論溫州市七都大橋北汊橋關(guān)鍵施工技術(shù)

陳金浦

（溫州市建設(shè)工程質(zhì)量安全管理總站，浙江 溫州 325100）

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

溫州市七都大橋北汊橋工程連接溫州市鹿城區(qū)和永嘉縣，工程主線南接七都南汊橋預(yù)留終點(diǎn)處，起點(diǎn)處完善七都側(cè)互通，主線向北跨越甌江，終點(diǎn)位于104 國道前，并預(yù)留溫州繞城高速公路烏?；ネㄆ瘘c(diǎn)，同時(shí)與104 國道新建一處樞紐互通，工程主線總長(zhǎng)1 866 m。

1.2 主橋概況

七都大橋北汊橋主通航孔橋?yàn)殡p塔中央索面疊合梁斜拉橋，主橋總長(zhǎng)680 m，主跨360 m，跨徑布置為58+102+360+102+58 m，采用五跨連續(xù)半漂浮體系，空間密索型布置。主塔高118.6 m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。主梁橋面寬37.6 m，為鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)（見圖1）。

圖1 主通航孔橋總體結(jié)構(gòu)圖

1.3 水文及地質(zhì)情況

大橋橋位處江面寬約950 m，其中灘涂寬約100 m，橋位處一般水深在4.0～10.0 m 左右，水深大于5.0 m 深槽寬約770 m，最大水深13.2 m 左右，兩岸橋頭地形平坦。橋址斷面實(shí)測(cè)的最大落潮測(cè)點(diǎn)流速2.01 m/s，最大漲潮測(cè)點(diǎn)流速2.10 m/s，最大潮差為5～6 m。

大橋跨越甌江，上部為沖海積粉砂、細(xì)砂、中砂、淤泥質(zhì)粘土，稍密～中密狀，性質(zhì)較差。中下部分布三層沖積卵礫石，間夾沖湖積、海積粘性土，其中卵礫石呈中密～密實(shí)狀，該層局部下臥灰色軟塑狀粉質(zhì)粘土。卵礫石層層位穩(wěn)定，密實(shí)狀，工程性質(zhì)較好，為主墩樁基持力層。

2 樁基施工

2.1 概況及工藝選擇

主墩設(shè)置29 根Φ2.5 m 的鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁長(zhǎng)97.9 m，孔深約106 m。樁基按摩擦樁設(shè)計(jì)，采用C35 海工耐久性混凝土。鋼護(hù)筒作為樁基受力的安全儲(chǔ)備。根據(jù)本工程地質(zhì)情況及試樁效果，主墩工程樁采用了SH 460 旋挖機(jī)一次性成孔施工。實(shí)際施工過程中，SH 460 旋挖機(jī)單樁成孔時(shí)間為42～48 h，樁身垂直度、孔徑以及孔深都能滿足規(guī)范要求[1]。

2.2 樁基施工技術(shù)

主墩鋼護(hù)筒總長(zhǎng)為42.3 m，直徑2.8 m，永久護(hù)筒段長(zhǎng)度37.8 m，壁厚2 cm，臨時(shí)護(hù)筒段長(zhǎng)度4.5 m，壁厚1.4 cm，總重56.5 t?？紤]到施工平臺(tái)承載能力及150 t 履帶吊卸船能力，鋼護(hù)筒分為2 節(jié)，下節(jié)為27 m，上節(jié)為15.3 m。

鋼護(hù)筒經(jīng)起吊-翻轉(zhuǎn)-定位-調(diào)垂-第一次打設(shè)-對(duì)接-第二次打設(shè)的過程，利用雙層導(dǎo)向架作為調(diào)垂輔助，液壓振動(dòng)錘打設(shè)，保證了鋼護(hù)筒垂直度控制于5‰以內(nèi)。

