蘇通大橋主跨鋼箱梁水上吊裝工藝及通航管理

(江蘇省蘇通大橋建設指揮部，江蘇 南通 226010)

蘇通大橋位于江蘇省南通市和蘇州(常熟)市之間，是交通部規劃的“沈陽至?？凇眹抑攸c公路跨越長江的重要通道，也是江蘇省公路主骨架網的重要組成部分。蘇通大橋跨江大橋總長8 146 m，由北引橋、主橋、輔橋和南引橋組成，其中主橋全長2 088 m，主跨為1 088 m的雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，是目前世界上第一大跨徑斜拉橋。

蘇通大橋主跨鋼箱梁采用全焊扁平流線形結構，由索塔區梁段、標準梁段和中跨合龍段組成，所有鋼箱梁均采用工廠化預制，運梁船浮運至現場，分別采用大型浮吊和橋面吊機進行吊裝就位，計劃作業時間從2006年8月至2007年7月底，歷時1年。由于施工時，浮吊和運梁船需占用通航水域，對長江過往船舶的安全航行帶來較大影響，特別是標準梁段吊裝作業，隨著工程的推進，運梁船將分別占用推薦航路和主航路，需要海事部門采取單向通航、封航等交通管制措施。

1 蘇通大橋航運狀況

橋位處，船舶平均流量在2 500艘/d以上(高峰流量可達 5 000余艘/d)；上水船舶大多利用潮汐集中上行，高峰流明顯，據統計，上水船舶白天一般在當日高潮前1.5 h左右開始，持續時間1.5～2.0 h，高峰流占全天上水船舶總數的65%左右；夜晚船舶高峰流較白天要小，持續時間大約1 h。在所有船舶中，海輪約占13%；黃砂船約占71%；危險品船約占4%；其他船(含集裝箱船、散貨船等)約占12%。

根據交通部交水發[2001]763號文《關于蘇通長江公路大橋通航凈空尺度和技術要求的批復》和《長江江蘇段船舶定線制規定(2005)》等有關規定，施工期主通航孔通航凈空寬度不小于891 m，設置深水航道寬度400 m，中間為分隔線，兩側各150 m水域為上、下行推薦航路。見圖1。

圖1 通航水域示意圖(單位：m)

2 鋼箱梁吊裝與通航相關性分析

蘇通大橋主跨鋼箱梁吊裝是全橋的關鍵性控制工程，為防范鋼箱梁大懸臂在臺風季節的最不利風險，必須確保大橋于臺風季節到來前實現合龍；在長江黃金水道實施通航管制，涉及到眾多港航企事業單位的協調，而且，架設鋼箱梁用的臨時墩和托架等大臨設施在吊裝期作業內不能拆除，一方面影響船舶分流，另一方面自身也面臨船撞的風險。因此，必須科學分析鋼箱梁吊裝對船舶通航的影響，研究采取有針對性的施工安全和通航安全管制措施。

2.1 基本思路

鋼箱梁吊裝對船舶通航的影響，主要是由于作業時，施工船舶占用通航水域，特別是江側用于施工船舶定位用的錨占用通航水域引起的，因此，通過精確計算每塊鋼箱梁吊裝時，船舶外側的錨與相應側主墩之間的距離，可以準確預測作業時施工船舶對通航的影響情況，在此基礎上，研究采取不同的拋錨方法和交通管制措施，就能有效地減少吊裝作業對通航的影響。

2.2 主要施工船舶技術參數

見表1所列。

表1 主要施工船舶技術參數

2.3 索塔區梁段吊裝

2.3.1 基本情況

蘇通大橋索塔區梁段分A、B1及B2類，其中B1及B2焊接為一體整體吊裝，A梁段長13.2 m，B1+B2長22.2 m，共6大塊，最大起吊重量約695 t。根據施工方案，作業時，浮吊船在拖輪協助下，到達指定位置沿橋軸線方向橫江停泊，見圖2。

圖2 索塔區梁段吊裝示意圖

2.3.2 通航安全影響分析

根據施工方案，浮吊船尾錨需向江心側拋300 m纜繩，現場平均水深30 m，則尾錨距相應側主墩中心線距離d錨>94+(3002-302)1/2>344 m，即浮吊船拋出的尾錨占用了作業面側的全部推薦航路和大部分通航分道，對作業面側的船舶航行造成較大影響，而且，浮吊船將梁段擱置在墩身橫梁或支架上，定位精度要求較高，要盡可能防止他船興波的影響。

