大跨度跨海矮塔斜拉橋主橋施工技術

李 勝

(中鐵大橋局集團有限公司 武漢市 430050)

矮塔斜拉橋力學特性介于連續(xù)梁橋和斜拉橋之間，同時具有連續(xù)梁橋和斜拉橋的特點。是一種剛柔兼?zhèn)涞慕M合結構體系，具有外形美觀、上下部結構比例協(xié)調、跨徑布置靈活、便于施工，以及具有造價相對較低的經(jīng)濟性等優(yōu)點。

對東北地區(qū)第一座跨海大橋、國內最大跨度之一的矮塔斜拉橋長海大橋主橋的施工技術進行介紹，希望能夠為同類工程的施工提供借鑒。

1 工程概況

長山大橋位于大連市長海縣大長山島與小長山島之間，全長1790m，為雙塔雙索面預應力矮塔斜拉橋。主橋長540m，橋跨布置為140m+260m+140m，主塔為雙柱型，塔高為71.649m和71.779m，自梁面以上主塔高37.41m。下塔柱為雙薄壁墩，橫截面倒花瓶型，18×1.2m矩形截面；上塔柱為變截面矩形截面，尺寸為9.0×2.4～3.0×2.4m。索塔錨固區(qū)采用分絲管索鞍形式，斜拉索為扇形布置的無粘結帶護套鋼絞線編束。

主橋箱梁全寬23.0m，為預應力單箱三室流線型扁平箱梁形式。主跨跨中處梁高4.5m，主墩根部梁高9.0m。

下部結構為群樁與承臺基礎。主橋主塔14#、15#墩，各19根直徑2.5m樁長為45m的樁基礎，承臺為正六邊形，邊長13.568m，平面尺寸為27.135×23.5m，厚度為5m。過渡墩為4根樁徑2.5m的樁基礎，承臺為正方形，邊長9.900m，厚度為4.5m。

2 主要工程特點

(1)地質條件比較復雜。橋位處的海床下地層覆蓋層非常淺，床面基本上沒有覆蓋層，巖層表層大多為6～9m厚的全風化、強風化石英片巖，表層以下均為中風化石英片巖和中風化石英巖，強度較高。

(2)水文氣象條件差。橋位處水文氣象條件差，水深流急，最大潮差6.71m，平均水深16.3m，主塔墩附近水深達19～21m，最大水深約23m。

(3)氣候條件差。橋位地處寒區(qū)，每年冬季有將近4個月無法進行施工，有效作業(yè)時間短。

(4)受海水侵蝕影響大。本橋為跨海橋梁，屬于Ⅲ類環(huán)境，受海水侵蝕、凍融等不利因素影響較大，對水泥結構的耐久性要求非常高。

(5)主橋預應力連續(xù)箱梁結構復雜，對施工工藝和施工質量要求高。有31個箱梁懸澆節(jié)段，最大的節(jié)段重達3700kN，受大風、雨霧、低溫等影響，懸澆梁施工周期長，線型控制難度大。

3 主橋施工

3.1 施工棧橋與施工平臺施工

北岸從1#墩至15#墩修建995m長的施工棧橋，橋面寬6.2m。棧橋基礎均為Φ800×10mm鋼管樁，跨徑為18m和15m，共設置18個制動墩。標準墩設2根鋼管樁，制動墩設4根鋼管樁。棧橋橫斷面設7片標準貝雷桁片，橋面板采用20cm厚鋼筋混凝土預制板。南岸從27#墩至16#墩利用水上施工平臺搭建565m長的鋼棧橋。主橋15#～16#墩間為船舶航道。

主塔墩鉆孔樁施工平臺采用鋼管樁+貝雷梁結構，鉆孔平臺均采用40根直徑Φ800×10mm鋼管，主梁采用貝雷梁，鋼管樁頂?shù)姆峙淞壕捎?5型工字鋼，鋼板平臺面板。

