談我國(guó)橋梁的發(fā)展及其施工新技術(shù)

閆晟

(山西省公路局太原分局，山西太原 030006)

1 我國(guó)橋梁發(fā)展史

公元35年?yáng)|漢光武帝時(shí)，在今宜昌和宜都之間，出現(xiàn)了架設(shè)在長(zhǎng)江上的第一座浮橋。西周和春秋時(shí)期是我國(guó)橋梁的創(chuàng)始時(shí)期，橋梁形式主要有梁橋和浮橋兩種;秦和漢(包括戰(zhàn)國(guó)和三國(guó))是我國(guó)橋梁璀璨奪目的創(chuàng)建發(fā)展時(shí)期，梁橋、浮橋、索橋和拱橋在該時(shí)期基本已形成;唐和宋(包括兩晉、南北朝、隋和五代)：這個(gè)階段是我國(guó)橋梁發(fā)展的鼎盛時(shí)期，這個(gè)時(shí)期經(jīng)濟(jì)貿(mào)易迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)十分發(fā)達(dá)，橋梁也隨之有很大發(fā)展，如趙州橋、虹橋、萬(wàn)安橋和湘子橋等都是這個(gè)時(shí)期建造的橋梁，在橋梁方面輝煌的成就令世界矚目;元、明和清是我國(guó)橋梁發(fā)展的飽和期，該時(shí)期并無(wú)太多的技術(shù)革新，主要是對(duì)原來(lái)的橋進(jìn)行修繕，并將橋梁修建和施工的步驟和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行整理，為后人提供了大量的文字資料［1］。

新中國(guó)成立后，我國(guó)橋梁工程技術(shù)的發(fā)展基本上是在蘇聯(lián)專家的幫助下完成的。20世紀(jì)50年代，我國(guó)在全面學(xué)習(xí)研究蘇聯(lián)在鋼橋疲勞、焊接、振動(dòng)，以及橋梁上下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和施工等方面的科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上建成了武漢長(zhǎng)江大橋;60年代中期，有預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛構(gòu)橋、連續(xù)梁橋、斜拉;在70年代，橋梁新的施工方法層出不窮，這期間在工程實(shí)踐中得到了應(yīng)用，如轉(zhuǎn)體法、頂推法、逐孔施工法、橫移及浮運(yùn)法等新技術(shù);在80年代之前，具有高技術(shù)含量的現(xiàn)代化橋梁還是鳳毛麟角;90年代以后，我國(guó)的橋梁建設(shè)出現(xiàn)了一個(gè)嶄新的時(shí)期，中國(guó)憑借其所建設(shè)的具有代表性的世界級(jí)橋梁再現(xiàn)了東方文明的輝煌。

2 橋梁施工新技術(shù)

2.1 瀾滄江大橋

瀾滄江大橋全長(zhǎng)716 m，是國(guó)內(nèi)首座鋼—混凝土疊合梁懸索橋，是云南省第一座大跨徑不對(duì)稱T形連續(xù)剛構(gòu)橋。施工中采用的先進(jìn)技術(shù)主要是索塔張拉糾偏技術(shù)。

索塔張拉糾偏技術(shù)：主鞍施工采用通過(guò)調(diào)整邊跨主纜索股來(lái)調(diào)整索塔偏心距的施工方法。針對(duì)中跨吊桿、加勁梁、橋面系等施工過(guò)程中引起的塔頂向主跨方向偏移的問(wèn)題，在施工過(guò)程中采用多臺(tái)千斤頂循環(huán)張拉索股連接桿代替常規(guī)索鞍預(yù)偏分階段頂推索鞍，并使用專用設(shè)備全程監(jiān)測(cè)索塔頂部位移，從而達(dá)到平衡中跨、邊跨的不平衡力的目的，使得橋梁在建成后其內(nèi)力與線型無(wú)限接近于設(shè)計(jì)理想狀態(tài)(見(jiàn)圖1)。