由于旋挖機(jī)成孔方式，樁基孔壁質(zhì)量較回旋鉆成孔工藝差，本工程采用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土人工造漿，泥漿配比由河水、膨潤(rùn)土、火堿、纖維素、鋸末等材料攪拌而成。泥漿比重控制在1.15～1.18 之間，黏度為24～28 s。泥漿存儲(chǔ)主要為陸上泥漿池和未成孔護(hù)筒存儲(chǔ)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備黏土，當(dāng)漏漿嚴(yán)重時(shí)，向孔內(nèi)倒入黏土，鉆機(jī)空轉(zhuǎn)護(hù)壁[2]（見圖2、圖3）。

圖2 鋼護(hù)筒打設(shè)施工

圖3 旋挖機(jī)成孔施工

主墩鋼筋籠總重72 t，總長(zhǎng)104 m，共9 節(jié)，主筋為Φ36 mm，箍筋為Φ12 mm。頂部48 m 范圍采用雙層鋼筋布置，內(nèi)圈40 根，外圈80 根。鋼筋加工場(chǎng)內(nèi)設(shè)置48 m 半圓形胎架，長(zhǎng)線法制作，每隔2 m 定位加強(qiáng)箍。鋼筋籠下放采用方形吊具，鋼筋籠固定采用插銷式圓形固定架。由于鋼筋籠為兩層，鋼筋籠預(yù)留空間允許工人進(jìn)入到籠內(nèi)進(jìn)行內(nèi)側(cè)鋼筋連接（見圖4、圖5）。

圖4 鋼筋籠吊具

圖5 鋼筋籠固定架

樁基混凝土澆筑，初灌量為16 m3，采用2 臺(tái)攪拌車同時(shí)放料，單樁澆筑時(shí)間約10 h，混凝土內(nèi)添加緩凝劑延緩初凝時(shí)間?；炷翝仓戤吅?，利用空壓機(jī)吸除樁頭多余浮漿，減少樁頭破除工程量。樁基是雙層鋼筋籠，樁頭破除難度大，采用靜態(tài)爆破，于內(nèi)層鋼筋內(nèi)側(cè)豎向鉆孔灌注膨脹劑，24 h 混凝土開裂后采用鎬頭機(jī)和人工配合破樁。

3 主墩鋼吊箱施工

主墩承臺(tái)采用六邊形承臺(tái)，輪廓尺寸為43.4×26.8 m，厚度為6 m。承臺(tái)頂標(biāo)高為+5.9 m，底標(biāo)高-0.1 m，為高樁承臺(tái)。承臺(tái)采用C40 海工耐久性混凝土，總方量為5 832 m3。承臺(tái)封底厚度為1.0 m，采用C30 混凝土，方量為792 m3。根據(jù)承臺(tái)標(biāo)高及體積、水文地質(zhì)條件、現(xiàn)場(chǎng)施工條件，主墩承臺(tái)采用鋼吊箱圍堰。

3.1 主墩圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主墩承臺(tái)采用有底鋼吊箱，總平面尺寸為45.8（長(zhǎng)）×29.2（寬）m，總高度7.1 m，壁厚1.2 m。鋼吊箱結(jié)構(gòu)主要由側(cè)板系統(tǒng)、底板系統(tǒng)、內(nèi)支撐系統(tǒng)、下放系統(tǒng)和固定系統(tǒng)五部分組成。側(cè)板系統(tǒng)重量約217.6 t，底板系統(tǒng)重量約169.4 t，內(nèi)支撐約24.6 t，固定鋼板、下吊點(diǎn)、固定鋼板等18.8 t，共計(jì)約430.4 t。

