港口濱海跨海大橋施工質量管控研究

羅日陽

(惠東縣交通工程建設服務中心，廣東 惠東 516300)

0 前 言

跨海大橋的質量管控是一個極其復雜的系統，在國內現有能借鑒的工程案例不多，其設計、施工、規劃、運營維護的難度和耗資均較大[1]。跨海大橋由于其地理位置的特殊性，需要常年受到海水侵蝕，對主體結構的腐蝕較為嚴重，故在跨海大橋中耐久性這個指標被提到一個顯著位置，相比傳統橋梁施工項目，不僅需要遵循“安全、適用、耐久、環保、經濟、先進”的施工目標，更加需要考慮海水侵蝕、臺風激勵、漂浮物撞擊、輪船通航等一系列挑戰性問題[2-4]。故如何總結現有跨海大橋工程案例先進管理經驗、施工工藝、管控措施對以后跨海精品工程具有現實指導意義。本文以港口濱海跨海大橋為例，介紹港口濱海跨海大橋施工管控方面措施，對其它跨海工程施工有一定借鑒意義。

1 港口濱海跨海大橋工程概況

港口濱海跨海大橋及引道工程位于惠東縣港口濱海旅游度假區，是稔平半島環島路網的重要組成部分，也是連接港口和沙嘴尾的主通道，路線呈東西走向，西起沙嘴尾接縣道X210交界處，向東跨越海灣，經旦家村終點連接X213線，本工程起點樁號為K0+000，終點樁號為K1+316.475，全線主要由跨海大橋及大橋東西引道組成，全線設跨海大橋1座，橋長495 m；涵洞1道，長29.53 m；以及橋東和橋西兩邊引道工程，項目全長1.316 km。采用雙向四車道一級公路技術標準，主要技術指標為：設計速度：60 km/h；汽車荷載等級：公路-I級；設計洪水頻率：百年一遇；路基寬度：24 m；橋梁寬度：28 m；地震動峰值加速度：0.1 g。港口濱海跨海大橋開工日期為2012年5月25日，于2014年10月完成施工，實際工期為29個月。港口濱海跨海大橋結構概貌見圖1。

圖1 港口濱海跨海大橋結構概貌圖

2 施工質量管控關鍵性因素

港口濱海跨海大橋施工場地環境復雜，需要充分考慮建設的水文、地質、氣候、通航要求、設計標準、耐久性要求等待因素，將港口濱海跨海大橋打造高質量、高標準的大橋需要把控影響施工質量的關鍵性因素。

2.1 氣象和水文因素

港口濱海跨海大橋建設地屬于東亞季風區，受季風環流的控制，風速多年年平均值為5.0 m/s，風速的季節變化是春季、初夏及秋季風速較大，多年月平均風速為5.0～5.4 m/s，盛夏及冬季風速較小，多年月平均風速為4.6～4.8 m/s。無霜期多于340天。年平均氣溫22.1 ℃，極端最低氣溫0.4 ℃；7月氣溫最高，月平均氣溫28.4 ℃，極端最高氣溫37.5 ℃；年日照2 013.3 h；年平均降雨量1 920 mm，4～9月雨量1 623.5 mm，占全年的85%，10月至次年3月雨量296.5 mm，占全年的15%。沿海海水年平均溫度在22.5 ℃以上。路線所在地區屬海洋性氣候，潮濕多雨，地表水體主要為海水，水量受潮汐影響。沿海海區潮汐為不規則半日潮，每月最高潮位和最低潮位的時間為農歷的初二至初五、十六至十八。一年的最高潮位發生在每年農歷十月至十二月的晚上大潮期，比其他月份的大潮位高出50 cm以上。最高潮位2.89 m，設計通航水位2.14 m。潮流方向：東南至西北方向，流速：靠外海為0.50 m/s，近岸為0.90 m/s。地下水主要類型為松散層的孔隙承壓水及基巖裂隙潛水，局部有裂隙泉水以下降泉形式流出地表，含水層主要是砂質輕亞黏土，局部有砂、卵石層，地下水位較高，一般在地面下0.8～1.5 m之間，受季節影響顯著。

