悬索桥锚碇沉箱基础施工方案
悬索桥锚碇沉箱基础施工方案 摘要:以大连南部滨海大道工程锚碇沉箱基础施工为依据，阐述海上悬索桥锚碇 沉箱基础施工的主要施工工艺，为海上悬索桥锚碇基础选型及施工提供新的思路。关键词:海上;悬索桥;锚碇沉箱基础;施工方案 1工程简介 大连南部滨海大道东起金沙滩东侧的金银山，向西跨越星海湾，在高新园 区填海区登陆，全长约10．36km。在经过星海广场时，线路垂直于广场中轴线， 并将主桥主跨中心设于广场轴线上。线路距离星海广场百年城雕1000m。主桥为 双塔三跨地锚式悬索桥，跨度布置为180+460+180=820m。桥塔采用“门”式框架 混凝土结构，塔高112．31m，由塔柱和上下横梁组成。锚碇采用重力式沉箱基 础，沉箱尺寸为69m×44m×17m，单个沉箱重约26000t，为国内最大沉箱基础。
锚碇基础大沉箱设计尺寸为69m×44m×17m，共150个舱格，其中底板厚1．0m， 外壁厚45cm，隔墙厚30cm，舱格尺寸为4．26m×4．04m，沉箱隔墙顶部下卧3． 0m，最外侧舱格维持设计高度。本工程共需预制大沉箱2个，单个沉箱混凝土方 量约10400m3，钢筋用量约1128．23t，重约26000t。锚碇沉箱底面尺寸为72．0m×47． 0m(包括沉箱趾)，基床顶面每边比沉箱底面尺寸超出3．0m，为78．0m×53．0m， 四周按1∶1坡比放坡至底面。根据设计要求，基床底部需开挖至强风化岩面，同 时基床厚度不得低于1．5m。东侧锚碇基床底标高施工中由设计及地勘单位根据 实际开挖土样共同确定，基床厚度超过10m;西侧锚碇基床按设计要求厚度为1． 5m，实际地质中局部区域存在溶洞及海沟，海沟处要求挖至强风化岩层，然后 用骨料填满。基床抛石变更为50～200mm骨料，沉箱安装后，采取升浆措施，以 消除基床沉降量。
2施工工艺 2．1基槽开挖。利用GPS基准站和GPS测量系统相对坐标系以及测量控制 软件，对挖泥施工进行总体测量控制。东、西锚碇基础基床沿桥梁纵桥向设置船 地建立网格，在每个船地再次进行纵横向分条形成小网格，小网格纵向为5m， 横向为2m，每个小网格就代表抓斗开口尺寸。把已经分好网格的全部挖泥区位 置图连同开挖设计轮廓线输入电脑，利用测量控制软件控制，用于挖泥施工。其 中西侧分五个船地进行施工，东侧分六个船地进行施工。挖泥船纵向上由南向北， 横向上由西向东依次对每个单位施工区域进行挖泥施工。东西两侧同时施工，分别配备挖泥船和泥驳。挖泥采用“横移挖宽，纵移挖长“的方法进行。挖泥船移位 一次的作业宽度为挖泥船自身的宽度;挖泥船每次前移长度即船的纵移宽度等于 挖斗的一次向前开挖的长度。每一挖泥区开挖前，应根据所挖基槽的宽度和挖泥 船宽计算该基槽横向几次开挖。深基槽、泥层厚部分需分层挖泥，以免泥土塌入 已挖基槽。每层深度控制在2m以内，为控制好基槽底标高和基槽平整度，最后 一层挖泥需控制抓斗下落深度和岩层的硬度，其中深度不高于－16．5m，岩层 要到强风化岩(承载力不小于1000kPa)，一直挖到挖不动为止。2．2基槽炸礁。(1) 钻孔:在船上确定的孔位处下钻钻孔。下钻前用水砣或套管量测岩面标高，根据 水位与设计孔底标高计算钻孔深度，当钻孔深度达到要求时，吹清孔内碎碴提钻， 用水砣测量套管内的孔底标高，如达到设计标高进行装药。若出现塌孔现象需再 次下钻使成孔达到要求的标高。(2)装药:当成孔深度达到规定要求，按设计要求 药量进行连续装药。(3)联线起爆:根据不同距离控制最大齐爆药量，视现场的施 工情况，单排或多排起爆(放炮)一次。采用串联法联接，尾端接两发电雷管引爆。