圖1 張拉錨跨索股糾偏的上部結(jié)構(gòu)施工流程圖[4]

2.2 蘇通長(zhǎng)江公路大橋

蘇通長(zhǎng)江公路大橋是由中國(guó)建造的世界跨徑最大的斜拉橋，該橋全長(zhǎng)32.4 km，主橋采用主跨1 088 m雙塔斜拉橋。該橋的建設(shè)主要運(yùn)用了大型群樁基礎(chǔ)施工成套技術(shù)和千米級(jí)斜拉橋設(shè)計(jì)成套等技術(shù)。

群樁基礎(chǔ)施工流程：

插打?qū)Ｓ娩摴軜丁钤O(shè)樁基施工平臺(tái)→下沉鋼護(hù)管→鉆孔樁施工→施工平臺(tái)拆除→吊箱下放就位→吊箱封底、抽水→承臺(tái)混凝土澆筑［5］。

以上施工流程中關(guān)鍵在于搭設(shè)樁基施工平臺(tái)和吊箱下放就位，其直接影響著橋梁基礎(chǔ)和整座橋的耐久性和穩(wěn)定性。蘇通長(zhǎng)江公路大橋超大群樁基礎(chǔ)施工技術(shù)難點(diǎn)及創(chuàng)新主要是：

1)在我國(guó)國(guó)內(nèi)，首次使用永久性鋼護(hù)筒支承鉆孔施工平臺(tái)，有效地解決了主橋墩施工水域深(深度達(dá)35 m)、沖刷深度大(出水深度達(dá)28 m)、高流速(4.01 m/s)的施工困難，普通鋼管樁平臺(tái)很難實(shí)施的技術(shù)難題;

2)主塔墩鋼吊箱平面呈啞鈴形結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，其面積為5 500 m2、重5 880 t，在施工同步使用了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和液壓千斤頂同步下放技術(shù)，使40臺(tái)250 t及350 t千斤頂聯(lián)動(dòng)技術(shù)取得了成功，在我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)海上超大鋼吊箱在復(fù)雜條件下的準(zhǔn)確下放及安全使用;

圖2 鋼吊箱整體結(jié)構(gòu)示意圖及蘇通長(zhǎng)江大橋南主塔墩群樁基礎(chǔ)效果示意圖[5]

3)鋼吊箱底板直徑為2.8 m的鋼護(hù)筒孔洞共計(jì)135個(gè)，同時(shí)在底板上裝置有防撞桁架以及眾多吊桿等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，且取得了混凝土澆筑封底的一次性成功;

4)配筋量達(dá)400 kg/m3的高配筋承臺(tái)底層和頂層斜坡面，主要是使用了計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)溫度跟蹤控制的先進(jìn)技術(shù)，有效解決了高配筋、大體積承臺(tái)施工質(zhì)量控制的難題［6］。

2.3 杭州灣大橋

杭州灣跨海大橋是一座橫跨寬闊杭州灣海域的跨海大橋，總長(zhǎng)度36 km，是目前為止世界上最長(zhǎng)的跨海大橋。該橋施工過(guò)程中采用的先進(jìn)技術(shù)有：

1)樁長(zhǎng)89 m且樁徑為1.5 m和1.6 m的大直徑超長(zhǎng)鋼管樁設(shè)計(jì)、制造、防腐和施工技術(shù)。

a.鋼管樁卷制：采用內(nèi)外螺旋焊接方式。開(kāi)平→整板→切頭→對(duì)接→刨邊→內(nèi)焊→外焊→切管→成樁。

b.三層熔融環(huán)氧粉末涂裝：噴丸除銹→預(yù)熱→第一組靜電噴槍噴涂底層粉末→第二組靜電噴槍噴涂底層粉末→第三組靜電噴槍噴涂底層粉末→涂層充分固化后用水冷卻。

c.鋼管樁運(yùn)輸：制鋼管樁廠建有突堤式出運(yùn)碼頭，碼頭配有3組6臺(tái)龍門(mén)吊車(chē)，吊車(chē)與制管車(chē)間和防腐車(chē)間連通，鋼管樁完成防腐處理后由2臺(tái)龍門(mén)吊車(chē)送到碼頭直接裝船(見(jiàn)圖3)［7］。

