0 引言

　　近几年，我国的桥梁建设突飞猛进，涌现出很多跨海跨江特大桥，完善了交通基础设施的互联互通，使居民出行更便利、货物周转更快捷。深水桥墩基础施工常采用双壁钢围堰作为挡土、挡水的围护结构，钢围堰安装工艺主要包括3大类:“先桩后堰”“先堰后桩”“堰桩交叉”。苏通大桥主墩基础采用“先桩后堰”方案，双壁钢围堰设计为有底钢吊箱，围堰岸上拼装后通过船台滑道下水、浮运，采用1 300t浮吊整体安装就位^[1]。郑万高铁汉江大桥也采用“先桩后堰”方案，双壁钢围堰设计为无底钢套箱，利用桩基钻孔平台搭设首节围堰拼装平台，后续围堰利用6台连续液压千斤顶逐步下放入水^[2]。蒙华铁路洞庭湖大桥采用“先堰后桩”方案，直径50.5m双壁钢围堰采用气囊法下水，浮运就位后采用短锚辅助平面精确定位^[3]。新建珠江大桥也采用“先堰后桩”方案，首节钢围堰岸上拼装、下水悬浮，后续围堰水中浮拼，通过灌水或浇筑混凝土保持围堰稳定^[4]。南京大胜关大桥^[5]、武汉青山大桥^[6]则采用“堰桩交叉”方案，底节围堰岸上拼装，分别采用气囊法、斜船架滑道法下水，浮运就位后插打定位护筒搭设钻孔平台，桩基施工完成后围堰接高、吸泥下沉。

　　杨梅洲特大桥区域水深、河床覆盖层浅且主要是泥质粉砂岩，支架桩沉桩困难，“先堰后桩”方案较经济，即搭设堰顶平台作为桩基施工平台。同时，考虑周边岸阶坡度较大，不建议采用气囊法下水，创新性地提出利用驳船搭设围堰水上拼装浮平台，围堰下水就位后再采用水上悬浮拼装工艺。结果表明，该工艺施工速度快、就位精度高、安全系数有保证，可为类似工程提供参考与借鉴。

　　1 工程概况

　　杨梅洲特大桥位于湖南省湘潭市，是一座双塔双索面半漂浮体系斜拉桥，主跨658m是湘江上的最大跨度，索塔高度181m是湘潭市的最高建筑。杨梅洲特大桥全长2 129.04m，其中河西边跨210m，河东边跨240m，引桥采用55,30m预应力混凝土连续箱梁，两岸设置2座半苜蓿叶形互通立交(见图1)。此桥采用城市Ⅰ级主干道标准，设计速度60km/h，采用双向6车道设计，并设置非机动车道及人行道。

　　图1 杨梅洲特大桥总体设计(单位:m) 

　　2 设计参数

　　杨梅洲特大桥23号主墩承台总厚度8m(底标高17.000m，顶标高25.000m)，由上、下2部分组成，下部为直径36m圆柱，厚5m;上部为底部直径36m、顶部直径28m的圆台，厚3m。23号主墩承台施工水位31.2m，河床标高22.000～24.200m，土质为强风化泥质粉砂岩和中风化泥质粉砂岩，基槽开挖采用水下爆破方式，基槽底标高13.000m，对应水深约18.2m。

　　根据土质参数、承台尺寸及周围环境特点，围护结构采用双壁钢围堰，围堰内径38.4m，外径41.4m，高23m (底标高13.000m，顶标高36.000m)，总重1 180t，围堰竖向分为5节，每节分为24环块，如图2所示。

　　3 水上拼装工艺

　　3.1 水上拼装平台

　　在围堰基槽下游约250m岸侧搭设水上拼装平台。平台由4艘驳船组成，如图3所示，1,2号起重船为800t平板驳配备150t起吊设备，3,4号支垫船为600t平板驳。3,4号支垫船位于1,2号起重船之间，2艘支垫船之间搭设2处16.5m宽钢平台通道，起重船和支垫船之间采用缆绳软连接。

　　图2 双壁钢围堰  

　　图3 钢围堰水上拼装平台设计  

　　平台定位采取抛锚方式，上、下游方向各抛4组锚块，单个锚块自重30t，锚块离岸最近约3m。抛锚及平台拼装过程如下(见图4)。

　　1)岸侧1号起重船到达指定位置，抛自带海军锚初定位，将上游岸侧1,2号锚块及下游岸侧5,6号锚块的钢丝绳以交叉形与1号起重船的船尾及船头连接固定，收紧缆绳完成精确定位。

　　图4 平台锚块布设  

　　2)江侧2号起重船到达指定位置，抛自带海军锚初定位，将上游江侧3,4号锚块的钢丝绳以交叉形与2号起重船的船尾连接固定，将下游江侧7,8号锚块的钢丝绳以八字形与2号起重船的船头连接固定，收紧上游缆绳和8号锚缆，7号锚缆应根据支垫船的通行情况予以调整(如支垫船无法通行则暂时解缆)。

　　3) 3号支垫船到达平台拼装区域，与1号起重船采用缆绳进行软连接，根据1号起重船位置对3号支垫船进行精确定位。

　　4) 4号支垫船到达平台拼装区域，与2号起重船采用缆绳进行软连接，根据2号起重船位置对4号支垫船进行精确定位。

　　5)搭设3,4号支垫船之间的钢平台及1号起重船与岸侧地面的钢便桥，完成水上拼装平台施工。

　　3.2 首节钢围堰安装

　　首节钢围堰拼装时，3,4号支垫船分别完成8个标准块(1/3弧段)的安装定位，剩余8个标准块利用1,2号起重船上150t履带式起重机进行安装。并且岸侧1号和3号拼装平台与江侧2,4号拼装平台可同时吊装互不影响，块件分布如图5所示。

