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梁橋和斜拉橋之間，同時具有連續梁橋和斜拉橋的特點。是一種剛柔兼備的組合結構體系，具有外形美觀、上下部結構比例協調、跨徑布置靈活、便于施工，以及具有造價相對較低的經濟性等優點。

對東北地區第一座跨海大橋、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，每年冬季有將近4個月無法進行施工，有效作業時間短。

(4)受海水侵蝕影響大。本橋為跨海橋梁，屬于Ⅲ類環境，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個箱梁懸澆節段，最大的節段重達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，鋼管樁頂的分配梁均采用45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。

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型沖擊反循環鉆機鉆孔。終孔檢查合格后立即清孔，采用換漿法，用正循環法注入性能良好的泥漿清出鉆渣。

鋼筋籠在鋼筋加工區制作，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、立柱、龍骨組成，內設鋼管支撐。

鋼吊箱在鋼結構生產車間分塊制造，運至墩位處用浮吊進行組拼。利用吊掛系統安裝鋼吊箱。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。混凝土達到設計規定強度進行抽水。

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，進行承臺下層混凝土澆注。混凝土澆注到各層冷卻水管標高后即開始通水降溫，循環水采用海水。澆注完成混凝土初凝后，及時養護。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澆連續箱梁同步施工等情況，將塔柱劃分為11個節段，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。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。混凝土澆注完成后隨即進行養護。待強度達到70%的設計強度等級后，拆除模板。

3.4 現澆連續箱梁施工

現澆箱梁有1個18m長的0#塊、31個4.0m長的懸澆節段，邊跨、中跨各2m長的合龍節段，邊跨8.4m長的直線段。箱梁在11#～27#節段布設有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、側模→安裝底板、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，對稱懸臂澆注各節段箱梁。

(3)邊跨直線段現澆連續箱梁施工

邊跨直線段采用鋼管立柱和貝雷梁支架現澆施工。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，現場施焊的時間根據溫度變形觀測確定,要求在一天中最穩定氣溫下進行。

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

成品斜拉索由專業廠家生產，鋼絞線成盤包裝運到現場。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，進行下一節段鋼筋和模板安裝，在拉索掛設張拉完成后再進行下一節段混凝土澆注。

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。

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