2)該大橋海中除南北航道外，其余全部采用70 m預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁整體預(yù)制、海上運(yùn)輸與架設(shè)的方案。

在大噸位70 m預(yù)應(yīng)力箱梁整體預(yù)制過(guò)程中對(duì)耐久性混凝土配合比進(jìn)行深入研究并采用了真空輔助壓漿技術(shù)，在強(qiáng)潮海域海上運(yùn)輸過(guò)程中自主研發(fā)并制造了世界一流水平的大噸位液壓懸掛輪軌式70 m箱梁縱移臺(tái)車(chē)(如圖4所示)。

圖3 大直徑超長(zhǎng)鋼管樁施工圖

圖4 箱梁預(yù)制及海上運(yùn)輸架設(shè)過(guò)程

3)海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究。

混凝土的耐久性主要是指結(jié)構(gòu)抗凍融、碳化、高溫和硫酸鹽侵蝕的能力，近幾年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)海洋環(huán)境對(duì)混凝土構(gòu)件的腐蝕，特別是鋼筋的銹蝕造成結(jié)構(gòu)早期破壞已經(jīng)成為影響混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不可忽視的因素，杭州灣地區(qū)水域?qū)拸V、浪高風(fēng)急且周?chē)鸁o(wú)任何掩護(hù)，腐蝕環(huán)境較惡劣。杭州灣大橋在建造過(guò)程中針對(duì)鋼筋銹蝕采用的新技術(shù)又建立了可靠的鋼筋銹蝕電學(xué)參數(shù)并首次使用了混凝土結(jié)構(gòu)耐久性長(zhǎng)期原體觀測(cè)系統(tǒng)，為了確保鋼管樁在海洋環(huán)境下的耐久性，該樁采用了高性能復(fù)合涂層與犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)聯(lián)合防腐方案。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)專家預(yù)測(cè)，未來(lái)的橋梁發(fā)展趨勢(shì)是向著更長(zhǎng)、更大、更柔的方向發(fā)展，更加重視橋梁美學(xué)以及環(huán)境保護(hù)，并且到目前為止世界上已經(jīng)出現(xiàn)了草橋、塑料橋、玻璃橋、充氣橋、智能結(jié)構(gòu)橋等等。經(jīng)過(guò)最近幾年的發(fā)展，我國(guó)公路橋梁建設(shè)步入了偉大的復(fù)興時(shí)代，橋梁設(shè)計(jì)將會(huì)再次吸引世界的目光，并極大地豐富世界橋梁寶庫(kù)。

［1］ 橋梁的發(fā)展史，http：//wenku.baidu.com/view/040d4050f 01 dc281e53af 0d3.html.

［2］ 中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會(huì).面向創(chuàng)新的中國(guó)現(xiàn)代橋梁［M］.北京：人民交通出版社，2009.

［3］ 中國(guó)橋梁工程五十年回眸，2006年3月20日.http：//wenku.baidu.com/view/06eb841ffc4ffe473368ab85.html.

［4］ 徐永煌.索鞍無(wú)預(yù)偏懸索橋索塔糾偏施工控制技術(shù)［J］.城市道橋與防洪，2007，10(10)：63-64.

［5］ 郭征紅，徐 偉.深水群樁基礎(chǔ)的關(guān)鍵施工技術(shù)研究［J］.結(jié)構(gòu)工程師，2007，23(6)：91-92.

［6］ 蘇通長(zhǎng)江公路大橋建設(shè)風(fēng)貌，江蘇交通，http：//www.jscd.gov.cn/art/2008/4/18/art_4030_165546.html.

［7］ 黃增財(cái)，彭立志，吳 健.海上超長(zhǎng)大直徑鋼管樁基礎(chǔ)施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2005(sup)：86-87.