以技術(shù)革新實現(xiàn)單體特大橋項目成本節(jié)約

楊天偉，盧 磊

（中交一公局廈門工程有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

20世紀(jì)90年代后，隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大規(guī)模開展，單體特大橋如雨后春筍般在全國各地開始陸續(xù)建設(shè)，如蘇通長江大橋、潤揚長江大橋、杭州灣大橋等。這類大型橋梁具有其獨特的性質(zhì)，技術(shù)難度大，施工周期長，環(huán)境影響明顯，不可預(yù)見因素多，但隨著市場的不斷發(fā)展，這些橋梁施工企業(yè)之間的競爭也日趨激烈，誰能掌握先進的技術(shù)，降低施工的風(fēng)險和成本，誰就能在競爭中取勝，誰就能持續(xù)發(fā)展。施工成本管理是項目經(jīng)營成敗的關(guān)鍵，也是企業(yè)生存發(fā)展的先決條件，單體特大橋施工的復(fù)雜程度，安全的風(fēng)險程度，都促使它的施工具有高成本性。技術(shù)革新可改善施工工藝，降低施工安全風(fēng)險，提高施工質(zhì)量，最終體現(xiàn)在施工成本的節(jié)約上。現(xiàn)以永川長江大橋為例來闡述技術(shù)革新對單體特大橋成本的節(jié)約。

1 項目概況

永川長江大橋位于重慶市永川區(qū)，是重慶三環(huán)高速公路永川至江津段的一座標(biāo)志性建筑，是連接永川和江津之間的重要通道。永川長江大橋為主跨608 m的雙塔雙索面鋼-混凝土斜拉橋，全長1 008 m，橋跨布置為（64+68×2+608+68×2+64）m，其中永川側(cè)塔高196.7m，江津側(cè)塔高206.4 m。索塔選用鉆石形，主梁采用混合梁，混凝土梁采用P K斷面，整幅箱梁由2個倒梯形的邊箱及連接2個邊箱的橫隔板構(gòu)成。鋼箱梁采用與混凝土斷面相適應(yīng)的邊箱封閉式流線型扁平鋼箱梁。

2 技術(shù)革新策劃

技術(shù)革新策劃的目標(biāo)是通過對技術(shù)重點和難點進行技術(shù)攻關(guān)，采用高效低成本的技術(shù)，促進工程建設(shè)的效益最大化。具體分析如下：

（1）單體特大型橋梁的成本管理在于技術(shù)創(chuàng)新與方案的優(yōu)化。針對常規(guī)大型斜拉橋的建設(shè)，目前市場競爭已趨白熱化，各施工單位在單價上已無任何優(yōu)勢，且施工工藝也趨于大同，如何降低成本，創(chuàng)造效益，做到行業(yè)施工水平的前列，是擺在每一位施工管理人員面前的難題。單體特大橋要向技術(shù)要效益。通過方案的優(yōu)化來創(chuàng)造利潤增長點。例如大型結(jié)構(gòu)物混凝土方量大，項目可通過材料替代的方式，通過雙摻礦粉和粉煤灰替代水泥，即既保證了橋梁的耐久性，又節(jié)約了成本。

（2）由于單體特大橋多處于近海、大江、大河流域等地區(qū)，而且此類橋梁高度大，跨度長，在施工的自由狀態(tài)時，很容易受到外界環(huán)境的干擾，且很多影響是不可逆的，一旦發(fā)生，損失嚴(yán)重。如在海邊施工，很容易受到季節(jié)性臺風(fēng)影響，尤其是橋梁處于長懸臂狀態(tài)，極易對橋梁造成扭曲，因此，要積極收集當(dāng)?shù)貧v年來的氣象資料，并確定橋梁在臺風(fēng)期間所需的安全狀態(tài)，所有輔助性工程均要在臺風(fēng)到來前施工完成，以保證橋梁結(jié)構(gòu)安全性。在受汛期影響的橋梁，要了解歷年來最高的洪水水位，合理安排施工進度，保證在汛期到來時，結(jié)構(gòu)部位均已出水面、棧橋修建完成，防止由于汛期造成無法施工的局面。利用水位變化達到施工目的的分項工程也要十分重視前期準(zhǔn)備工作及水文資料的收集工作。在適當(dāng)?shù)乃贿M行施工，如果錯過這段時間，將采用相當(dāng)高的代價完成施工生產(chǎn)任務(wù)。因此，施工要懂得自然規(guī)律，尊重自然，趨利避害。