在每個主墩側面各安裝1臺2700kN·m的塔吊，用于主塔墩身及上部結構吊裝作業(yè)。

3.2 主墩施工

先修建施工平臺再進行鉆孔樁施工，安裝雙壁鋼吊箱圍堰、封底、抽水，再進行承臺施工。下塔柱為大塊鋼模體外板翻模法施工。永久鋼護筒及永久鋼圍堰施工時，在外表面設置防腐環(huán)氧涂層。所有水中墩在高程15.07m以下的部分采用硅烷表面浸漬，再進行表面涂裝。

(1)樁基施工

主墩鉆孔樁鋼護筒作為主體結構設計，Φ2.7m壁厚24mm長32m。鋼護筒采用駁船運輸，利用1500kN浮吊起吊，APE400震動打樁錘下沉。

每個主墩樁基配置4臺CJF-25型沖擊反循環(huán)鉆機鉆孔。終孔檢查合格后立即清孔，采用換漿法，用正循環(huán)法注入性能良好的泥漿清出鉆渣。

鋼筋籠在鋼筋加工區(qū)制作，采用直螺紋套筒連接方式進行主筋連接。用平板車運輸至墩位，鋼筋籠安裝采用500kN的履帶吊機。

水下混凝土采用鋼導管灌注。拌合站集中拌制，混凝土攪拌運輸車運至現(xiàn)場，混凝土輸送泵車注入儲料斗。開始灌注首批混凝土時，首批儲量要滿足導管初次埋置深度要求，在混凝土初凝前連續(xù)灌注完成。

(2)承臺施工

承臺采用雙壁鋼吊箱圍堰法施工，鋼圍堰施工后按照設計作為柔性防撞設施永久保留。封底混凝土厚2m。承臺混凝土按大體積混凝土施工，分上下兩層分次澆注，每次施工高度2.5m。

主墩承臺圍堰為單邊長15m的正六邊形雙壁鋼吊箱圍堰，壁寬1.2m，由吊箱底板、側板、吊裝系統(tǒng)、立柱、龍骨組成，內設鋼管支撐。

鋼吊箱在鋼結構生產(chǎn)車間分塊制造，運至墩位處用浮吊進行組拼。利用吊掛系統(tǒng)安裝鋼吊箱。安裝時在圍堰側板的低潮位以上0.5m開3個Φ0.4m的洞，以保證封底及抽水前圍堰內外水頭平衡。

鋼圍堰封底為承臺的施工平臺。澆注圍堰封底混凝土?；炷吝_到設計規(guī)定強度進行抽水。

鑿除多余樁頭，清理封底混凝土表面，安裝承臺鋼筋，布設冷卻水管，安裝承臺側面陰極保護系統(tǒng)，進行承臺下層混凝土澆注?；炷翝沧⒌礁鲗永鋮s水管標高后即開始通水降溫，循環(huán)水采用海水。澆注完成混凝土初凝后，及時養(yǎng)護。待混凝土達到一定強度后，進行承臺上層混凝土澆注。

3.3 主塔施工

主塔由下塔柱、塔梁結合段和上塔柱組成。按照塔柱的高度和斷面形式以及塔柱與現(xiàn)澆連續(xù)箱梁同步施工等情況，將塔柱劃分為11個節(jié)段，即2m(塔座高)+8.5m+7.5m+7.0(7.13)m+9.299m(與0#塊同時澆注的塔梁結合段高)+5.6m+5×6m+1.82m。

下塔柱模板為大塊鋼模，采用翻模法施工，作業(yè)平臺設置在模板上，鋼筋、模板吊裝由履帶吊機和塔吊來完成。

上塔柱在箱梁0#塊完成后進行施工，采用翻模法施工。模板為整體鋼模板，豎向6m高一節(jié)。塔柱上部鞍座處鋸齒塊模板用木模。用塔吊吊裝鋼筋和模板。

下塔柱為混凝土輸送泵車泵送入模，上塔柱為臥式混凝土輸送泵輸送入模?；炷翝沧⑼瓿珊箅S即進行養(yǎng)護。待強度達到70%的設計強度等級后，拆除模板。

3.4 現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工

現(xiàn)澆箱梁有1個18m長的0#塊、31個4.0m長的懸澆節(jié)段，邊跨、中跨各2m長的合龍節(jié)段，邊跨8.4m長的直線段。箱梁在11#～27#節(jié)段布設有17束斜拉索，斜拉索安裝與箱梁懸澆同步進行。