在移船前应仔细检查联线有无错、漏接，确认无误后将危险区内的人员和船只撤 至安全区，炸礁船撤出距爆区150m外发出起爆信号起爆。2．3基底抛石。为了 便于升浆，西锚碇基床抛填划分为3个区域分别进行升浆，为防止漏浆，每个施 工区域间采用铺设双层土工布作为施工隔断，抛填顺序由中间到两边，对于溶洞 及海沟位置，先抛填骨料找平。将每个分区的分区的抛石范围根据方驳甲板装载 石料长度尺寸再分成若干条状区域，通常分条宽度小于方驳装载石料长度4．0 ～6．0m。采用装载有反铲挖机的600t自航式甲板驳施工。拖轮拖带抛石方驳在 定位方驳引导下驻位于指定抛石区域，定位方驳吨位不小于600t。测深仪测出方 驳舷外水深，反铲挖掘机按指挥人员指引在方驳一侧船舷外指定位置抛石，抛石 指挥人员应勤问水位，用水砣勤测水深，直到抛石顶标高达到设计要求及规范规 定为止。本船位抛石达到设计要求顶标高后，方驳向另一侧移动，移船位置2． 0m，重新测量，继续抛石施工。本条抛石完成后方驳移至下一分条，直至本施 工区域全部完成。基床验收时测量船按规定的网格测量，测量间距5．0×2．0m， 测量水深与设计断面校核后，确定局部需补抛的位置，由方驳加反铲重新定位进 行补抛，直至全部合格。根据经验西侧锚碇基床预留5cm沉降量。2．4基底整平。
整平导轨用φ90钢管加工而成，单根长度12m。导轨沿码头轴线方向布设，整平 时向导轨两侧各加宽0．5m，共计整平宽度为48m。据此宽度设计布设5排导轨， 每排导轨间距为9．6m。整平刮道采用两根槽钢I12对扣而成，其长度12m;并在 刮道中间利用小浮鼓吊浮，以减小刮道挠度，同时起到标志作用。潜水员按轨道 顶面标高，用刮道进行粗平。刮道粗平完毕后，进行整平导轨的复测工作，然后 再进行一遍刮平、细平工作。2．5锚碇沉箱基础托运安装。在船坞注水前，利用缆绳将沉箱与船坞两侧系船柱连接，以限制沉箱横向移动，防止沉箱碰撞坞墙。
综合考虑沉箱起浮跳跃高度(沉箱起浮过程中，由于沉箱与底胎之间存在粘结力， 沉箱脱离底胎的一瞬间，可能会出现“跳跃”现象)及沉箱趾部与坞墙距离(10．5m)， 为防止沉箱起浮瞬间碰撞坞墙，带缆时，缆绳不能绷紧，要保证有5m左右的富 余伸长量。所有准备工作完成后，分阶段进行注水起浮作业，如表1所示。沉箱 拖运采用“四点三拖+两傍拖”形式，根据拖运沉箱需用拖带力，配备主拖轮1艘， 功率7200hp，最大拖带力78．5t;4艘辅助拖轮，每艘功率3600hp，最大拖带力45t， 总拖带力满足拖运要求。大沉箱拖运到现场之后，以预先安放好的小沉箱为依托， 利用拖轮对大沉箱进行粗定位。粗定位完成后，通过600t吊船上的卷扬机和拖轮 配合对沉箱进行细定位，直到达到安装要求为止，如图1所示。2．6基床升浆。
锚碇基础结构需要平衡由主缆传递至锚碇的斜向力，故沉箱基础与基床之间需要 足够的水平抗拉力。因锚碇基床的厚度和面积特别大，致使基床升浆总量很大， 无法一次升浆完成，必须对基床进行隔断分块分次升浆。东锚碇基床采用预制空 心方块进行隔断，隔断竖向布置4道，使基床形成5个独立的分块单元，升浆时依 次分别对各分块进行升浆。
3结语 沉箱基础作为重力式锚碇的一种新型结构形式，能为跨海大桥或其他离岸 较远、水深较深的悬索桥锚碇结构形式提供参考。锚碇结构作为地锚式悬索桥的 主要受力结构部分，平衡主缆传递的拉力。主缆拉力主要由缆索系统、钢桁架梁 及桥面系、二期恒载以及营运期间作用在桥梁上部的动荷载。锚碇基础为主缆力 提供水平及竖向平衡力，另锚碇沉箱基础重量巨大，故对基底有较强的要求。
作者:马振民 梁磊磊 单位:中交二公局二公司