3 技術(shù)革新的措施實施

通過對地質(zhì)條件的認(rèn)真調(diào)查，改變樁基礎(chǔ)單一采用的回旋鉆、沖擊鉆、人工挖孔等施工方式。根據(jù)地層不同深度的地質(zhì)構(gòu)造改為挖、沖結(jié)合的施工方式，加快施工進度。通過對永川長江大橋橋位處歷年水位的調(diào)查和項目測量隊的詳細觀察，總結(jié)經(jīng)驗，改變了以往鋼梁上岸的傳統(tǒng)模式，充分利用水位變化，使用氣囊滾動鋼梁上岸。采用新設(shè)備進行邊跨混凝土澆注；發(fā)明新的張拉設(shè)備，進行斜拉索張拉。

3.1 旋挖鉆+沖擊鉆成孔施工工藝

永川長江大橋主墩每個承臺下設(shè)24根Φ2.5m樁基，設(shè)計樁長南岸40 m，北岸30 m。地質(zhì)條件分別為南岸0～7 m為透水性卵石層，7～12 m為強風(fēng)化泥巖層，12～50 m為中風(fēng)化泥巖且夾雜1 m左右砂巖，其中泥巖強度為5～15 MPa。北岸0～3 m為稍密粉土層，3～21m為中風(fēng)化砂巖，21～70m為中風(fēng)化泥巖且夾數(shù)層厚1～3m左右的砂巖層，其中砂巖天然強度為30～40MPa；泥巖強度為10～15MPa。

傳統(tǒng)工藝：根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗，采用沖擊鉆成孔的施工工藝。

技術(shù)革新施工方案：項目考慮到南岸基礎(chǔ)要“搶水”施工，且在5月份要施工至塔柱第3節(jié)段以上，在施工工藝上，采用了旋挖鉆配合沖擊鉆成孔的施工工藝，大大縮短了施工工期，具體為前30～35 m采用旋挖鉆成孔，遇到底層的砂巖夾層，轉(zhuǎn)用沖擊鉆成孔。按照常規(guī)工藝，樁徑2.5 m、長40 m深度巖層鉆孔樁，采用沖擊鉆單根周期需15～20 d，而該項目僅 6～7 d。

永川長江大橋北岸全部采用8臺沖擊鉆分3輪完成樁基，工期3個月；南岸采用2臺旋挖鉆機配合7臺沖擊鉆機進行施工，工期2個月。在工期方面，整整節(jié)省1個月時間，為洪水到來前完成3節(jié)塔柱施工提供了良好的保障。

成本節(jié)約：在成本方面，采用旋挖鉆機施工成本雖然比采用沖擊鉆多出26萬元，但由于南岸為關(guān)鍵線路，工期縮短1個月，項目直接管理成本節(jié)省約80萬元，實際采用沖擊鉆機結(jié)合旋挖鉆機施工成本節(jié)約54萬元。南岸主墩采用混凝土汽車泵灌注混凝土，減少了單根混凝土灌注時間，節(jié)省了場地硬化及灌注道路維護費用，直接成本節(jié)約5萬余元，間接降低了灌注過程中的質(zhì)量風(fēng)險，并很好地配合了旋挖鉆高效的施工進度。兩種工藝經(jīng)濟性比較見表1所列。

表1 沖擊鉆與旋挖鉆機結(jié)合沖擊鉆機成孔費用對比表

3.2 大摻量粉煤灰降低大體積混凝土水化熱技術(shù)

主塔承臺為八邊形，平面尺寸為42.0 m×23.25 m的矩形四周倒角6.25 m×6.25 m（見圖1）、厚6.0 m的整體式實體混凝土結(jié)構(gòu)，單個承臺的混凝土體積為5 390.25 m3，C30混凝土。

圖1 承臺平面圖

技術(shù)革新工藝：采用大摻量粉煤灰的技術(shù)措施，可降低混凝土的水化熱并提高密實性，同時采用機制砂與宜賓細砂的混合砂代替洞庭天然河砂以降低成本。承臺混凝土的配合比見表2所列。

表2 承臺混凝土配合比一覽表 kg/m3

成本節(jié)約：永川長江大橋索塔承臺大體積混凝土配合比通過優(yōu)化，采用大摻量粉煤灰的技術(shù)方案，降低了水泥用量，不僅降低了水化熱，提高了混凝土的性能，同時降低了成本。通過混凝土配合比的優(yōu)化，每方混凝土可節(jié)約52.8元，每個承臺混凝土為5 390.25 m3，大橋兩個主橋索塔承臺總共可節(jié)約56.9萬元，具有較大的經(jīng)濟效益。

3.3 氣囊移運鋼梁技術(shù)

