高潮 邹羽 陈竹 宋磊

【摘 要】本文主要介绍了南纪门长江轨道专用桥主塔基础哑铃型双壁钢围堰在长江上游地区进行整体浮运着床的关键技术，包括围堰的下水、浮运、下沉、着床、封底堵水等技术。

【关键词】长江上游倾斜岸；双壁钢围堰；整体浮运；下沉着床

1.桥塔围堰概况

南纪门长江大桥是重庆市轨道十号线跨江专用桥。全桥长1215.78m，主桥采用五跨高低塔双索面钢箱叠合梁斜拉桥，跨径布置为（34.5+180.5+480+215.5+94.5）m。主塔位于长江主航道两侧倾斜段坡岸，采用钻孔桩基础，承台为哑铃型结构。基础施工时采用围堰隔水，钢围堰设计为哑铃型双壁刚套箱结构，双壁间宽度为2m，围堰总高度为23.59m。围堰分底层和顶层2层，底层高约17.55m，重682.8吨，顶层节高6.04m，重228.8吨。其中，底层每层环向分为10块，场内完成制作组拼，浮运至现场，顶层为单壁围堰根据现场实际水位情况接高。

2 围堰下水

围堰在船台的托架平台上组拼完、密性试验合格后，即可整体下水，其下水位置位于东风船厂，下水方式采用斜船架下水。

2.1 围堰横移

围堰组拼交验完毕后，即可将围堰随托架平台一起横移至斜船架上，根据围堰外形尺寸，斜船架布置4台（单台承载力480t）并布置18台125t船台小车，用于垫起运输。

2.2 围堰下水

第一步：围堰随托架平台一起横移至斜船架后，将围堰中心线与斜船架中心线基本重合，船台小车缓慢卸压，船台小车油顶逐步下沉，最终使围堰随托架平台下落至斜船架上。经检查无误后，斜船架开始下放入水，至围堰全部入水后停止，将系固钢丝绳拴好，如下图所示：

3 围堰浮运

围堰浮运整体采用顶推方式，通过在围堰后方设置一艘拖轮，总功率2280KW，并在围堰左侧捆绑一艘1000T级的甲板驳作为辅助船舶。同时，在1000T级甲板驳船艏布置两口5吨的锚头，作为在航行过程中临时定位系统，防止意外，作为应急抛锚使用。

1）浮运所需的动力计算

P拖=FV/1000

F——船组航行的总阻力，F=F水+F风

V——航行速度，以1.5m/s计算

船上的水流作用力F水=V2（fA1+φA2）r/g×10-2通过公式计算F水=5.71kN=0.57t

船组风作用力F风=ξ2A3P通过公式计算F风=10.6t

导向船组航行总阻力F=0.57+10.6=11.17t

拖轮拖曳能力P拖=FV/1000=11.17×104×1.5/1000=167kw

换算成拖轮蒸汽指示功率

P蒸=P拖/nnwnznm=167/0.5×0.96×0.94×0.8=462kw=629马力

2）围堰浮运所需拖轮计算

F风=ξ2A2P通过公式计算F风=17.34t

F水=KAV2/2通过公式计算F水=90.6kN=9.06t

围堰总阻力F=F风+F水=17.34+9.06=26.4t

拖轮指示功率：P=FV/1000/nnwnznm=26.4×104×1/1000/0.5×0.96×0.94×0.8=731.4kw≈994.3马力

3）拖轮选型

综上，P=629+994.3=1623.3马力，采用“长江一号打捞船”，功率2200kw，约合3000马力，符合要求。

整个浮运船队尺寸为：总长116.81米，总宽35.9米，船队最大吃水4 米，水面以上最大高度13.55 米。

为使船队航行中阻力最小，尽量收紧所有系缆，保证船队硬度。驾驶台在行驶过程中要求不被遮挡，有良好的视线。过缆过程中，应一头放松，另一头拉直，最好平放于舱面拖走，避免发生扭结，钢缆不能落入水中。

拖轮船尾的操纵缆，未绞出水面前不应动车，以防缆绳绞缠车叶。系结钢缆连接缆、交叉缆和操纵缆时，为保证直、紧、密，宜用舵将前后船用5—10度偏转，并系好一舷的缆绳后，再用反舵将两船取直并绞紧另一舷的纜绳。连接缆或操纵缆，如在系结时未十分受力，则应在航行中利用转向的机会绞紧（左转绞舷的缆，右转绞左舷缆），在绞缆时最好用慢车，并严禁骤然急剧转舵，以防断缆。

4 锚碇系统

为了克服水流阻力和风阻力，使钢围堰精确定位和顺利下沉，南纪门桥配置了一套锚碇系统。锚碇系统由主锚、边锚、尾锚及前拉缆、混凝土锚块等组成。

锚的拋设应在江面风平浪静，能见度好的气候条件下进行，采用拖轮曳带抛锚船作业，由测量人员交汇出锚位，抛锚船在锚位处用甩梢法将锚抛到指定的位置。

导向船组及围堰浮运到墩位处，过缆、锚碇好导向船组，抛设剩余边锚及尾锚；调整收紧各锚绳、拉缆，使锚碇系统处于稳定状态。锚绳、锚链、绳卡、卡环、八挂头等材料必须满足设计要求，并进行有效连接，确保过程中对围堰进行有效调整，保证施工安全。

