以技術革新實現單體特大橋項目成本節約

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90年代后，隨著國家基礎設施建設的大規模開展，單體特大橋如雨后春筍般在全國各地開始陸續建設，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，技術難度大，施工周期長，環境影響明顯，不可預見因素多，但隨著市場的不斷發展，這些橋梁施工企業之間的競爭也日趨激烈，誰能掌握先進的技術，降低施工的風險和成本，誰就能在競爭中取勝，誰就能持續發展。施工成本管理是項目經營成敗的關鍵，也是企業生存發展的先決條件，單體特大橋施工的復雜程度，安全的風險程度，都促使它的施工具有高成本性。技術革新可改善施工工藝，降低施工安全風險，提高施工質量，最終體現在施工成本的節約上。現以永川長江大橋為例來闡述技術革新對單體特大橋成本的節約。

1 項目概況

永川長江大橋位于重慶市永川區，是重慶三環高速公路永川至江津段的一座標志性建筑，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，其中永川側塔高196.7m，江津側塔高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個邊箱的橫隔板構成。鋼箱梁采用與混凝土斷面相適應的邊箱封閉式流線型扁平鋼箱梁。

2 技術革新策劃

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

（1）單體特大型橋梁的成本管理在于技術創新與方案的優化。針對常規大型斜拉橋的建設，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勢，且施工工藝也趨于大同，如何降低成本，創造效益，做到行業施工水平的前列，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要效益。通過方案的優化來創造利潤增長點。例如大型結構物混凝土方量大，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，而且此類橋梁高度大，跨度長，在施工的自由狀態時，很容易受到外界環境的干擾，且很多影響是不可逆的，一旦發生，損失嚴重。如在海邊施工，很容易受到季節性臺風影響，尤其是橋梁處于長懸臂狀態，極易對橋梁造成扭曲，因此，要積極收集當地歷年來的氣象資料，并確定橋梁在臺風期間所需的安全狀態，所有輔助性工程均要在臺風到來前施工完成，以保證橋梁結構安全性。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，結構部位均已出水面、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備工作及水文資料的收集工作。在適當的水位進行施工，如果錯過這段時間，將采用相當高的代價完成施工生產任務。因此，施工要懂得自然規律，尊重自然，趨利避害。

3 技術革新的措施實施

通過對地質條件的認真調查，改變樁基礎單一采用的回旋鉆、沖擊鉆、人工挖孔等施工方式。根據地層不同深度的地質構造改為挖、沖結合的施工方式，加快施工進度。通過對永川長江大橋橋位處歷年水位的調查和項目測量隊的詳細觀察，總結經驗，改變了以往鋼梁上岸的傳統模式，充分利用水位變化，使用氣囊滾動鋼梁上岸。采用新設備進行邊跨混凝土澆注；發明新的張拉設備，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24根Φ2.5m樁基，設計樁長南岸40 m，北岸30 m。地質條件分別為南岸0～7 m為透水性卵石層，7～12 m為強風化泥巖層，12～50 m為中風化泥巖且夾雜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為中風化砂巖，21～70m為中風化泥巖且夾數層厚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。

傳統工藝：根據常規經驗，采用沖擊鉆成孔的施工工藝。

技術革新施工方案：項目考慮到南岸基礎要“搶水”施工，且在5月份要施工至塔柱第3節段以上，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，轉用沖擊鉆成孔。按照常規工藝，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，整整節省1個月時間，為洪水到來前完成3節塔柱施工提供了良好的保障。

成本節約：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，但由于南岸為關鍵線路，工期縮短1個月，項目直接管理成本節省約80萬元，實際采用沖擊鉆機結合旋挖鉆機施工成本節約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，節省了場地硬化及灌注道路維護費用，直接成本節約5萬余元，間接降低了灌注過程中的質量風險，并很好地配合了旋挖鉆高效的施工進度。兩種工藝經濟性比較見表1所列。

表1 沖擊鉆與旋挖鉆機結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

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構，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

技術革新工藝：采用大摻量粉煤灰的技術措施，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

成本節約：永川長江大橋索塔承臺大體積混凝土配合比通過優化，采用大摻量粉煤灰的技術方案，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化，每方混凝土可節約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約56.9萬元，具有較大的經濟效益。

3.3 氣囊移運鋼梁技術

（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。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年水文數據，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）傳統方法：大型浮吊吊裝，搭設鋼棧橋存梁。

（3）技術革新工藝：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，將構件頂起至支座脫空，然后取出支座，再收放前、后卷揚設備，對構件進行平衡牽引，使鋼梁在氣囊上水平滾動前移[1]。

（4）優點：操作簡便且安全，只需對氣囊充氣，頂升重件，開啟牽引系統，即可實現箱梁的水平移動。氣囊是柔軟彈性體，具有緩沖作用；氣囊對構件的支撐力小，不易損傷構件；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，共可節省費用48萬元；與大型浮吊吊裝方案比較，可節省費用141萬元。據綜合估算，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省成本費用82.3萬元。

3.4 組合式千斤頂張拉斜拉索技術

（1）概況：大跨徑斜拉橋斜拉索張拉是工程控制的關鍵，結合現場實際情況，永川長江大橋采用了組合式千斤頂張拉斜拉索技術，在半年內即完成了152根斜拉索的張拉和調索工作，同時也得到建設、監理、監控等單位的高度贊譽。

（2）常規工藝：采用大噸位穿心千斤頂。

（3）技術革新工藝：與傳統的施工方法相比，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生等量大噸位千斤頂的推力值。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于常規斜拉索張拉中的撐腳及穿心式千斤頂，從而節約了操作空間，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在：施工方便、操作簡單、節省資源。在成本支出方面，項目部在進行成本比較后，發現組合式千斤頂張拉施工工法的費用投入明顯低于傳統的斜拉索大噸位千斤頂張拉技術[2]。

（4）成本節約：節省了千斤頂設備購買費用，節省了倒運千斤頂的時間和安全風險，加快了施工進度。表3為成本節約一覽表。

表3 成本節約一覽表

據分析，雙塔雙索面152根斜拉索可以節省242 200元費用。

4 結語

綜上所述，在永川長江大橋工程建設過程中，項目管理在緊抓工程目標的同時，著力研究以技術革新降低施工成本的方式，通過研究一系列的新技術，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得以實現。

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選中的應用研究[D].蘭州：蘭州交通大學,2016.

[2]王光健.基于關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,2015.