2.3.3 通航安全管制措施

由于南北兩側索塔區梁段吊裝非同時進行，作業面側船舶可繞過船舶尾錨水域航行，因此，需要采取單向通航的交通管制措施，且北側吊裝作業應盡量避開上水船舶高峰流，大型海船通過時要注意控制航速。

2.4 標準梁段吊裝

2.4.1 基本情況

主跨標準梁段共64塊，每塊鋼箱梁長16 m，不含風嘴頂板寬35.4 m，中心線處高4 m，最大起吊重量約450 t。作業時，由運梁船裝運梁段至現場，在橋軸線指定位置順江(頂流)拋錨定位，用橋面吊機進行起吊作業。吊裝作業時，橋面吊機對運梁船定位要求較高，定位偏差在2.5 m以內，每次吊裝約需10 h，為盡可能減少交通管制次數，盡可能采用南北兩側同時起吊的方法。

2.4.2 通航安全影響分析

根據施工方案，作業時，運梁船沿船舶首尾線45°方向拋纜繩，現場平均水深30 m，以北側吊裝為例，起吊梁段中心距4#墩中心線的距離為36.8 m，每塊梁段作業時，梁段中心距主4#墩中心線距離d梁和外側錨距主4#墩中心線距離d錨分別為：

d梁=36.8+16×(N-3)

(1)

d錨=36.8+0.5B+16×(N-3)+(L2-302)1/2·cos45°

(2)

式中：B——運梁船船寬；

N——標準梁段號(標準梁段起始段編號為3號)；

L——纜繩長度。

結合橋區水域情況，通過建立數學模型，精確計算，將施工對通航的影響總體分為兩個階段，即影響推薦航路及施工水域階段(階段1)和影響深水航道階段(階段2)。其中第2階段，隨著工程的推進，運梁船拋錨作業相互影響，需要分別采取不同的作業方法。具體情況見表2。

表2 影響情況表

為防止發生船舶走錨，以兩船最小出纜長度200 m計算。

階段1：從第3號梁段至第12號梁段，施工船舶對上水通航分道內船舶有影響。

階段2：從第13號梁段起，運梁船江側錨將占用部分深水航道直至全部深水航道，對過往船舶有較大直至重大的影響。從第25號梁段起，運梁船之間錨位相互交叉；從第30號梁段起，由于兩船間距逼近，同時拋錨作業水域受限，因此，永裕07運梁船先進場粗定位，然后讓出部分水域，金虹1號再進場拋錨，雙方精確定位后，兩側同時起吊；吊裝第34號梁段時，作業空間嚴重受限，永裕07必須待金虹1號鋼箱梁起吊至一定高度后再進行吊裝。

若運梁船拋纜長度加長，則兩船拋起錨作業出現相互影響的局面將提前。

2.4.3 通航安全管制措施

階段1，作業后期，需要封閉上水推薦航路，海巡艇加強巡航，小型船舶沿深水航道右側行駛；階段2，由于兩側同時起吊，對過往船舶影響嚴重，需要全面封航。

2.5 合龍段吊裝

合龍段一塊，長約6.4 m，起吊重量約120 t。

運梁船占據深水航道的中央，對過往船舶有嚴重影響，需要全面封航。

3 施工總結

蘇通大橋鋼箱梁吊裝水上施工復雜，對通航安全影響大，需要采取巡航、單向通航和全面封航等多種交通管制措施，通航安全管理難度大。為盡可能減少施工對通航的影響，應統籌考慮，周密謀劃，認真做好以下五方面工作。

1) 加強組織領導，健全協調機制；

2) 細化方案研究，優化施工工藝；

3) 加強施工過程安全控制，消除事故隱患；

4) 加強應急管理，確保突發情況下的應急處置；

5) 加強輿論宣傳，提高全社會的關注度。

蘇通大橋主跨鋼箱梁吊裝從2006年8月19日開始，索塔區梁段至8月31日15時48分結束，期間，共實施交通管制8 d，歷時67 h，比原計劃縮短63 h；標準梁段及合龍段吊裝于2006年11月7日開始，至2007年6月18日結束，歷時8個月。海事部門針對長江船舶交通密集，轄區錨地水域不足和自然氣候多變等特點，采取遠程控制、近程攔截和核心區防護等措施，對擬通過蘇通大橋的船舶進行宣傳、控制和攔截，在長江吳淞口至泰州200余km的江面上設置了8道攔截線，首次在長江下游成功實施了大規模的交通管制，為吊裝作業創造了良好的施工作業環境。施工單位嚴格按照指揮部的要求，優化工藝，落實安全防范措施，每次吊裝作業都在規定時間內提前完成，整個工程較原計劃提前1個月順利完成，將施工對通航的影響減少到了最低限度。