李志忠 陈龙涛
中交路桥建设有限公司
摘 要： 在海域大型桥梁基础施工中防撞钢套箱优点较为突出，越来越受到大家的青睐，其施工方法也多种多样。本研究以宁波舟山港主通道项目舟岱跨海大桥主通航孔桥的双层防撞钢套箱施工为背景，重点介绍了海域整体双层防撞钢套箱安装关键控制要点，通过对关键施工工序的把控，使得钢套箱安装能够安全、快速、简便完成，今后可在类似的项目上推广运用。
关键词： 双层防撞钢套箱;施工工序;工作原理;控制技术;
1 工程概况
宁波舟山港主通道项目舟岱跨海大桥主通航孔桥为三塔整幅钢箱梁斜拉桥，跨径布置:78+187+550+550+187+78m，设计7个墩均采用双层防撞套箱结构。其主墩承台均采用整体式六边形承台，外轮廓尺寸为51×32m(横向×纵向)，承台厚度为6.5m，承台顶标高为+6m，承台底标高-0.5m，封底混凝土厚2m。桥位处潮汐特征见表1。
主墩索塔承台内层防撞套箱总长约63m、总宽为40m，高度为9.6m，顺桥向两侧套箱宽度为4m，横桥向两侧套箱宽度为6m，中间设置变宽节段。为了施工及安装方便，套箱分为8个节段，节段间采用高强度螺栓连接。节段连接板板厚取20mm，平板橡胶厚度取4mm。钢套箱在船厂分节段加工，分节段与底桁架拼装成整体。内层钢套箱与底桁架设计总重为1450t，采用大型浮吊整体吊装钢套箱安装至墩位。
表1 桥位处潮汐特征表/m *载下**原图
主墩索塔承台外层防撞套箱总长约70.2m、总宽为47.2m，高度为10.4m，顺桥向及横桥向两侧套箱宽度为3.5m。船厂内进行与拼装后，拆除分块装船运输至现场，待承台混凝土强度达到100%，进行分块拼装，单块节段重量116.7t，总重1048t。
图1 双层防撞钢套箱平面布置图 *载下**原图
图2 内层防撞钢套箱+底板平面布置图/cm *载下**原图
2 双层防撞钢套箱工作原理
设计考虑在内层防撞钢套箱为主的防撞结构的基础上，设置外层防撞钢套箱，增强钢套箱的防撞能力，减少失控船舶撞击对承台结构的损坏。在设计船舶的撞力下，外层防撞钢套箱侧面橡胶护舷在吸收能量变形后，在外层钢套箱受到外力的基础上，内层钢套箱继续参与抵抗外力的作用，进一步降低船撞力，达到桥梁基础基础自身能够承受的外力为止，从而起到保护桥梁结构的目的。同时，外层钢套箱独立于内层钢套箱，在其损坏的情况下，可以在不影响内层防撞钢套箱的功能下，易于局部修复或更换。
图3 内层防撞钢套箱+底板立面布置图/mm *载下**原图
3 主要施工设备配置
(1)模块式液压平板车。场内配置6部模块式液压平板车，内层防撞箱拼装成整体使用模块车进行转运滚装上船。模块车每轴额定载荷36t，根据节段重量按25t每轴选择轴线进行转运。
(2)运输船。根据内层防撞钢套箱的重量、长度与宽度的要求，选择12000t，船长与船宽合适的无动力的大型驳船，外层防撞钢套箱分块运输选择2000t自航式货船运输。
(3)起重船。根据内层钢套箱重量、起重高度的要求，选择起吊能力2600吨的大型浮吊;外层防撞钢套箱分块吊装选择起吊能力600t自航式全回转浮吊。
(4)拖轮。现场配置拖轮2艘马力不小于3000HP，负责码头至现场非动力钢套箱运输驳船的拖带，码头及现场驳船的移位进点，以及现场的安全值守。
(5)锚艇。负责施工现场非动力大型运输驳船及大型浮吊的精确抛锚就位。
4 关键控制工序
4.1 内层防撞钢套箱出运前的施工工序
在桩基施工完成后平台拆除前，完成内层防撞钢套箱出运前的各项施工，具体施工工序如下:
(1)将已加工完成的内外层钢套箱节段块进行匹配预拼装，内层钢套箱各块段与底桁架连接成整体。
(2)在钢套箱拼装完成后，安装相关的施工辅助设施、钢套箱的里程及水尺标识，方便后续施工现场掌握内层防撞钢套箱平面位置与入水深度。
(3)全面检查钢套箱的加工质量，拆除外层钢套箱，根据已掌握的海域潮汐情况适时安排内层钢套箱整体发运。
4.2 内层钢套箱整体滚装上船运输
(1)受内层钢套箱拼装码头前沿位置的限制，大型浮吊不能在码头前沿抛锚就位，无法直接吊装钢套箱上船，经过综合的方案必选，采用模块式液压平板车运输内层防撞钢套箱滚装上船。
(2)根据码头所在位置，提前进点驻位驳船，系泊好驳船缆绳，掌握码头海域涨落潮情况，提前准备水泵，方便调整驳船浮态与码头的高差。
(3)检查模块式液压平板车胎压、液压系统、无线控制系统情况、清理运输线路上的杂物，确保运输内层钢套箱滚装上船的安全。
(4)多部模块式液压平板车驶入内层钢套箱底部，调整好各车的位置，顶升液压系统将内层防撞钢套箱托起，拆除内层防撞钢套箱底部支墩，使整个防撞钢套箱均匀落在模块式液压平板车。
