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内容提要：本文通过福建省沙县府前悬索桥拓宽改造工程江中主墩双壁钢围堰的施工实践，阐述了在闽江上游流域无覆盖层裸岩河床上双壁钢围堰施工技术的操作要点和质量控制要点，对整套施工技术进行了系统总结。
关键词：悬索桥主墩双壁钢围堰施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
沙县新建府前悬索桥工程为独塔双跨连续地锚式悬索桥，跨径组合为2x112m，桥梁全长264.18m，桥面全宽13m，主缆采用预制平行钢丝索股，加劲梁为空间钢桁架结构。江中主墩索塔总高度为37.09m，为由塔柱、横梁组成的格构式钢筋砼桥塔；索塔承台采用12.43×8.5×3m整体式矩形承台，承台顶面设置分离式塔座；索塔基础采用4根Φ2.0m钻孔嵌岩桩。
2.水文地质
新建府前悬索桥工程位于沙县城区旧索桥下游，跨越沙溪河道，沙溪为闽江三大支流之一，受每年湍急洪水冲刷作用，沙溪河床多为无覆盖层的裸岩河床。桥位处沙溪河水自SW向NE径流，河面宽度约218米，水深1.5-5m，水流日常流速约0.1m/s，流量约60-100m³/s，河面常水位高程约为103.1m；受桥位上游水电站发电影响，桥位处水位落差约为1.0-1.5m；沙溪河道汛期一般为每年的5～7月份，在此期间沙溪水流速度及水位变化均较大。
桥区地处丘陵区山间河谷地带，地形起伏较大，场地内岩土层结构较简单、岩性较单一，桥区范围无断裂破碎带通过。受水流冲刷影响，江中主墩处河床无覆盖层，为裸岩河床，主墩处河床地质岩层自上而下依次为：碎块状强风化粉砂岩、中风化粉砂岩。
3.双壁钢围堰施工技术
江中深水主墩采用双壁钢围堰施工技术进行索塔桩基和承台的施工。双壁钢围堰是封底混凝土、承台施工的围水结构，同时也是主墩基础钻孔桩施工的工作平台。
3.1双壁钢围堰构造设计
3.1.1设计原则
双壁钢围堰的设计本着受力条件好、稳定性强、方便施工、节约材料的原则进行设计。
3.1.2结构形式
3.1.2.1整体结构
根据江中主墩承台的形状和平面尺寸，确定主墩钢围堰采用长15.74m、宽12m的矩形双壁钢围堰结构。双壁钢围堰内外壁间距为0.75m，内壁与承台外侧面设1m宽工作面。
主墩双壁钢围堰结构主要由刃脚段、双壁加强段、堰内支撑及连接法兰等几部分组成。双壁钢围堰设计总高6.5m，共分为2个节段，第1节刃脚段高3m，第2节双壁加强段高为3.5 m ，堰顶高出施工常水位2m。刃脚底面宽0.2米，刃脚角度为58.6°。主墩双壁钢围堰单节共分为10个块段，内部共设置8个分舱。考虑吊装设备起重能力，块段设计重量控制在4t以内。双壁钢围堰各节段、块段间均采用法兰连接，连接螺栓采用10.9级M20高强螺栓。
3.1.2.2细部构造
双壁钢围堰为空间桁架结构。水平主桁架由[10槽钢、∠75×8角钢及∠63×6角钢等型钢焊制而成，其竖向分布间距为0.45-0.9m；竖向桁架由[10槽钢及∠63×6等边角钢焊制而成，横向分布间距为1.5m；内外壁面板加劲肋采用[8槽鋼，环向分布间距为0.375m。
双壁钢围堰块段面板及隔舱板均采用5mm厚钢板。为增强封底混凝土与钢围堰壁板的粘结力，在刃脚部分内壁钢板外侧加焊剪力筋，剪力筋采用Φ16钢筋制作，单根长度为0.2米，沿纵、横向分布间距均为0.3米。