3.2 鋼吊裝加工制作

鋼吊箱采用后場(chǎng)分塊制作，現(xiàn)場(chǎng)分塊拼裝，千斤頂整體下放的施工工藝?？紤]到棧橋?qū)挾?、運(yùn)輸車載重以及起重設(shè)備性能，鋼吊箱底板分為8 塊制作，平整場(chǎng)地上進(jìn)行底板放樣，鋪設(shè)底板鋼板，依次安裝HN600 型鋼主梁、HN350 次梁、I25a 工字鋼次梁、∠100*80*8 角鋼。結(jié)合鋼護(hù)筒實(shí)際位置進(jìn)行底板面板開洞，進(jìn)行適當(dāng)放大。鋼吊箱側(cè)板分為24 塊，共7 種類型。直線段側(cè)板依次進(jìn)行面板鋪設(shè)、水平環(huán)板、豎向加勁板、水平加勁桁架焊接。圓弧段在定制胎架制作，圓弧型壁體需制作角度靠模，以保證制作精度。

3.3 鋼吊裝下放安裝

主墩鉆孔樁全部施工完后，拆除承臺(tái)范圍內(nèi)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，保留承臺(tái)四周棧橋及平臺(tái)。于鋼護(hù)筒+4.5 m 標(biāo)高橫穿雙拼I25 工字鋼作為吊箱拼裝平臺(tái)，先吊裝底板并焊接，后吊裝側(cè)板，安裝臨時(shí)斜撐并逐塊焊接[3]。

采用10 臺(tái)100 t 千斤頂同步下放，下放前先用千斤頂提升鋼吊箱，使其脫離平臺(tái)30 cm 高度。鋼吊箱重量由拼裝平臺(tái)轉(zhuǎn)移至鋼護(hù)筒頂部千斤頂承受，完成第一次受力體系轉(zhuǎn)換。鋼吊箱下放利用落潮時(shí)段緩慢進(jìn)行下放，始終保持鋼吊箱底高于水面約30～50 cm，盡量控制吊箱內(nèi)為無水狀態(tài)。在鋼吊箱下放到位后，于低潮位期間安排多人焊接固定鋼板，將吊箱重量由千斤頂轉(zhuǎn)移至鋼護(hù)筒承受，完成第二次受力體系轉(zhuǎn)換[4]（見圖6）。

圖6 鋼吊箱同步下放

鋼吊箱封底混凝土為C30 混凝土，總厚度為1.0 m，總方量約792 m3。根據(jù)對(duì)潮汐的調(diào)查，封底采用分層分倉干封底形式，第一層分三倉分別澆筑0.7 m 厚混凝土，第二層整體澆筑0.3 m 厚混凝土并找平[5]（見圖7）。

圖7 鋼吊箱分層分倉干封底

4 主橋索塔施工

主塔采用獨(dú)柱形式，高118.6 m，截面為長(zhǎng)圓形變截面設(shè)計(jì)，分為下塔柱、中塔柱、上塔柱（拉索錨固區(qū)）。下塔柱高26.1 m，底部壁厚為2.0 m、2.5 m、3.0 m 三種形式。從+8.4 m～+34.5 m 結(jié)構(gòu)截面形式為沿圓曲線由根部的直徑12.0 m 漸變至頂部的直徑7.5 m。其中間+29.5 m～+34.5 m為實(shí)心“月牙形”牛腿結(jié)構(gòu)，牛腿豎向呈凸型圓弧變化，牛腿頂面設(shè)置支座墊石。

中塔柱（牛腿頂面+34.5 m 至標(biāo)高+67.0 m）高32.5 m，為橢圓形截面，橫橋向塔寬度為5.28 m，縱橋向?qū)挾扔?.5 m 漸變至6.8 m。中塔柱塔壁厚度由1.3 m 漸變至1.89 m。

上塔柱（+67.0 m 至塔頂+127 m）高60.0 m，為橢圓形截面，橫橋向塔寬度為5.28 m，縱橋向?qū)挾扔?.8 m 漸變至5.8 m。上塔柱設(shè)置21 節(jié)鋼錨梁和鋼牛腿，兩側(cè)斜拉索面內(nèi)的平衡水平分力由鋼錨梁承受，部分不平衡水平分力和豎向分力通過鋼錨梁與鋼牛腿之間的高強(qiáng)螺栓連接傳遞到預(yù)埋鋼板，由索塔承受。

