港珠澳大桥江海直达船航道桥主墩防撞钢套箱加工与安装施工

港珠澳大桥江海直达船航道桥主墩防撞钢套箱加工与安装施工

唐维

（广东省长大公路工程有限公司广东广州）

摘要：江海直达船航道桥主墩索塔承台套箱由内围壁、外围壁、套箱底板、顶板、箱内加劲、护舷，以及封底混凝土底板、底板加劲和支撑系统组成，防撞套箱上部挂腿采用橡胶支座，内围壁与承台侧表面之间采用平板橡胶，套箱外表面悬挂固定式复合材料防撞护舷，节段连接板之间安装橡胶条，采用消能装置缓冲承台碰撞以减少撞击能量。套箱采用工厂加工完毕拼装成整体，然后运输至海上施工现场进行整体吊装。

关键词：港珠澳大桥；承台套箱；加工工艺；安装方案；

1工程概况

套箱总长约108.04m（内围壁），高度8.3m。承台横桥向宽度32.6m，两侧套箱宽度2.2m，套承台顺桥向宽度23.6m，两侧套箱宽度2.5m，套箱中间设置变宽节段，套箱分为12个节段。节段间采用不锈钢高强度螺栓连接，一个套箱重约436T。主墩索塔套箱采用工厂加工完毕拼装成整体，然后运输至海上施工现场进行整体吊装。主墩套箱平面及立面示意图如图1、图2所示：

（2）场地准备

防撞套箱加工场地设置在中山市火炬开发区临海工业园纬十路广新海事重工股份有限公司。其中套箱分段制作场地选在船体车间，预拼装场地选在船台，装船吊运位置位于船坞的坞头港池处。场地布置具体示意见图3、图4。

（3）胎架制作

防撞套箱分为直线段和弧形段两种类型加工，故套箱加工胎架也分为直线和弧形两种。防撞套箱的平直节段以内围壁为基面在胎架制作，曲面节段以外围壁为基面在胎架制作。每个节段制作完成应进行调火处理，并进行节段间的拆装实验。

（4）样板制作及零部件下料制作

样板制作：根据套箱设计图纸尺寸放实样，用三合板制作样板，样板用于套箱分段胎架的制作以及套箱壁板、横隔板、肋板、底板的制作，以保证套箱加工精度。

零部件下料制作：按照样板下料套箱每分段中的强横梁、纵桁、实肋板、龙骨、水平桁、肋骨等构件，水平桁须分段预制好，以方便套箱在胎架上的拼装。

（5）构件组拼及焊接

A、组拼及焊接顺序：在胎架上按设计图纸组拼预先下料好的零部件，先加工内侧板面，再焊接加强横梁、水平桁、实肋板、肋骨等构件，最后焊接外侧板面及吊耳、护弦等构件。套箱加工时单块分块的长度方向的尺寸应放大5～10厘米（套箱预拼时再统一调整，过长则裁掉）。

B、侧板拼接：每张钢板板缝按1.5～2.0m错开布置，在平整场的场地上拼接，拼接时用槽钢或角钢固定，保证板缝平直并控制板缝的错位情况。焊接前先根据工艺评定开好坡口，点焊固定，再焊接。而且在每焊一道焊缝须进行打磨及去除焊疤后，才可进行下一道焊接。

C、组拼：先在胎架上铺好内侧板，并在其上放好各相关构件位置线，以方便构件安装。接着进行平台板、肋骨、及龙骨、水平桁等安装；再安装甲板、底板，调整好各构件尺寸以达到设计要求，再进行点焊定位并拉直各构件。最后上外侧板。

D、焊接：按照焊接工艺评定的相关参数对套箱各构件进行焊接。焊接顺序是：先中间、再两边，先立焊、再仰焊、最后平角焊，以便控制构件的变形。

（6）矫形、检验

在套箱加工施工过程，需安排专人负责质量控制检查，发现问题及时纠正。

A、焊缝检查：在套箱加工过程中对焊缝外观进行检查，检查焊缝是否有气孔、裂缝、夹渣、咬边、焊瘤、飞溅等缺陷，并对重要焊缝（预埋件连接处、吊环结构周围、分段焊缝）进行无损探伤检查。对检查不合格焊缝一律返工重焊。

B、结构件尺寸检查：对下完料的结构加工件及焊接后结构件进行检查，对焊接局部变形超过规范要求的进行火工校正。

（7）喷砂及涂装

套箱的防腐涂装按照不低于20年寿命设计，防腐涂装构件的钢材表面须先进行喷砂除锈处理，除锈等级达到Sa2.5级，清洁合格后再进行涂装施工，防撞套箱内表面共喷涂六道漆底漆为低表面处理树脂漆2道，干膜厚度为100um，中间漆为低表面处理树脂漆2道，干膜厚度为300um，面漆为低表面处理树脂漆2道，干膜厚度为100um；外表面喷涂六道底漆为低表面处理树脂漆2道，干膜厚度为100um，中间漆为低表面处理树脂漆2道，干膜厚度为300um，面漆为聚氨酯面漆2道，干膜厚度为150um。防腐涂装时环境温度要求≧5℃；相对湿度底于85%，雨雪天气严禁施工。