双壁钢围堰节段、块段连接法兰均采用∠100×10mm角钢，法兰角钢与壁板满焊，法兰连接螺栓螺距为0.2m。法兰按编号统一下料加工，连接法兰冲孔时，应保证两对应螺栓孔位一致。法兰与壁板焊接时，采取可靠的防焊接变形措施，确保法兰平整度满足连接强度及钢围堰密闭性的需要。
为使双壁钢围堰整体稳定性在抽水工况下满足施工要求并保证堰内施工安全，在承台顶面以上1m处采用Φ325×10mm钢管设置一道堰内支撑结构，支撑钢管与围堰内壁板间设置工字钢枕梁，以分散壁板上局部压应力。
图1 主墩双壁钢围堰布置示意图
3.2双壁钢围堰加工
因工程位于沙县城区中心地带，施工场地极其有限，无法在场地内设置钢结构加工场，所以选择当地专业钢结构厂进行双壁钢围堰各块段的加工。双壁钢围堰按互换件和对号入座的办法制成块件，并在厂内进行节段预拼，经检验合格后汽运至施工现场，运输途中采取必要的装载、加固措施，避免各块段在运输过程中出现变形。
3.2.1材料选择
钢板选用优质Q235钢，角钢及槽钢采用A3钢。
3.2.2焊缝要求
壁板与主桁架之间及壁板与加劲肋间采用双面间断焊，焊缝最大间隔30cm。外壁板焊缝总长不小于缝隙总长的三分之一，内壁板焊缝总长不小于缝隙总长的二分之一。主桁架的主要受力杆件接长焊缝要对齐饱满,腹杆与主桁架间采用双面焊，所有腹杆两端采用两侧角焊缝，焊脚尺寸不得小于焊件厚度，焊接杆件均进行结构校正。壁板拼接采用坡口焊接方式，并进行渗油检验，合格后再进行半成品组装。
3.2.3块段吊点
为满足双壁钢围堰块段吊装与拼装需要，各块段上均设置两个吊点。吊点设置在各块段顶层水平桁架的腹杆上，相应腹杆采用双拼[10槽钢进行加强，并与水平桁架的弦杆焊接牢靠。
3.3双壁钢围堰施工
3.3.1拼装顺序
双壁钢围堰拼装顺序为：先刃脚段后加强段；各节段钢围堰块段拼装时，应先拼南、北侧（长边方向）块段，再拼上、下游（短边方向）块段。块段拼装时，应做到两侧对称、均衡拼装，严格控制悬挂支架两侧不平衡荷载，确保节段拼装阶段的施工安全。
3.3.2 块段、节段连接
双壁钢围堰各块段间采用竖向法兰连接，各节段间采用水平法兰连接，连接螺栓采用10.9级M20高强螺栓,法兰间铺设PN-300型止水条，止水条规格为6×100mm。
为保证法兰连接的安全可靠性及防止双壁钢围堰下沉后法兰处渗水，法兰连接螺栓均采用加力扳手施拧至设计紧固力，同时要求止水条在相邻块段上的搭接长度不小于0.3m。
3.3.3刃脚段拼装下沉
双壁钢围堰刃脚段拼装采用支架悬挂拼装法：即先在墩位处采用钢管桩与工字钢梁搭设大型承重支架，再利用倒链将双壁钢围堰各块段悬挂在设计位置，然后采用高强螺栓进行块段连接，在刃脚段各块段拼装成整体后，通过倒链下放至水中至首节段为自浮状态。
3.3.3.1悬拼支架设计与施工
a.构造设计
为满足双壁钢围堰拼装下沉的需要，在江中主墩处搭设双壁钢围堰悬挂拼装支架。悬拼支架主要由钢管立柱、横桥向承重梁、顺桥向承重梁、悬挂横梁及提升倒链等几个部分组成。
悬拼支架钢管立柱采用Φ406×10mm钢管，钢管立柱间采用[14剪刀撑拉结，以保证钢管立柱的整体稳定性；顺桥向承重梁采用I32a工字钢梁，横桥向承重梁采用I25a工字钢梁，悬挂横梁采用I25a工字钢梁。
图2 双壁钢围堰刃脚段悬拼支架构造图
b、搭设
悬拼支架各构件均采用停放在钢便桥上的50t履带吊进行搭设。支架钢管桩采用60t液压振动锤在设计桩位施打下沉就位，钢管桩底部进入河床强风化粉砂岩贯入度按1m进行控制；钢管桩顶部与纵向承重梁及各承重梁连接部分均应焊接牢靠，剪刀撑与钢管立柱间全部采用双面焊缝连接，以使悬拼支架的整体性满足吊装作业受力要求，从而保证双壁钢围堰刃脚段拼装施工安全。