根據勘察期間鉆取地下水和地表水水樣進行水質分析顯示，場地水對混凝土結晶類和結晶分解復合類具有強腐蝕性,對混凝土分解類無腐蝕性。

2.2 地質、底層條件

表1 港口濱海跨海大橋工程地質、地層情況

場地內巖土種類較多，不均勻，性質變化較大，為不均勻地基，地基等級為二級，對地基穩定性不利。部分橋墩樁基礎持力層進入弱風化砂巖層，該層強度低，屬于軟巖，故樁基礎均按摩擦樁設計施工。

2.3 通航、防撞等級

港口濱海跨海大橋是平海、港口海岸線度假村海龜灣旅游開發區的主要通道，需要滿足眾多類型船舶通航，且通航密度較高，主跨設計需要滿足每日通航數千次。且重量級通航船舶級別達到萬噸級，這些船舶如散貨船、游船、大型游輪等對樁基沖撞威脅巨大，需要提高設計防撞等級，并且要考慮海中漂浮物對結構碰撞損傷，需要加大下部構造橋墩、橋臺的結構尺寸，提高結構混凝土標號，加強結構配筋，增加鋼筋保護層厚度，同時需要考慮較為經濟的防撞方案，避免總投資過大。

2.4 結構耐久性

港口濱海跨海大橋建設難度遠大于普通橋梁，這與跨海大橋修建環境和建設長度要求密切相關，港口跨海大橋不僅需要克服惡劣的海洋氣候環境，還需要克服海峽地質構造多樣化、海水長期侵蝕、臺風風振等多方面因素。港口濱海跨海大橋設計基準期為100年；設計安全等級為一級，對結構耐久性提出了新的挑戰。

3 施工質量管控措施和效果

3.1 全面施工質量管理組織機構成立

港口濱海跨海大橋在建設全過程采取了全面質量管理措施，從項目研究論證開始到建設運營階段由港口濱海跨海大橋總部對各個組織機構進行協調管理，統一全方位、全過程協調支配。組織機構如圖2所示。

圖2 全面質量管理組織機構框圖

港口濱海跨海大橋施工質量管控部門下設項目副經理和總工程師兩個主要負責人，一起成立工程技術部、質安部、材料設備部、計劃財務部和辦公室等部門，對海洋橋梁、鋼平臺、路基、安全設施、路面、涵洞作業隊進行管理和支配。施工質量管控組織機構見圖3。

圖3 施工質量管控組織機構框圖

港口濱海跨海大橋施工質量監理部門的監理模式按一級監理機構設置，在工地現場設立總監理工程師辦公室，委托某路橋梁工程檢測有限公司負責監理的各種抽檢及平行試驗，以滿足監理工作需要。為了確保本項目的監理工作質量，選派了一批長期從事公路監理的骨干力量為本項目服務。擬配總監1人、試驗檢測工程師1人、公路工程師1人、橋梁工程師1人、合同管理工程師1人、監理員2人、試驗員1人。監理組織機構見圖4。

圖4 監理組織機構

3.2 主體部分構件施工管控措施

臺背填筑包括橋臺臺背回填、錐坡填筑以及鋼筋混凝土圓管涵頂面及兩側、蓋板涵涵臺臺后回填。為了減少結構物處填土不均勻沉降，保證行車的舒適性，本項目港口濱海跨海大橋及小橋臺被回填均用粗砂分層填筑碾壓，圓管涵及蓋板涵涵臺被采用透水性砂礫土。壓實度滿足設計和規范要求。

1)港口濱海跨海大橋橋臺臺背填筑。港口濱海跨海大橋橋臺座板臺采用反開挖施工，僅開挖出滿足座板承臺施工基坑。橋梁上、下部施工完畢后進行錐坡施工時，完全清除臺前預壓土方。臺后20 m范圍內路基填土采用粗砂分層壓實，用水密法和插入式振搗棒、夯機、小型壓路機進行，并嚴格控制臺后填土回填速率，確保不發生樁頂位移的情況。

2)小橋薄壁橋臺臺背回填。薄壁橋臺臺后填土在上部實心板澆筑完畢并達到設計強度后進行，臺后20 m范圍內路基填土應采用粗砂分層、對稱壓實，填料施工工藝和大橋相同。

3)鋼筋混凝土圓管涵和蓋板涵回填。蓋板涵臺后填土待上部構造施工完畢，端縫以及錨栓孔內填塞的混凝土強度達到70%后進行，并同時兩端臺后對稱分層填土夯實，每層松浦厚度不大于30 cm，臺后填料選用透水性較好的砂礫土。