4.1 主塔施工部署

據(jù)索塔高度和結(jié)構(gòu)形式、水上平臺(tái)布置、鋼錨梁最大起吊重量等要求，每個(gè)索塔配置1 臺(tái)塔吊作為索塔施工垂直起重設(shè)備，位于主塔西南側(cè)。最大起重量為20 t。

下塔柱采用裝配式梯籠上下通行，牛腿頂面設(shè)置中轉(zhuǎn)鋼平臺(tái)。中上塔柱采用施工升降梯通行，升降機(jī)可直接進(jìn)入爬模下架體[6]。

混凝土泵管選用高壓泵管，泵管布置在主塔正前方，沿塔壁固定。

塔吊扶墻、梯籠扶墻、升降梯扶墻、泵管固定件附著于主塔壁上，預(yù)埋連接件采用爬錐和開孔鋼板的形式。使用完畢后，可拆卸爬錐螺母和鋼板，塔壁外觀無異。

4.2 下塔柱施工技術(shù)

下塔柱施工采用鋼模+木模的無支架施工工藝，施工工序?yàn)椋喊惭b勁性骨架→綁扎鋼筋→立外模板→立內(nèi)模板→驗(yàn)收→澆塔柱混凝土→待強(qiáng)、鑿毛、養(yǎng)生→拆模[7]。

下塔柱總高為26.1 m，底部21.1 m 為空心結(jié)構(gòu)，頂部5 m 為實(shí)心牛腿結(jié)構(gòu)。下塔柱節(jié)段劃分為4 節(jié)，高度分別為5.2 m、7.8 m、7.4 m、5.7 m，采用無支架的施工工藝?？紤]到下塔柱變截面形式多變，利用勁性骨架進(jìn)行鋼筋固定及綁扎，施工模板采取整體鋼模板（外模）+木模（內(nèi)模）的組合形式。勁性骨架和鋼模板外挑平臺(tái)兼做操作平臺(tái)。

4.3 中、上塔柱施工技術(shù)

中、上塔柱總高度為92.5 m，共劃分為20 個(gè)施工節(jié)段，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段為5 m，節(jié)段劃分為0.5 m+6×5.0 m+2.0 m+12×5.0 m=92.5 m。中上塔柱施工采用液壓爬模施工，利用下塔柱模板平臺(tái)，進(jìn)行起始段（5、6 節(jié)）施工，第7 節(jié)及之后節(jié)段都采用液壓爬模系統(tǒng)施工。

爬模采用整體式液壓自爬模，塔身外側(cè)布置8 套爬升機(jī)位。模板體系采用鋼模板（圓弧處）+木模板（直線段），標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段澆筑高度5.0 m，模板設(shè)計(jì)高度5.15 m，模板布置為8 塊圓弧鋼模板加上2 塊木模板，圓弧段截面不變，直線段每次收縮，收縮的時(shí)候裁切直線段木模板。模板之間拼縫均采用子母口縫設(shè)計(jì)，兩塊模板通過芯帶連接，鋼模板與木模板通過鉤栓連接。

上塔柱施工，鋼錨梁、鋼牛腿、索導(dǎo)管在鋼結(jié)構(gòu)加工場(chǎng)內(nèi)完成制作，并將三者焊接、栓接成整體后驗(yàn)收合格，運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行整體吊裝定位的施工方法。鋼錨梁吊裝采用塔吊整體吊裝，首節(jié)采用簡(jiǎn)易支撐支架進(jìn)行精確定位，以上鋼錨梁由鋼牛腿壁板支撐定位，并與勁性骨架焊接固定。鋼錨梁采用四點(diǎn)起吊，吊具采用鋼扁擔(dān)結(jié)構(gòu)[8]（見圖8、圖9）。

