍堰全部入水后能與注 滿水的浮箱完全脫離并實(shí)現(xiàn)自浮的安全距離。

3.1.3  圍堰在后牽引力控制下滑移入水

在U 形浮箱兩側(cè)尾部設(shè)置牽引耳板、圍堰后方設(shè) 置控制滑移速度的牽引地籠及2臺(tái)10t 卷?yè)P(yáng)機(jī)和滑車 組成的牽引系統(tǒng)。將50只直徑為1.5 m 長(zhǎng) 6 m 充 氣 氣囊平行均布于浮箱的底部，并充氣至設(shè)計(jì)壓力后撤 除鋼支墩，完成圍堰下水前的準(zhǔn)備工作。

同步啟動(dòng)2臺(tái)牽引卷?yè)P(yáng)機(jī)，鋼圍堰(包括浮箱)在 后方牽引力控制下，依靠結(jié)構(gòu)的自重分力緩慢地順坡 向前滑移。在圍堰順坡向前滑移的過程中，應(yīng)將后方 空出的氣囊迅速轉(zhuǎn)移至前方指定位置進(jìn)行抄墊，防止 圍堰前端觸地?cái)R淺。鋼圍堰下水情景如圖2所示。