5 围堰下沉着床

5.1 就位

就位之前围堰基础应按要求进行水下爆破并清理基础，保证围堰就位标高准确和围堰着床后底面水平。围堰浮运采用拖轮和千夹驳配合运至桥位处，测量人员测量放样确定围堰下沉位置，并通过调整锚碇系统准确定位。

5.2 下沉

向围堰舱壁内对称灌水，采用4台每小时500m3/h 流量、扬程20.5m离心泵自江中抽水，在围堰舱壁内标注灌水高度线，每个隔舱布置一台水泵，同时启动均匀注水，注水时应注意相邻隔舱水头差不得大于3.0m。在向舱壁内灌水时，应遵循对称加载的原则，以防围堰倾斜，围堰灌水下沉时放松拉缆同步进行，灌水速度不宜过快。

注水下沉至围堰底距河床面0.5m处后，停止下沉。准备进行围堰的精确定位。

5.3 着床

当围堰下沉距离爆破后河床顶约100 ㎝左右时，采用空气吸泥机清理基底，以保证围堰能够落在河床上，空气吸泥机管径为D=300㎜，潜水员进行水下基底检查并将基础上的杂物打捞干净。

围堰下沉距设计标高0.5m时进行围堰精确定位，平面调整通过锚锭系统进行，垂直度通过调平桩调整。围堰着床调整应严格安装测量数据经综合分析后通过锚碇系统进行调整，保证单次调整的有效性。

当围堰底部距离河床顶部约10 ㎝时，调整围堰竖直度，经检查后继续灌水下沉围堰保证围堰着床的竖直度。

围堰着床后再次检查围堰平面位置和竖直度，如果不满足要求，在围堰舱壁内对称抽水，令围堰上浮10 ㎝左右，潜水员水下垫钢板调平，再次令围堰灌水下沉就位并检查围堰，直到满足设计要求。

5.4 刃脚处理

围堰着床完成后，在围堰外侧四周抛填碎石及块石进行防护，同时为增加围堰自重及围堰刃脚刚度，围堰壁舱自刃脚以上8m 段全部浇筑C30 水下混凝土。

6 封底堵水

围堰封底混凝土采用C30，为防止渗漏，加强围堰、桩基、封底混凝土的整体性，在首节围堰内壁、桩基护筒外侧焊接剪力键（环形钢板带）。

6.1 基底清理及封堵

当围堰安装就位后，立即对围堰刃角外侧3米高度范围进行抛石防护，然后进行封底平台安装。待施工平台形成后，开始基底清理。清基工作主要是为了避免水下封底混凝土与岩面结合出现泥砂夹层，防止钻岩时产生漏砂现象，同时找平基底，保证封底混凝土的有效厚度，基底清理采用空气吸泥机，吸泥机管径为D=300㎜。考虑到本项目围堰开挖底部均为岩层，施工时主要须将基底淤积土及进行清理。

基底封堵采用砂袋沿围堰内壁四周进行。清基时，须注意保持围堰内外水位一致，采用水泵补水，防止翻砂影响清基效果。采用高压射水、吸泥的办法进行，最后由潜水员检查刃脚外露和岩面情况，采用逐段检查、验收的办法进行，确保清基质量。

6.2 分区封底

在基底清理和钻孔钢护筒安装完成后，即可进行围堰内水下混凝土封底。桥塔钢围堰封底混凝土厚度为3米，均分为2个舱进行分区封底，一次浇筑成型。封底混凝土采用多导管法水下混凝土封底。封底混凝土灌注顺序为：先底后高，先中间后周围，分隔舱进行。每个隔舱水下混凝土浇筑时，应遵循先下游侧后上游侧。在各导管的拔球过程中，对各导管的混凝土供应应跳跃式进行，确保在混凝土初凝时间内进行下一次浇筑，以免单根导管长时间得不到混凝土供应，导致堵管。

7 锚碇解除

当封底混凝土强度达到设计强度的90%时就可以进行钢围堰内的抽水工作。派潜水工封闭钢围堰壁体上的连通器。开始抽水过程中观测钢围堰状况是否正常，注意重点观察围堰壁体及钢管支撑的变形情况。继续抽水至封底混凝土顶面，抽水结束。清除围堰封底混凝土上淤泥、杂物，解除锚碇系统，转入承台施工。

8 结束语

南纪门长江轨道专用桥哑铃型双壁钢围堰下水、浮运、定位、下沉、精确就位的成功实施，有利保障了后续基础施工的顺利进行，施工前借鉴了国内外大桥的施工经验，通过对围堰的浮运和锚锭系统反复研究、计算及比较，采用了上述施工技术，实现了大型双壁钢围堰浮运及就位，为今后此类地理环境的围堰的施工提供了借鉴与参考。

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（作者单位：重庆市轨道交通（集团）有限公司）