关键词：悬索桥主墩双壁钢围堰施工技术
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1.工程概况
沙县新建府前悬索桥工程为独塔双跨连续地锚式悬索桥，跨径组合为2x112m，桥梁全长264.18m，桥面全宽13m，主缆采用预制平行钢丝索股，加劲梁为空间钢桁架结构。江中主墩索塔总高度为37.09m，为由塔柱、横梁组成的格构式钢筋砼桥塔；索塔承台采用12.43×8.5×3m整体式矩形承台，承台顶面设置分离式塔座；索塔基础采用4根Φ2.0m钻孔嵌岩桩。
2.水文地质
新建府前悬索桥工程位于沙县城区旧索桥下游，跨越沙溪河道，沙溪为闽江三大支流之一，受每年湍急洪水冲刷作用，沙溪河床多为无覆盖层的裸岩河床。桥位处沙溪河水自SW向NE径流，河面宽度约218米，水深1.5-5m，水流日常流速约0.1m/s，流量约60-100m³/s，河面常水位高程约为103.1m；受桥位上游水电站发电影响，桥位处水位落差约为1.0-1.5m；沙溪河道汛期一般为每年的5～7月份，在此期间沙溪水流速度及水位变化均较大。
桥区地处丘陵区山间河谷地带，地形起伏较大，场地内岩土层结构较简单、岩性较单一，桥区范围无断裂破碎带通过。受水流冲刷影响，江中主墩处河床无覆盖层，为裸岩河床，主墩处河床地质岩层自上而下依次为：碎块状强风化粉砂岩、中风化粉砂岩。
3.双壁钢围堰施工技术
江中深水主墩采用双壁钢围堰施工技术进行索塔桩基和承台的施工。双壁钢围堰是封底混凝土、承台施工的围水结构，同时也是主墩基础钻孔桩施工的工作平台。
3.1双壁钢围堰构造设计
3.1.1设计原则
双壁钢围堰的设计本着受力条件好、稳定性强、方便施工、节约材料的原则进行设计。
3.1.2结构形式
3.1.2.1整体结构
根据江中主墩承台的形状和平面尺寸，确定主墩钢围堰采用长15.74m、宽12m的矩形双壁钢围堰结构。双壁钢围堰内外壁间距为0.75m，内壁与承台外侧面设1m宽工作面。
主墩双壁钢围堰结构主要由刃脚段、双壁加强段、堰内支撑及连接法兰等几部分组成。双壁钢围堰设计总高6.5m，共分为2个节段，第1节刃脚段高3m，第2节双壁加强段高为3.5 m ，堰顶高出施工常水位2m。刃脚底面宽0.2米，刃脚角度为58.6°。主墩双壁钢围堰单节共分为10个块段，内部共设置8个分舱。考虑吊装设备起重能力，块段设计重量控制在4t以内。双壁钢围堰各节段、块段间均采用法兰连接，连接螺栓采用10.9级M20高强螺栓。
3.1.2.2细部构造
双壁钢围堰为空间桁架结构。水平主桁架由[10槽钢、∠75×8角钢及∠63×6角钢等型钢焊制而成，其竖向分布间距为0.45-0.9m；竖向桁架由[10槽钢及∠63×6等边角钢焊制而成，横向分布间距为1.5m；内外壁面板加劲肋采用[8槽鋼，环向分布间距为0.375m。
双壁钢围堰块段面板及隔舱板均采用5mm厚钢板。为增强封底混凝土与钢围堰壁板的粘结力，在刃脚部分内壁钢板外侧加焊剪力筋，剪力筋采用Φ16钢筋制作，单根长度为0.2米，沿纵、横向分布间距均为0.3米。
双壁钢围堰节段、块段连接法兰均采用∠100×10mm角钢，法兰角钢与壁板满焊，法兰连接螺栓螺距为0.2m。法兰按编号统一下料加工，连接法兰冲孔时，应保证两对应螺栓孔位一致。法兰与壁板焊接时，采取可靠的防焊接变形措施，确保法兰平整度满足连接强度及钢围堰密闭性的需要。