（8）套箱预拼

节段制作完成检验合格后，应进行防撞套箱节段之间的预拼装。拼装场地位于船坞600t龙门吊下。（600t参数：梁底距轨面65m，距坞底76m，跨距105.5m，上小车2*225t，下小车320/30t）。

A、防撞套箱的预拼装场地在船坞内坞头位置。采用立装方式拼装。

B、预拼装前，应在拼装位置预先做好防撞套箱内胎架或支撑，胎架/支撑的底部支柱通过植筋与坞底连接固定，以保证内胎架/支撑的稳定。胎架/支撑的防撞套箱底板位置，铺设刚性铁墩，铁墩的上表面通过经纬仪测量来保证水平。

C、预拼装时，应严格按照预先制定的吊装顺序进行拼装。在吊装节段时，为保证防撞套箱的稳定性，在防撞套箱外围壁与坞墙之间，增加部分刚性支撑，防撞套箱内围壁通过预设的吊耳与内胎架用手拉葫芦固定。

D、防撞套箱的拼装过程，必须在监理在场的情况下进行，以检验拼装效果。

E、防撞套箱整体预拼装检验合格后，各节段依次拆除，送涂装房进行整体涂装。

F、套箱预拼时分块间采用螺栓栓结。为保证预拼尺寸的精度，预拼时对每个连接面中的一个分块的连接板进行调节，保证最佳的连接尺寸。因此在分块加工时每个对接面必须保证只有一个分块的对接板预先焊接，另一块待预拼调整后再焊接。

G、在完成单侧的圆弧段后安装直线段部分，合拢段安排在直线段中进行。

H、拼接完成后，应对拼接质量进行检测，对主体尺寸进行检验，不符合要求则返工修整，直到合格为止。

（9）解体堆放及出运

为保证套箱分节吊装和翻身方便，每个节段在顶面设两个吊耳座，在节段内围堰设四个吊耳座。

加工、涂装及预拼完毕后，使用龙门吊把套箱解体，并转移到存放场地上，涂装后的节段，平直节段应存放在铺设垫木的硬化平面场地上；曲面节段应将外围堰朝下，两侧起翘部分增加支撑，防止变形，转移过程中防止碰撞等导致防腐涂层的破坏。

运输时，采用船坞600T龙门吊吊装至平板驳船上，运输驳船将套箱整体运输到施工桥址现场。

3套箱安装工艺

（1）吊耳及内撑布置

承台底架下放完毕以后，将事先在加工场拼装好的防撞套箱用驳船转运至现场，采用“长大海升”3200t浮吊配合墩台预制构件一级吊具进行整体起吊和安装。套箱共设置4个吊点，吊点横向间距23.6米，纵向间距27.14米，分别位于A节段横隔板位置，吊耳与套箱内部加劲板焊接，确保受力满足要求。钢套箱顺桥向设置三道内撑，横桥向设置一道内撑，内撑材料为φ820×δ10mm焊管，支撑设置于套箱顶层。

（2）限位及导向装置安装

在桩基外围护筒上对称安装套箱下放导向装置（其中上导向装置需按要求安装橡胶板防止刮擦套箱内壁），在底架主梁上对称安装限位。导向和限位布置及加工图详见图6、7。

（3）浮吊就位及吊具连接

浮吊停泊在待吊装套箱的南侧，并抛锚固定；套箱运输平驳依靠拖轮拖至浮吊正前方抛锚固定。

浮吊吊钩连接好专用吊具（墩台预制构件一级吊具），吊具通过插销与套箱吊耳连接，形成整体。采用分级加载方式保证起重船各吊钩同步加载。缓慢提升吊钩，使钢丝绳逐步收紧，当套箱整体吊起5cm左右后，静止，进行全面检查。

（4）起吊及就位

套箱整体起吊一定高度后，套箱运输驳船离开，通过绞锚将浮吊移动到施工墩位处，通过绞锚来调整浮吊，使套箱整体位于墩位上方，再次精确调整浮吊平面位置，缓慢下放并随时观察套箱与桩基四周护筒的位置是否有冲突，确保无冲突后继续下放。套箱下放到达设计标高位置后，调整套箱平面位置、垂直度、高程。测量复核相关数据，如不合要求则利用千斤顶调节，如符合精度要求，套箱顶部与外圈钢护筒用φ820×10mm钢管连接固定，确保套箱能承受水流及波浪作用。同时将另外封底增设的暂时未受力的吊点（包括平台四周的吊点）螺母拧紧，准备封底混凝土施工。

4结语

港珠澳大桥江海直达船航道桥主墩防撞套箱施工焊缝外表质量检验按《船体焊缝外观检验标准》执行；焊接材料、焊接方法、工艺规程、预处理、焊后处理及检验要求需满足按中国船级社《钢质海船入级与建造规范》要求；拼接焊缝达到《钢结构工程质量检验评定标准》中规定的二级焊缝标准。

安装时采取整体吊装定位，需选用合适的吊具，限位装置，天气情况，使套箱的定位精度能够达到设计要求。

参考文献：

[1]《港珠澳大桥主体桥梁工程DB01标段施工图设计》中交规划设计院，2012.12

[2]钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）

[3]《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-2001）

[4]《钢质海船入级与建造规范》

[5]《船体焊缝外观检验标准》