圖8 下塔柱翻模施工

圖9 中上塔柱爬模施工

5 主橋鋼混疊合梁施工

主梁采用鋼梁與混凝土橋面板疊合梁，橋面板和鋼槽梁通過剪力釘相結(jié)合。鋼梁標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)6 m 和8 m，在橋墩（塔）附近鋼梁節(jié)段長(zhǎng)度調(diào)整為5 m、7.5 m 和10 m，橋面板寬度37.62 m，梁全高3.5 m，最重梁段為430 t，標(biāo)準(zhǔn)梁段約360 t。全橋總梁段數(shù)為91 段，為（S21～S1、S0、T、M0、M1～M21）x2 以及MH（合龍段）。

5.1 主梁制作技術(shù)

鋼混疊合梁于預(yù)制廠內(nèi)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)制作拼裝、橋面板澆筑、整體涂裝等工序。鋼梁部分加工，先進(jìn)行底板、橫隔板、腹板、錨箱等各類單元件下料，于胎架上完成第一輪拼裝，根據(jù)預(yù)拱度放樣余量線并進(jìn)行配切。而后轉(zhuǎn)移至第二輪拼裝胎架，進(jìn)行鋼梁拼接口修整和安裝臨時(shí)匹配件。同時(shí)于此胎架上進(jìn)行橋面板支模和澆筑，觀測(cè)是否由于梁段自身重量增加引起鋼梁變形，并進(jìn)行最終的修正[9]。

5.2 浮吊安裝施工技術(shù)

塔區(qū)T#、0#和1#段疊合梁，邊輔墩墩頂12#、13#、21#梁段，均采用600 t 全回轉(zhuǎn)浮吊安裝，由臨時(shí)支架進(jìn)行支撐定位。鋼梁浮吊吊裝，運(yùn)輸船?？恐脸信_(tái)側(cè)，浮吊挨著運(yùn)輸船側(cè)向停靠。浮吊起吊梁段后，運(yùn)輸船退出，浮吊將梁段提升至支架高度，通過移船絞車向承臺(tái)靠近，梁段投影面臨近支架放樣標(biāo)記，將梁段緩慢下放至支架并粗定位，通過梁段底三向千斤頂進(jìn)行鋼梁精調(diào)。塔區(qū)梁段采用逐步對(duì)稱吊裝，輔助墩梁段先吊裝外側(cè)梁段，后吊裝內(nèi)側(cè)梁段。

5.3 橋面吊機(jī)安裝施工技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)梁段2#～11#、14#～20#、MH 梁段采用定制橋面吊機(jī)懸臂拼裝施工，形成了鋼梁吊裝精調(diào)-焊縫焊接-濕接縫澆筑及養(yǎng)護(hù)-體內(nèi)預(yù)應(yīng)力（精軋螺紋管）張拉-斜拉索安裝和張拉-橋面吊機(jī)行走的整套施工工藝。

橋面吊機(jī)采用輕型分離式低重心全液壓自控式連續(xù)提升橋面吊機(jī)，主要由承重框架、提升系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、吊裝系統(tǒng)等組成。單臺(tái)橋面吊機(jī)額定起重量為250 t，自重68 t，兩臺(tái)橋面吊機(jī)進(jìn)行一片梁段吊裝，全橋共8 臺(tái)[10]。

鋼梁于最高潮至落潮時(shí)間段吊裝，梁段吊裝到位后，進(jìn)行粗定位，待夜間10 點(diǎn)后，進(jìn)行梁段精調(diào)。根據(jù)吊裝梁拼裝線型，提前調(diào)整吊具偏心，精調(diào)過程中，結(jié)合臨時(shí)碼板約束梁段近塔側(cè)標(biāo)高，通過千斤頂鋼絞線的提升和下放，來精確控制梁段整體標(biāo)高和線型（見圖10、圖11）。

