港珠澳大橋九洲航道橋建造關(guān)鍵技術(shù)

康平 潘軍

摘 要：港珠澳大橋九洲航道橋鉆孔樁采用搭設(shè)海上大型鉆孔平臺由KTY4000鉆機(jī)完成，承臺采取雙壁鋼吊箱在墩位處分塊拼裝下放后施工鋼筋及混凝土。鋼混組合梁采用臨時(shí)墩+大型浮吊安裝法施工。橋面以下主塔采用分節(jié)段安裝，橋面以上主塔受航空限高影響采用整體吊裝到橋面后整體豎轉(zhuǎn)方法完成。受航空限高影響斜拉索采用塔頂設(shè)置掛索吊架完成。本文對九洲航道橋建造全過程進(jìn)行了總結(jié)，值得相關(guān)工程學(xué)習(xí)和借鑒。

關(guān)鍵詞：大型鉆孔平臺;雙壁鋼吊箱;臨時(shí)墩;大型浮吊;整體豎轉(zhuǎn);斜拉索掛設(shè)

中圖分類號：U445.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 工程概況

港珠澳大橋設(shè)計(jì)壽命120年，設(shè)計(jì)車速為100 km/h，雙

向六車道。CB05標(biāo)段九洲航道橋采用雙塔單索面鋼混組合梁斜拉橋，中跨設(shè)雙向通航航道，橋跨布置為（85+127.5+268+127.5+85）m，全長693 m。全橋共6個(gè)橋墩，其中206#、207#墩為主塔墩，主塔采用“風(fēng)帆”型的鋼混結(jié)構(gòu)：13.7 m混凝土下塔柱、3 m鋼混結(jié)合段和98.0 m鋼上塔柱，鋼上塔柱凈重量達(dá)963 t。205#、208#墩為輔助墩，204#、209#墩為邊墩。采用塔、梁、墩固結(jié)體系。主梁采用分離式開口鋼箱+混凝土橋面板的組合截面，斜拉索采用豎琴形布置，平行鋼絲索，見圖1-1。

2 施工特點(diǎn)

橋位地處珠江口九洲列島伶仃洋區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，受海洋風(fēng)、浪、涌、潮、雨等惡劣環(huán)境影響巨大。在實(shí)際施工中，吊裝擺幅達(dá)3 m及以上是常態(tài)化，施工關(guān)鍵技術(shù)包括：永臨結(jié)合雙壁鋼圍堰安裝及封底技術(shù)，限高條件下鋼主塔整體吊裝和豎轉(zhuǎn)施工技術(shù)，組合梁的場內(nèi)制造、海上運(yùn)輸及架設(shè)施工技術(shù)，限高條件下斜拉索安裝技術(shù)，橋梁防腐施工技術(shù)及耐久性檢測等?；诃h(huán)保要求，不布置棧橋，全部物質(zhì)、機(jī)械、人員等采用船舶運(yùn)輸。

3 鉆孔樁施工

九洲航道橋鉆孔樁采取采用打樁船插打定位支撐樁，浮吊安裝連接系、樁頂分配梁、貝雷梁及橋面板形成大型鉆孔平臺后在平臺上完成復(fù)合鋼管樁插打施工，并布置KTY4000型動力頭液壓鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工。

4 承臺施工

九洲航道橋現(xiàn)澆承臺采用鋼吊箱圍堰施工，鋼圍堰由底板及龍骨、側(cè)板、內(nèi)支撐、吊掛系統(tǒng)等組成，其中側(cè)板利用防船撞設(shè)施與基礎(chǔ)施工用鋼套箱相結(jié)合，即將承臺施工用鋼套箱兼做基礎(chǔ)防船撞設(shè)施的主體結(jié)構(gòu)。通過受力計(jì)算，圍堰滿足各工況相關(guān)要求。

根據(jù)圍堰結(jié)構(gòu)尺寸、重量以及施工機(jī)械設(shè)備情況，九洲航道橋主塔墩、輔助墩及邊墩鋼圍堰均采用墩位拼裝，利用千斤頂下放的方案進(jìn)行安裝。

九洲航道橋主塔墩圍堰整體拼裝流程如下：

樁基施工完畢，拆除鉆孔樁施工平臺，開挖墩位中心部分海床面至-5.5 m標(biāo)高→利用桅桿吊機(jī)布設(shè)圍堰拼裝支撐梁→拼裝圍堰底板及龍骨→分塊拼裝圍堰側(cè)板→安裝吊掛系統(tǒng)、內(nèi)支撐以及限位裝置→布置圍堰下放千斤頂→圍堰下放前檢查驗(yàn)收→將圍堰整體提升0.8 m，拆除護(hù)筒頂支撐梁→緩慢下放圍堰就位→檢查圍堰軸線偏差及高程→進(jìn)行承臺封底混凝土施工。

5 主塔施工

九洲航道橋總體采用先梁后塔的施工方法：先建造下塔柱到塔梁結(jié)合段，同步進(jìn)行組合梁臨時(shí)墩搭設(shè)及組合梁架設(shè)，組合梁架設(shè)完成后，將鋼上塔柱整體吊裝到橋面，利用豎轉(zhuǎn)支架進(jìn)行鋼上塔柱整體豎轉(zhuǎn)，最后進(jìn)行斜拉索掛設(shè)。

混凝土下塔柱（13.7 m）采用模板四次澆筑完成：塔座、第一節(jié)混凝土、第二節(jié)混凝土、鋼混結(jié)合段T0。

鋼塔T1、T2節(jié)段及相應(yīng)曲臂段采用“沿江2號”700 t起重船吊裝，吊裝前設(shè)置導(dǎo)向匹配裝置。

鋼塔T3節(jié)段為塔梁固結(jié)段，重約609 t。吊裝前先搭設(shè)墩旁托架，并布置豎向千斤頂用于精調(diào)。吊裝前在T2頂面、T3底面設(shè)置導(dǎo)向匹配裝置。采用“秦航工65號”1 000 t起重船吊裝。