鋼筋混凝土圓管涵涵頂及涵身兩側在不小于兩倍孔徑范圍內的填土需分層對稱夯實，壓實不小于96%。

3.3 耐久性施工管控措施

港口濱海跨海大橋整個施工過程均處于海水腐蝕環境當中，而大橋設計年限為100年，需要對結構耐久性進行綜合考慮，做好防侵蝕措施。海水微量元素中對混凝土、鋼筋侵蝕主要元素為氯離子，而能有效抵抗氯離子滲透的有效措施為以低水膠比和大摻量礦物摻和料的高性能混凝土為代表有明顯的效果，高強混凝土不僅擁有強度高、固化穩定的特性，其摻合料高性能混凝土還能提高混凝土耐久性，因此在海洋環境建設中得到廣泛應用，因此大橋水下部分樁基礎盡量采用擁有摻合料高性能混凝土進行防侵蝕，同時增加鋼筋保護層厚度、嚴控混凝土開裂來提高水下主體(樁基礎、樁身、引橋承臺、墩身等)的耐久性結構。同時對大橋局部部位可以采取防腐措施，比如涂層保護、摻加鋼筋阻銹劑、環氧涂層鋼筋、不銹鋼鋼筋、硅烷浸漬等等措施來提升結構運營階段耐久性。港口濱海跨海大橋采取的耐久性措施主要有以下幾點：

1)加大下部構造橋墩、橋臺的結構尺寸，提高結構混凝土標號，加強結構配筋，增加鋼筋保護層厚度。

2)對橋梁主要上部結構、橋墩蓋梁均采用全預應力結構設計。

3)根據橋梁設計基準期及所處的環境類別和環境作用等級，綜合《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規范》[5]、《公路工程混凝土結構防腐技術規范》[6]和《海港工程混凝土結構防腐蝕技術規范》[7]中要求：最低混凝土強度等級為C35，腐蝕作用等級為D級的最大水膠比為0.4，最小膠凝材料用量為340 kg/m3；腐蝕作用等級為E級的最大水膠比為0.36，最小膠凝材料用量為360 kg/m3；腐蝕作用等級為F級的最大水膠比為0.32，最小膠凝材料用量為380 kg/m3。

4)在港口濱海跨海大橋浸水結構(港口濱海橋墩柱、系梁、樁基，小橋臺身、承臺、支撐梁)混凝土中添加鋼筋阻銹劑進行防腐，按10 kg/m3阻銹劑添加。

5)所生產的混凝土抗滲系數不小于7。

6)對于橋梁欄桿、花窗等采用涂氟漆進行防腐處理。

3.4 施工組織管控措施

港口濱海跨海大橋在施工全過程是一個十分復雜的系統，施工階段一環扣一環，如在主航道橋過渡墩施工組織控制中從樁基施工、承臺施工、墩身施工、墩頂主梁安裝等一系列工種、人員、機械、材料安排是否銜接得體影響整個項目運作效率。而且在施工過程中還需要克服臺風、航運協調、生態環境評估等一系列棘手問題。總之，港口濱海跨海大橋施工組織始終遵循著基本原則為：保障施工安全和施工質量、確保工程進度、降低施工成本、最大工種執行規模化生產和機械化作業，同時減少海上作業時間，制定合理科學的施工組織流程管控制度，確保責任到人。

3.5 施工質量管控效果

港口濱海跨海大橋開工后，全面強化現場質量監控，在不同的施工階段采取了有針對性的不同控制方式保證質量，使得整個施工過程在有效的監控之下進行，對所有分項工程都做了平行檢測和抽驗工作并進行了獨立評定。施工單位基本上能夠按照施工規范以及監理工程師提出的要求進行各分部分項工程的施工，施工質量根據《公路工程質量檢驗評定標準》(JTG F80/1-2004)中的方法和標準進行評定，均能達到合格要求。 其中: 橋梁工程97.7分，環保工程98.3分，交通安全設施97.5分，建設項目質量評分97.8分，建設項目質量等級評定為合格。經業主委托，檢測單位分別于2014年9月對主橋進行了荷載試驗，檢測結果顯示，主橋強度、剛度較好，滿足設計使用荷載要求，可以交付使用。

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