(5)启动模块式液压平板车驶向运输驳船，及时调整驳船与码头前沿的高差，使驳船与码头前沿始终保持平整。内层防撞钢套箱整体上船后，对钢套箱进行加固，提高运输过程中钢套箱的整体稳定性。
(6)驳船出运前将运输路线报送海事部门完成审批，拖带过程中海事部门全程护航到达施工墩位处。
4.3 墩位处施工现场船舶驻位
浮吊、运输驳船到达墩位后，根据施工方案图示坐标精确抛锚就位浮吊、运输驳船，以满足浮吊的起吊要求。
4.4 内层防撞钢套箱整体起吊前准备
(1)在内层防撞钢套箱整体起吊前，对所有参与钢套箱安装人员进行安全技术交底，并将对讲机整调到统一频道，确认对讲机一切正常后，由吊装总指挥统一协调指挥。
(2)准备好内层防撞钢套箱反压材料、斜向施工步梯、切割设备、焊接设备、临时施工通道等，方便内层防撞钢套箱下放到位及时固定就位。
(3)各船舶精确就位后，将吊索具、浮吊吊钩、内层防撞钢套箱吊点分别连接，因吊索具重量大，配置相应的全回转浮吊、2t葫芦辅助安装，打开内层防撞钢套箱的吊装销轴按要求连接吊绳，确保每根吊绳的位置安装正确，安装完成后技术部门对吊具、吊绳进行检查，确保吊具、吊绳按设计要求受力，保证吊装过程的安全。
4.5 内层防撞钢套箱整体下放工序控制
(1)试吊
通过调整浮吊锚缆将吊钩下放到钢套箱的正上方，使浮吊各钩上吊绳均匀受力，解除钢套箱的所有约束后开始起吊，按照每100t分级进行吊装，通过浮吊自有的测力系统进行称重，将起吊重量及时反馈给总指挥，相关人员按分工检查钢套箱吊具、吊绳、钢套箱内支撑变形、底部桁架变形情况，直至钢套箱完全脱离驳船。试吊检查完毕后，除吊装指挥人员外所有施工人员撤离运输驳船，回到各自位置进行瞭望，瞭望人员按照相关要求将各瞭望点情况反馈给吊装总指挥，由总指挥下达继续起吊指令。
(2)起吊移船
内层钢套箱完成起吊至一定高度后将运输驳船拖离，通过收浮吊放卷扬机锚绳移动浮吊，使内层防撞钢套箱移至钢护筒正上方垂直下放，在距离钢护筒顶面50cm左右时停止下放，将准备好的步梯起吊链接施工平台与钢套箱顶，现场指挥、测量、观察等人员通过步梯到达钢套箱顶部，测量、观察钢套箱平面位置偏差，观察人员将各自情况上报总指挥后，由总指挥判断、指挥浮吊船的移动。
(3)防撞钢套箱下放与测量控制
在内层防撞钢套箱下放至钢护筒顶口10cm左右时，现场所有观察人员按分工进入底桁架上观察钢护筒顶口位置偏差，将各自的情况上报给总指挥，由总指挥统一发令船舶移位。施工人员进入四周有导向装置的钢护筒，在钢护筒完全进入钢套箱底板后，测量人员对钢套箱的平面位置进行精确测量，将钢套箱的偏位上报总指挥，下令四周导向装置顶出辅助钢套箱缓慢下放。
在悬吊梁底距钢护筒顶5～10cm时停止下放，观察悬吊梁上下对位情况，如有较大偏差或卡住情况时应及时查明原因后再下放，确保悬吊系统能够落到钢护筒内的牛腿上。
(4)钢套箱限位固定
为保证悬吊系统能够在钢套箱内牛腿上受力均匀，在浮吊受力剩余40%时，开始用钢板抄垫悬吊梁与护筒内牛腿间的缝隙。钢套箱下放到位后测量人员再次复测、精调钢套箱平面位置，平面位置无误后将四周所有导向装置全部顶紧钢套箱内壁，确保内层钢套箱不受水平外力发生偏位。为防止钢套箱在潮水作用下晃动影响平面位置，将悬吊系统上所有的反压牛腿焊接到钢护筒外壁上，限位焊接人员按分工及时到达指定位置，根据任务分工及时完成单个钢护筒四周牛腿焊接。钢护筒四周牛腿焊接完成后，解除下放吊具吊点连接，内层钢套箱的全部重量由护筒上的牛腿受力。
4.6 内层防撞钢套箱封底及承台施工
内层防撞钢套箱下放安装完成后，潜水员水下清理钢套箱底部杂物，封堵钢套箱底板与钢护筒间的缝隙，封堵板安装完成后开始封底混凝土浇筑。封底混凝土强度达到要求后，先抽干内部海水提供干燥的施工环境，再割除钢护筒、凿除桩头到设计位置，进行承台钢筋绑扎及大体积混凝土浇筑。
4.7 外层防撞钢套箱分块拼装
外层钢套箱焊接完成后先与内层钢套箱预拼完成后再涂装，在承台混凝土设计强度达到100%后安装外层钢套箱，按内外层钢套箱预拼先后顺序开始安装。外层钢套箱由运输船分块运至施工现场，通过现场的600t浮吊吊装，与内层防撞钢套箱匹配通过销轴连接，外层钢套箱各块段间使用高强螺栓连接，根据现场潮水高低安装相应螺栓。
5 结语
通过内外层钢套箱整体组拼方式施工，单个千吨级内层防撞钢套箱起吊至安装完成历时6个小时，16天内安装3个主墩内层钢套箱，外层防撞钢套箱每天安装4个节段，实现了模块组合快速化施工，选择合理的施工工艺，施工过程中加强对各施工工序的控制，可大大提高海上施工效率，提高防撞钢套箱安装精度，有效的减少了海上作业时间，此项技术的成功实施，对以后类似的跨海大桥项目较大的参考价值。
参考文献
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