圖10 塔區(qū)梁段浮吊吊裝

圖11 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段橋面吊機(jī)安裝

鋼梁精調(diào)過程中，穿插進(jìn)行坡口打磨工作，鋼梁精調(diào)到位后，立即進(jìn)行焊縫碼板及焊接作業(yè)，采用頂板-腹板-底板的焊接順序。頂板焊縫焊接完成并檢測(cè)完成后，進(jìn)行縱向預(yù)應(yīng)力（精軋螺紋鋼）連接、濕接縫鋼筋綁扎、預(yù)應(yīng)力波紋管（鋼絞線）安裝、吊模安裝、濕接縫混凝土澆筑等一系列工序。

待濕接縫混凝土強(qiáng)度和彈性模量達(dá)到90%后，進(jìn)行縱向預(yù)應(yīng)力（精軋螺紋鋼）的張拉、斜拉索的張拉和調(diào)整[11]。當(dāng)梁段標(biāo)高和斜拉索索力都達(dá)到施工監(jiān)理指令要求后，完成調(diào)索作業(yè)。之后，進(jìn)行橋面吊機(jī)行走，并進(jìn)行下一節(jié)段安裝工序。

5.4 合龍段安裝施工技術(shù)

合龍段鋼梁長(zhǎng)4 m，重約180 t。合龍段吊裝，為了確保南北兩側(cè)鋼梁受力均勻，防止出現(xiàn)兩側(cè)梁段高度差，南北各兩臺(tái)橋面吊機(jī)各行走半個(gè)梁段間距，并于橋面吊機(jī)頂部安裝分配梁，將一側(cè)橋面吊機(jī)吊裝系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至分配梁上，由這一套吊裝系統(tǒng)進(jìn)行合龍段鋼梁的吊裝。

21#梁段吊裝后，合龍口進(jìn)行配切，縱橋向呈梯形形式。合龍段吊裝前72 h，進(jìn)行合龍口觀測(cè)。72 h 觀測(cè)的低溫鋼梁數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，合龍段鋼梁進(jìn)行兩端頭配切[12]。

合龍段于白天吊裝，由于懸臂梁段長(zhǎng)度不大，實(shí)測(cè)晝夜溫度變化引起的伸縮量約17 mm。太陽落山后隨溫度降低，合龍段梁于夜間8 點(diǎn)進(jìn)檔，期間進(jìn)行焊縫精修，10點(diǎn)后進(jìn)行合龍梁段與21#梁段的鎖定，并同步進(jìn)行碼板、焊接作業(yè)。頂板焊縫完成后，于夜間12 點(diǎn)開始臨時(shí)固結(jié)解除，于凌晨5 點(diǎn)前完成兩個(gè)塔三向臨時(shí)固結(jié)割除，確保日出前主梁呈自由漂浮狀態(tài)（見圖12）。

圖12 主橋合龍段施工

6 結(jié)束語

溫州市七都大橋北汊橋在建設(shè)過程中，樁基施工采用旋挖機(jī)成孔工藝，單樁成孔時(shí)間約48～60 h，大大提高了成孔效率。主墩承臺(tái)采用鋼吊箱圍堰施工工藝，分塊制作安裝、整體下放以及分層分倉干封底的形式，保證吊裝施工安全有效。下塔柱采用無支架鋼模、中上塔柱采用爬模施工工藝，大大保證了變截面獨(dú)柱式塔柱施工質(zhì)量及安全。鋼混疊合梁采用浮吊和橋面吊機(jī)安裝的施工工藝，保證鋼混疊合梁成橋線型及臺(tái)風(fēng)來臨前合龍的進(jìn)度要求。溫州市七都大橋北汊橋在建設(shè)過程中，采用上述施工技術(shù)，取得良好的質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)、工期效益。溫州市七都大橋北汊橋工程于2017 年5 月開工，2020 年6 月完成主橋合龍。