双壁钢吊箱围堰制造质量监控的关键及方法:双壁钢围堰

　　【摘 要】黄冈公铁两用长江大桥主塔墩基础采用双壁钢吊箱围堰法施工，其制造质量直接关系到主体基础的施工质量。通过制造过程中测量、各单元制造质量、整体组装质量控制。成果反映下固定导环偏差在24mm内，钢吊箱垂直度在1/500内。表明该方法快捷、有效，为同类钢围堰制造的质量监控积累了宝贵的经验。
　　【关键词】双壁钢吊箱围堰；制造；质量监控；关键；方法
　　1.工程概况
　　黄冈公铁两用长江大桥是新建武汉至黄冈城际铁路及黄冈至鄂州高速公路的关键性控制工程。大桥主桥为（81＋243＋567＋243＋81）m双塔双索面钢桁梁斜拉桥，公铁合建段全长4008.192m，上层为四车道高速公路、下层为双线铁路，主桥布置图见图1。
　　2号主墩、3号位于长江主河槽，基础采用31根φ3.0m钻孔灌注桩；承台为51.2×34.2×6.5m矩形高桩承台，底面高程+2.5m，顶面高程+9.0m。根据河床施工冲刷计算资料，决定2号、3号主墩基础均采用双壁钢吊箱围堰法施工。围堰尺寸为55.4×38.4×22.0m，其中底板高0.5m，双壁侧板高16.5m，单臂侧板高5.0m双壁舱宽2.0m。浮运总重约2794t（不含单臂部分），围堰自浮状态下吃水深度约3.0m（含底底板高0.5m）。钢围堰由底龙骨、底板、侧板、底隔舱、吊杆、内支撑桁架及上下导环组成。底龙骨为格构式结构，侧板和底隔舱板采用双壁结构，内支撑桁架兼起钻孔平台的作用。围堰总布置图见图2[1]。
　　2. 钢围堰制造总体方案
　　根据水文及场地资料决定决定2号、3号主墩双壁钢吊箱围堰采用将其分为若干个单元块，在下水场地进行拼装方案制造。其底板和底龙骨在下水场地现场进行制造安装；侧板分成单块最大重量约为30t的单元，在钢结构车间加工成壁板单元，用汽车运到拼装场地焊接拼装；内支架在钢结构车间内加工成桁架单元，运到拼装现场拼装焊接；吊杆在拼装场地加工成单桁进行拼装，桁间散件进行现场焊接；其他附属结构在车间内分别制造，运到拼装场拼焊。
　　3、围堰制造质量监控关键及方法
　　双壁钢吊箱围堰形体尺寸庞大，受焊接变形与制造精度的影响，其桩位、上下导环同心度及吊箱轮廓尺寸产生一定偏差，影响桩位和承台的施工偏差及钢吊箱围堰的下放精度。通过实测、计算、控制各项影响因素的误差量，根据误差传播规律确定各类误差量对承台底面标高处桩位偏差与承台位置偏差的影响值，从而有效控制钢围堰施工过程对主墩桩位与承台偏差的影响是双壁钢吊箱围堰制造质量监控的关键。
　　3.1测量控制
　　钢围堰在制造过程中需要严格测量控制围堰的轮廓尺寸、桩位、上下导环的位置、上下导环的同心度。
　　3.1.1 底龙骨及底板制造测量控制
　　在制造场地，建立局部控制网，并以围堰中心为原点、围堰纵横轴为坐标轴建立独立坐标系。用相对高程控制点检查制造前的台座平整度，控制钢吊箱围堰的四个角点和理论纵横轴线，放样并控制底龙骨中心线。利用独立坐标系放样出各钻孔桩桩位的理论位置，指导安装固定下导环及底板。
　　3.1.2 测量坐标系转换及外侧板、内支架、上导环的测量控制
　　底龙骨及底板制造完成后，为了防止误差累积影响整体制造质量，设定底板中间一排两端的固定下导环中心连线为纵轴，过连线中点并垂直纵轴的线为横轴的独立坐标系，并测量各个固定下导环中心的坐标。根据各固定下导环实际中心的偏差，进行求和平均计算。然后对钢吊箱围堰纵横轴线进行调整，并建立新的坐标系。利用新坐标系对外侧板、内支架、上导环进行测量控制，同时重新测量各个固定下导环中心的坐标和围堰外轮廓尺寸。
　　3.1.3 数据分析及成果应用
　　用新坐标系及时测量下固定导环的中心位置、下活动导环的中心位置和上固定导环的中心位置，并且用下固定导环的中心位置检查上固定导环的同心度，并检查各导环8个方位的内径尺寸。在钢围堰的顶部测量围堰的理论纵横轴线、测量围堰顶部四个角点的相对高程。通过对下固定导环、下活动导环、上固定导环的数据分析比较，我们可以得出以下几点结论:
　　(1)钢围堰作为承台模板底模板，分析得出下固定导环实际中心偏离设计桩中心位置最大偏差。
　　(2)钢围堰作为承台侧模，测量承台顶标高处钢围堰内侧，钢围堰的理论纵横轴线至各边缘的距离最大偏差。
　　以上两项数据结合钢围堰入水后水流影响即可得出钢围堰精定位的平面偏差控制范围。
　　(3)钢围堰作为钻孔桩钢护筒导向结构，测量在钢围堰制造状态下活动下导环与下固定导环的水平距离的最小距离。可推算定位桩钢护筒允许最大垂直度。
　　(4)钢围堰作为钻孔桩钢护筒导向结构，测量在钢围堰制造状态下活动下导环与固定上导环的水平最小距离。可推算出围堰的制造垂直度。
　　分析以上两项数据可得出钢围堰精定位的垂直度控制范围[2]。
　　3.2各单元制造质量控制
　　各单元制造的质量直接影响整体组装的质量，因此合理划分各单元、及时获取各单元制造的偏差信息并进行合理分析是单元制造质量控制的关键。
　　（1）由于各单元制造构件小，焊接变形相对较小，胎具重复利用率高，工厂化的施工环境相对较好，这样更有利于保证单元构件的加工质量。（2）各单元构件在下料时应充分考虑构件本身的焊接变形及焊接收缩量，同时也应考虑组装时各单元件间对接接缝的焊接收缩量，以确保构件成型后满足设计和施工的质量要求。（3）各单元在制造时必须根据组装的误差分析结果来进行下料和组装，尤其是底龙骨和内支架，以防止各种误差的累积。
　　3.3整体组装质量控制
　　由于结构尺寸庞大受焊接变形影响程度也比较大，且单元制造中存在一定的制造误差，整体组装的关键在于尽量消除单元误差的累积。
　　（1）整体组装受施工环境影响大，施焊前环境温度、风力、湿度均对组装造成影响，应此组装过程中应对施工环境严格按要求来控制。（2）每组装一个单元均应对结果进行分析，以便指导后续单元的制造及组装。