(1)主梁0#塊施工

0#塊使用安裝在墩旁承臺頂面的鋼管支架及分配梁進行施工。

施工工藝：安裝支架→支架預壓→安裝底模、側?！惭b底板、腹板、隔墻鋼筋及預應力筋→安裝內模→安裝頂板鋼筋、預應力筋→混凝土澆注及養(yǎng)護→張拉預應力筋。

箱梁內外模板均為框架式結構,外模板為大塊鋼模，內模為鋼木組合模板。澆注箱梁混凝土時，混凝土通過混凝土攪拌運輸車運至主墩處，采用混凝土輸送泵輸送到箱梁施工部位。

嚴格按照設計圖紙安裝預應力管道和預應力鋼筋。待混凝土強度達到90%且齡期達到7d以上張拉縱向鋼束；待混凝土強度達到100%且齡期達到10d以上張拉橫向鋼束；豎向精扎螺紋鋼筋滯后兩個梁段進行張拉，并在第一次張拉6d后進行第二次張拉。預應力張拉按照設計圖紙的順序和方式進行。預應力管道壓漿采用真空輔助壓漿工藝，管道壓漿宜在張拉完成后48h內完成。

(2)主梁懸臂澆注施工

主梁1#～31#塊采用菱形掛籃對稱懸澆施工。每只掛籃共有四片主桁，利用預埋的豎向精扎螺紋鋼后點錨固，液壓千斤頂牽引走行。

0#塊預應力鋼筋張拉完畢，在0#塊上拼裝掛籃，對稱懸臂澆注各節(jié)段箱梁。

(3)邊跨直線段現(xiàn)澆連續(xù)箱梁施工

邊跨直線段采用鋼管立柱和貝雷梁支架現(xiàn)澆施工。先對支架進行預壓消除殘余變形，再支立模板、安裝鋼筋，安裝預應力管道及預埋件，澆注混凝土。

(4)合龍段施工與箱梁體系轉換

采用吊架法施工合龍段。先合龍邊跨，再合龍中跨。安裝合龍段鋼支撐時，先焊接一側焊縫，安裝鋼筋和模板。鎖定鋼支撐施焊時，現(xiàn)場施焊的時間根據(jù)溫度變形觀測確定,要求在一天中最穩(wěn)定氣溫下進行。

按設計要求張拉部分合龍束作為臨時合龍預應力束，澆注合龍段混凝土。然后進行體系轉換,使箱梁形成設計的結構體系。

3.5 主橋斜拉索施工

成品斜拉索由專業(yè)廠家生產(chǎn)，鋼絞線成盤包裝運到現(xiàn)場。用主塔墩塔吊吊放至0#塊附近的放索盤上，進行放盤和下料。

在箱梁掛籃走行到位且橫向鋼束張拉完成后，進行拉索的正式掛設和張拉。短索采用人工逐根穿束，長索采用卷揚機逐根穿束。在進行拉索掛設和張拉的同時，進行下一節(jié)段鋼筋和模板安裝，在拉索掛設張拉完成后再進行下一節(jié)段混凝土澆注。

斜拉索張拉均采用雙控張拉，張拉在梁端進行，雙控即索力控制與線型控制。張拉按雙控程序分兩次張拉完成(不含調索時張拉)。按照監(jiān)控做好索力測量、控制和調整，調索工作在陰天或早晨進行。

4 結語

長山大橋地處東北寒冷地區(qū)的海上，地質、水文、氣候等自然條件和施工條件都非常惡劣。為保證施工質量和工期，在工程施工中進行了很多技術創(chuàng)新。應用了無覆蓋層海域施工技術、裝配式混凝土底板與鋼側板吊箱圍堰施工技術等新技術，使用了聚氨酯硬泡保溫材料、海工高性能耐久性混凝土等新材料，采用了外加電流陰極保護工藝、混凝土防腐涂層及硅烷表面浸漬等新工藝和新方法。

通過加強生產(chǎn)要素配置，科學合理組織施工，確保橋梁工程安全、優(yōu)質、按期建設完成并順利交工。