鋼塔T4～T9節(jié)段約963 t，吊具及臨時(shí)支撐等臨時(shí)結(jié)構(gòu)重154 t，上塔柱整體吊裝總重為1 117 t，采用“正力2200”浮吊整體吊裝到橋面，吊裝前在橋面安裝整體豎轉(zhuǎn)滑道及提升支架。T4～T9節(jié)段吊裝到橋面后整體豎轉(zhuǎn)到垂直狀態(tài)。鋼塔柱提升采用四臺連續(xù)千斤頂同步提升，并適時(shí)做好各種監(jiān)控。

6 組合梁施工

九洲航道橋鋼混組合主梁左右幅各分為十大節(jié)段+一節(jié)合龍段，梁段長59.5 m～85.1 m，單個(gè)構(gòu)件最大重量1 645 t，利用“天一號”3 000 t運(yùn)架一體船運(yùn)輸至橋位處進(jìn)行架設(shè)施工。鋼混組合主梁與淺水區(qū)非通航孔橋一樣在中山預(yù)制場制造、組合。

施工架設(shè)步驟為先主墩206#墩兩側(cè)組合梁，后主墩207#墩兩側(cè)組合梁，再進(jìn)行組合梁中跨2 m合龍安裝。組合梁大節(jié)段架設(shè)通過在主跨設(shè)置兩排臨時(shí)墩，次邊跨（輔助墩與主墩之間）設(shè)置一排臨時(shí)墩，全橋共設(shè)置臨時(shí)墩5個(gè)（L1～L5），利用墩頂布置的臨時(shí)支座為三向調(diào)節(jié)滑移副（縱向、橫向、豎向）達(dá)到組合梁位置精調(diào)的目的。

7 斜拉索施工

斜拉索施工順序按照組合梁架設(shè)順序及斜拉索設(shè)計(jì)要求的“由近塔索至遠(yuǎn)塔索，對稱張拉斜拉索”的順序進(jìn)行，即順序?yàn)椋築S01、ZS01→BS02、ZS02→…→BS08、ZS08，根據(jù)塔柱及組合梁大節(jié)段架設(shè)施工情況，先施工206#墩主塔斜拉索，后施工207#墩主塔斜拉索，受航空限高影響斜拉索采用塔端吊架和汽車吊配合完成斜拉索安裝。單個(gè)主塔墩的斜拉索施工完畢之后，拆除組合梁大節(jié)段架設(shè)施工的臨時(shí)支架，進(jìn)行線形及索力調(diào)整，安裝合攏段。最后進(jìn)行全橋線形及索力的再調(diào)整。

8 總結(jié)

港珠澳大橋九洲航道橋從下至上，從結(jié)構(gòu)制造到安裝，積極推行貫徹大型化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化的建設(shè)理念，通過對一系列關(guān)鍵技術(shù)的研究和實(shí)踐，保證了斜拉橋施工質(zhì)量、加快了施工進(jìn)度，同時(shí)形成了一套完整的復(fù)雜海況組合梁塔斜拉橋建造關(guān)鍵技術(shù)，對國內(nèi)外同類型橋的設(shè)計(jì)施工具有很好的借鑒、參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]港珠澳大橋管理局.港珠澳大橋主體工程橋梁DB02標(biāo)段施工設(shè)計(jì)圖 第二篇 九洲航道橋.

[2]港珠澳大橋管理局.港珠澳大橋主體工程橋梁工程施工及質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]港珠澳大橋管理局.港珠澳大橋主體工程橋梁工程CB05標(biāo)專用技術(shù)規(guī)范[S].

[4]潘軍，徐瑜.港珠澳大橋九洲航道橋主梁及橋塔施工關(guān)鍵技術(shù)[J].橋梁建設(shè)，2016，46（06）：1-6.

[5]陳衛(wèi)軍.九洲航道橋主塔墩承臺鋼圍堰施工工藝[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，4（12）：164-166.

[6]段志勇.豎轉(zhuǎn)技術(shù)在海上斜拉橋鋼索塔安裝中的應(yīng)用[J].交通科技，2016，42（02）：17-20.

[7]段志勇，劉殿元，向?qū)W建.斜拉橋鋼塔柱整體安裝的豎轉(zhuǎn)提升支架受力分析[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2015，11（06）：285-287.

[8]樸龍，周高明，張興致，等.港珠澳大橋九洲航道橋鋼塔制作技術(shù)優(yōu)化及創(chuàng)新[J].鋼結(jié)構(gòu)，2016，31（08）：75-80.

[9]劉明虎，薛花娟.港珠澳大橋超高強(qiáng)度平行鋼絲斜拉索設(shè)計(jì)與技術(shù)研究[J].橋梁建設(shè)，2014，44（05）：88-93.

[10]劉殿元，齊鐵東，向?qū)W建.港珠澳大橋九洲航道橋輔助墩支點(diǎn)頂升受力分析[J].橋梁建設(shè)，2019，19（01）：113-118.

[11]劉殿元，向?qū)W建，齊鐵東.基于無應(yīng)力狀態(tài)法的大節(jié)段安裝斜拉橋施工控制研究[J].公路交通科技，2017，34（S1）：7-14.

[12]劉俊利，徐振山.港珠澳大橋鋼管復(fù)合樁犧牲陽極保護(hù)施工技術(shù)[J].價(jià)值工程，2019，38（09）：96-98.