　　钢围堰合龙前，根据船只干舷高度，调节压载舱水位保证船上甲板在同一水平位置。经测算，3号支垫船比4号支垫船干舷高30cm，施工中对3号支垫船压水约252t。为实现精准合龙、避免碰撞，采用手拉葫芦调整3,4号支垫船间距。在组装好的块件上设置2层共4组5t手拉葫芦，并在3号支垫船的块件上、下游侧各设置2层内、外限位板，以保证分段合龙缝的直线度。钢围堰合龙后，复核钢围堰高差，在顶板焊接临时加固角钢、在焊缝位置焊接临时装配码板(间距40cm)以防错位。同时，立即安排工人焊接，24h连续施焊直至焊接完成(见图6)。

　　图5 首节钢围堰块件平面布置  

　　图6 钢围堰合龙限位板及手拉葫芦 

　　3.3 首节钢围堰下水

　　首节钢围堰焊接完成后，需对焊缝进行超声波检测和100%煤油试验，验收合格后进行首节钢围堰整体吊装下水。首节钢围堰含吊耳总重282.3t，采用500t起重船和4只80t吊耳。

　　首先，解开江侧2号起重船上4根锚缆(3,4,7,8号)，使2号起重船向上游开出，解开岸侧1号起重船6号锚缆，利用2号起重船取出6,7号锚块，用于后续二次抛锚。

　　然后，在距离4号支垫船3.5m位置，采用500t浮吊缓缓提起钢丝绳，使首节围堰离开拼装平台约10cm，观察围堰姿态，若姿态平稳则继续提升至100cm，此时3,4号支垫船向上游开出。支垫船退出后，利用500t起重船将围堰平稳地落入水中。

　　钢围堰下水后，采用100t起重船重新抛设锚块以稳定钢围堰位置，具体将6,7,9号(新增)锚块转运至围堰上游侧，通过钢丝绳与钢围堰预留30t拉马连接。同时，将3,4号锚缆与2号起重船船尾连接、8号锚缆与2号起重船船头连接，1,2号起重船船头钢丝绳连接，并且2号起重船抛设自带2×400kg海军锚，至此完成钢围堰的水中稳定(见图7)。

　　图7 锚块重新布设 

　　4 浮运就位方案

　　4.1 第2节钢围堰接高下沉

　　首节钢围堰下水后，开始向钢围堰隔舱内注水以保证适宜的接高高度。在此过程中，采用全站仪对钢围堰姿态进行三维监测，通过注水下沉和拼装接高交替作业确保围堰平衡。每节钢围堰分为24个环块，施工时1,2号起重船对称接高，先焊环板，再焊内壁，最后焊外壁。为保证施工安全，需预先搭设吊笼扶梯，分层搭设脚手板。待第2节钢围堰全部焊接完成，再通过隔舱注水调节钢围堰吃水深度至4.9m，为钢围堰整体浮运做准备。

　　4.2 首节和第2节钢围堰浮运

　　浮运前，根据钢围堰吃水深度、基槽处河床标高、施工水位及浪高，确定最终的浮运牵引路线。首节和第2节钢围堰总重490t，现场使用1艘800匹马力(588k W)拖轮和1艘500匹马力(367.5k W)拖轮进行钢围堰浮运，测量人员全程监控测量，按测定路线将钢围堰顶推向基槽位置并借助3组定位桩稳固就位。

　　4.3 第3～5节钢围堰接高下沉

　　第1,2节钢围堰就位后，采用起重船和履带式起重机进行钢围堰水上接高。拼装顺序和焊接工艺与第2节钢围堰基本一致。下沉时向隔舱内环向对称注水，为确保钢围堰下沉位置准确，利用3组已施打的定位桩加千斤顶进行调节，确保双壁钢围堰平面位置偏差满足要求。下沉至设计基坑底标高0.500m(13.500m)处，安排潜水员对钢围堰基坑着陆点进行探摸，确保基坑底部平整，保证钢围堰着陆的垂直度偏差满足要求。

　　5 效益分析

　　1)施工工效高，工期有保证采用上述方案，23号主墩基槽的爆破开挖与双壁钢围堰的水上拼装同步进行，缩短近2个月工期。23号主墩是杨梅洲特大桥的关键节点，该方案加快了整个大桥的建设速度。

　　2)钢围堰就位精度高，成本效益显著经实测，钢围堰着床后平面位置最大偏差只有10cm，效果远超预期。同时，经成本核算，与常规的船厂拼装气囊下水方案相比，该方案节省的材料、机械船舶、作业人员费用累计111.025万元。

　　3)钢围堰入水平稳，安全系数高钢围堰制作船厂其下水坡度较大，采用气囊法下水时，大直径钢围堰入水后重力矩大于浮力矩，江水易从钢围堰上口倒灌隔舱，导致钢围堰难以自浮平衡，安全风险极高。而采用水上拼装工艺，利用500t起重船整体吊装下水，钢围堰姿态平稳，安全系数有保证。

　　6 结语

　　杨梅洲特大桥23号主墩位于江中，此处覆盖层浅且多为泥质粉砂岩，故采用爆破开挖成槽。此外，区位施工水深18.2m，采用双壁钢围堰作为挡水围护结构。钢围堰外径41.4m、高23.0m，总重1 180t，因岸阶坡度较大，不具备气囊法下水条件，故创新性地提出利用平板船搭设水上浮式拼装平台，首节围堰拼装完成后，采用500t起重船整体吊装下水，然后在水中悬浮对称拼装钢围堰余下4节。该工艺工效高、成本低、就位精度高、安全系数有保证。