为使双壁钢围堰整体稳定性在抽水工况下满足施工要求并保证堰内施工安全，在承台顶面以上1m处采用Φ325×10mm钢管设置一道堰内支撑结构，支撑钢管与围堰内壁板间设置工字钢枕梁，以分散壁板上局部压应力。
图1 主墩双壁钢围堰布置示意图
3.2双壁钢围堰加工
因工程位于沙县城区中心地带，施工场地极其有限，无法在场地内设置钢结构加工场，所以选择当地专业钢结构厂进行双壁钢围堰各块段的加工。双壁钢围堰按互换件和对号入座的办法制成块件，并在厂内进行节段预拼，经检验合格后汽运至施工现场，运输途中采取必要的装载、加固措施，避免各块段在运输过程中出现变形。
3.2.1材料选择
钢板选用优质Q235钢，角钢及槽钢采用A3钢。
3.2.2焊缝要求
壁板与主桁架之间及壁板与加劲肋间采用双面间断焊，焊缝最大间隔30cm。外壁板焊缝总长不小于缝隙总长的三分之一，内壁板焊缝总长不小于缝隙总长的二分之一。主桁架的主要受力杆件接长焊缝要对齐饱满,腹杆与主桁架间采用双面焊，所有腹杆两端采用两侧角焊缝，焊脚尺寸不得小于焊件厚度，焊接杆件均进行结构校正。壁板拼接采用坡口焊接方式，并进行渗油检验，合格后再进行半成品组装。
3.2.3块段吊点
为满足双壁钢围堰块段吊装与拼装需要，各块段上均设置两个吊点。吊点设置在各块段顶层水平桁架的腹杆上，相应腹杆采用双拼[10槽钢进行加强，并与水平桁架的弦杆焊接牢靠。
3.3双壁钢围堰施工
3.3.1拼装顺序
双壁钢围堰拼装顺序为：先刃脚段后加强段；各节段钢围堰块段拼装时，应先拼南、北侧（长边方向）块段，再拼上、下游（短边方向）块段。块段拼装时，应做到两侧对称、均衡拼装，严格控制悬挂支架两侧不平衡荷载，确保节段拼装阶段的施工安全。
3.3.2 块段、节段连接
双壁钢围堰各块段间采用竖向法兰连接，各节段间采用水平法兰连接，连接螺栓采用10.9级M20高强螺栓,法兰间铺设PN-300型止水条，止水条规格为6×100mm。
为保证法兰连接的安全可靠性及防止双壁钢围堰下沉后法兰处渗水，法兰连接螺栓均采用加力扳手施拧至设计紧固力，同时要求止水条在相邻块段上的搭接长度不小于0.3m。
3.3.3刃脚段拼装下沉
双壁钢围堰刃脚段拼装采用支架悬挂拼装法：即先在墩位处采用钢管桩与工字钢梁搭设大型承重支架，再利用倒链将双壁钢围堰各块段悬挂在设计位置，然后采用高强螺栓进行块段连接，在刃脚段各块段拼装成整体后，通过倒链下放至水中至首节段为自浮状态。
3.3.3.1悬拼支架设计与施工
a.构造设计
为满足双壁钢围堰拼装下沉的需要，在江中主墩处搭设双壁钢围堰悬挂拼装支架。悬拼支架主要由钢管立柱、横桥向承重梁、顺桥向承重梁、悬挂横梁及提升倒链等几个部分组成。
悬拼支架钢管立柱采用Φ406×10mm钢管，钢管立柱间采用[14剪刀撑拉结，以保证钢管立柱的整体稳定性；顺桥向承重梁采用I32a工字钢梁，横桥向承重梁采用I25a工字钢梁，悬挂横梁采用I25a工字钢梁。
图2 双壁钢围堰刃脚段悬拼支架构造图
b、搭设
悬拼支架各构件均采用停放在钢便桥上的50t履带吊进行搭设。支架钢管桩采用60t液压振动锤在设计桩位施打下沉就位，钢管桩底部进入河床强风化粉砂岩贯入度按1m进行控制；钢管桩顶部与纵向承重梁及各承重梁连接部分均应焊接牢靠，剪刀撑与钢管立柱间全部采用双面焊缝连接，以使悬拼支架的整体性满足吊装作业受力要求，从而保证双壁钢围堰刃脚段拼装施工安全。