（1）概況：永川長江大橋所有鋼箱梁均采用橋面吊機進行安裝。安裝前，鋼箱梁必須到達橋面吊機指定安裝位置的正下方，方可通過橋面吊機進行起吊安裝作業(yè)。按照工期計劃，擬于2013年5月份左右開始吊裝鋼箱梁。參照2009-2012年水文數(shù)據(jù)，5月初橋址在+194.5 m左右，受地形和水位限制運梁駁船將無法將兩側(cè)鋼箱梁送達吊裝位置,所以需考慮兩岸前若干榀鋼箱梁提前上岸方案。

（2）傳統(tǒng)方法：大型浮吊吊裝，搭設(shè)鋼棧橋存梁。

（3）技術(shù)革新工藝：施工時，放置若干個無氣的圓柱型氣囊在待移運的鋼梁下方，待各個氣囊均勻充氣后，將構(gòu)件頂起至支座脫空，然后取出支座，再收放前、后卷揚設(shè)備，對構(gòu)件進行平衡牽引，使鋼梁在氣囊上水平滾動前移[1]。

（4）優(yōu)點：操作簡便且安全，只需對氣囊充氣，頂升重件，開啟牽引系統(tǒng)，即可實現(xiàn)箱梁的水平移動。氣囊是柔軟彈性體，具有緩沖作用；氣囊對構(gòu)件的支撐力小，不易損傷構(gòu)件；相比租用大型浮吊和大面積開挖河道，氣囊運輸投入成本小，施工安全。

（5）成本節(jié)約：以永川長江大橋鋼主梁施工為例，采用氣囊方式上岸方案與蕩移法上岸的方案比較，南北岸5段鋼梁，共可節(jié)約工程費用58萬元；與平板車運輸方案比較，南北岸5段鋼梁，共可節(jié)省費用48萬元；與大型浮吊吊裝方案比較，可節(jié)省費用141萬元。據(jù)綜合估算，采用氣囊移運鋼箱梁的方案可比上述的施工方案平均可節(jié)省成本費用82.3萬元。

3.4 組合式千斤頂張拉斜拉索技術(shù)

（1）概況：大跨徑斜拉橋斜拉索張拉是工程控制的關(guān)鍵，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，永川長江大橋采用了組合式千斤頂張拉斜拉索技術(shù)，在半年內(nèi)即完成了152根斜拉索的張拉和調(diào)索工作，同時也得到建設(shè)、監(jiān)理、監(jiān)控等單位的高度贊譽。

（2）常規(guī)工藝：采用大噸位穿心千斤頂。

（3）技術(shù)革新工藝：與傳統(tǒng)的施工方法相比，組合式千斤頂工法的特點是“積小成大”，組合多個小噸位千斤頂同步頂升產(chǎn)生等量大噸位千斤頂?shù)耐屏χ?。首先將一套千斤頂定位裝置安裝在斜拉索錨固墊板上，然后在定位裝置上安裝多個小噸位千斤頂，在千斤頂頂面安裝一塊與斜拉索錨固墊板基本一樣形狀的錨固墊板用于張拉，如此組合式千斤頂就成為了一個整體。組合式千斤頂和錨固墊板就相當(dāng)于常規(guī)斜拉索張拉中的撐腳及穿心式千斤頂，從而節(jié)約了操作空間，且滿足了張拉力值的要求。

組合式千斤頂張拉的先進性主要體現(xiàn)在：施工方便、操作簡單、節(jié)省資源。在成本支出方面，項目部在進行成本比較后，發(fā)現(xiàn)組合式千斤頂張拉施工工法的費用投入明顯低于傳統(tǒng)的斜拉索大噸位千斤頂張拉技術(shù)[2]。

（4）成本節(jié)約：節(jié)省了千斤頂設(shè)備購買費用，節(jié)省了倒運千斤頂?shù)臅r間和安全風(fēng)險，加快了施工進度。表3為成本節(jié)約一覽表。

表3 成本節(jié)約一覽表

據(jù)分析，雙塔雙索面152根斜拉索可以節(jié)省242 200元費用。

4 結(jié)語

綜上所述，在永川長江大橋工程建設(shè)過程中，項目管理在緊抓工程目標(biāo)的同時，著力研究以技術(shù)革新降低施工成本的方式，通過研究一系列的新技術(shù)，加強對施工成本這一主要因素的管理，使各個部門圍繞這個中心有效運行，各項決策、計劃有效落實，促使降低施工成本目標(biāo)得以實現(xiàn)。

參考文獻：

[1]車旭光.價值工程在楠溪江特大橋深水圍堰施工方案優(yōu)選中的應(yīng)用研究[D].蘭州：蘭州交通大學(xué),2016.

[2]王光健.基于關(guān)鍵路徑法的高速鐵路立交特大橋項目進度管理研究[D].天津：天津大學(xué),2015.