論溫州市七都大橋北汊橋關鍵施工技術

陳金浦

（溫州市建設工程質量安全管理總站，浙江 溫州 325100）

1 工程概況

1.1 工程簡介

溫州市七都大橋北汊橋工程連接溫州市鹿城區和永嘉縣，工程主線南接七都南汊橋預留終點處，起點處完善七都側互通，主線向北跨越甌江，終點位于104 國道前，并預留溫州繞城高速公路烏牛互通起點，同時與104 國道新建一處樞紐互通，工程主線總長1 866 m。

1.2 主橋概況

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

圖1 主通航孔橋總體結構圖

1.3 水文及地質情況

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。橋址斷面實測的最大落潮測點流速2.01 m/s，最大漲潮測點流速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、細砂、中砂、淤泥質粘土，稍密～中密狀，性質較差。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～密實狀，該層局部下臥灰色軟塑狀粉質粘土。卵礫石層層位穩定，密實狀，工程性質較好，為主墩樁基持力層。

2 樁基施工

2.1 概況及工藝選擇

主墩設置29 根Φ2.5 m 的鉆孔灌注樁基礎，樁長97.9 m，孔深約106 m。樁基按摩擦樁設計，采用C35 海工耐久性混凝土。鋼護筒作為樁基受力的安全儲備。根據本工程地質情況及試樁效果，主墩工程樁采用了SH 460 旋挖機一次性成孔施工。實際施工過程中，SH 460 旋挖機單樁成孔時間為42～48 h，樁身垂直度、孔徑以及孔深都能滿足規范要求[1]。

2.2 樁基施工技術

主墩鋼護筒總長為42.3 m，直徑2.8 m，永久護筒段長度37.8 m，壁厚2 cm，臨時護筒段長度4.5 m，壁厚1.4 cm，總重56.5 t。考慮到施工平臺承載能力及150 t 履帶吊卸船能力，鋼護筒分為2 節，下節為27 m，上節為15.3 m。

鋼護筒經起吊-翻轉-定位-調垂-第一次打設-對接-第二次打設的過程，利用雙層導向架作為調垂輔助，液壓振動錘打設，保證了鋼護筒垂直度控制于5‰以內。

由于旋挖機成孔方式，樁基孔壁質量較回旋鉆成孔工藝差，本工程采用優質膨潤土人工造漿，泥漿配比由河水、膨潤土、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。泥漿存儲主要為陸上泥漿池和未成孔護筒存儲，同時現場儲備黏土，當漏漿嚴重時，向孔內倒入黏土，鉆機空轉護壁[2]（見圖2、圖3）。

圖2 鋼護筒打設施工

圖3 旋挖機成孔施工

主墩鋼筋籠總重72 t，總長104 m，共9 節，主筋為Φ36 mm，箍筋為Φ12 mm。頂部48 m 范圍采用雙層鋼筋布置，內圈40 根，外圈80 根。鋼筋加工場內設置48 m 半圓形胎架，長線法制作，每隔2 m 定位加強箍。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，鋼筋籠預留空間允許工人進入到籠內進行內側鋼筋連接（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 臺攪拌車同時放料，單樁澆筑時間約10 h，混凝土內添加緩凝劑延緩初凝時間。混凝土澆筑完畢后，利用空壓機吸除樁頭多余浮漿，減少樁頭破除工程量。樁基是雙層鋼筋籠，樁頭破除難度大，采用靜態爆破，于內層鋼筋內側豎向鉆孔灌注膨脹劑，24 h 混凝土開裂后采用鎬頭機和人工配合破樁。

3 主墩鋼吊箱施工

主墩承臺采用六邊形承臺，輪廓尺寸為43.4×26.8 m，厚度為6 m。承臺頂標高為+5.9 m，底標高-0.1 m，為高樁承臺。承臺采用C40 海工耐久性混凝土，總方量為5 832 m3。承臺封底厚度為1.0 m，采用C30 混凝土，方量為792 m3。根據承臺標高及體積、水文地質條件、現場施工條件，主墩承臺采用鋼吊箱圍堰。

3.1 主墩圍堰結構設計

主墩承臺采用有底鋼吊箱，總平面尺寸為45.8（長）×29.2（寬）m，總高度7.1 m，壁厚1.2 m。鋼吊箱結構主要由側板系統、底板系統、內支撐系統、下放系統和固定系統五部分組成。側板系統重量約217.6 t，底板系統重量約169.4 t，內支撐約24.6 t，固定鋼板、下吊點、固定鋼板等18.8 t，共計約430.4 t。

3.2 鋼吊裝加工制作

鋼吊箱采用后場分塊制作，現場分塊拼裝，千斤頂整體下放的施工工藝。考慮到棧橋寬度、運輸車載重以及起重設備性能，鋼吊箱底板分為8 塊制作，平整場地上進行底板放樣，鋪設底板鋼板，依次安裝HN600 型鋼主梁、HN350 次梁、I25a 工字鋼次梁、∠100*80*8 角鋼。結合鋼護筒實際位置進行底板面板開洞，進行適當放大。鋼吊箱側板分為24 塊，共7 種類型。直線段側板依次進行面板鋪設、水平環板、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，拆除承臺范圍內平臺結構，保留承臺四周棧橋及平臺。于鋼護筒+4.5 m 標高橫穿雙拼I25 工字鋼作為吊箱拼裝平臺，先吊裝底板并焊接，后吊裝側板，安裝臨時斜撐并逐塊焊接[3]。

采用10 臺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30 cm 高度。鋼吊箱重量由拼裝平臺轉移至鋼護筒頂部千斤頂承受，完成第一次受力體系轉換。鋼吊箱下放利用落潮時段緩慢進行下放，始終保持鋼吊箱底高于水面約30～50 cm，盡量控制吊箱內為無水狀態。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移至鋼護筒承受，完成第二次受力體系轉換[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。根據對潮汐的調查，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

主塔采用獨柱形式，高118.6 m，截面為長圓形變截面設計，分為下塔柱、中塔柱、上塔柱（拉索錨固區）。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 結構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為實心“月牙形”牛腿結構，牛腿豎向呈凸型圓弧變化，牛腿頂面設置支座墊石。

中塔柱（牛腿頂面+34.5 m 至標高+67.0 m）高32.5 m，為橢圓形截面，橫橋向塔寬度為5.28 m，縱橋向寬度由7.5 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，縱橋向寬度由6.8 m 漸變至5.8 m。上塔柱設置21 節鋼錨梁和鋼牛腿，兩側斜拉索面內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螺栓連接傳遞到預埋鋼板，由索塔承受。

4.1 主塔施工部署

據索塔高度和結構形式、水上平臺布置、鋼錨梁最大起吊重量等要求，每個索塔配置1 臺塔吊作為索塔施工垂直起重設備，位于主塔西南側。最大起重量為20 t。

下塔柱采用裝配式梯籠上下通行，牛腿頂面設置中轉鋼平臺。中上塔柱采用施工升降梯通行，升降機可直接進入爬模下架體[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

下塔柱施工采用鋼模+木模的無支架施工工藝，施工工序為：安裝勁性骨架→綁扎鋼筋→立外模板→立內模板→驗收→澆塔柱混凝土→待強、鑿毛、養生→拆模[7]。

下塔柱總高為26.1 m，底部21.1 m 為空心結構，頂部5 m 為實心牛腿結構。下塔柱節段劃分為4 節，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。考慮到下塔柱變截面形式多變，利用勁性骨架進行鋼筋固定及綁扎，施工模板采取整體鋼模板（外模）+木模（內模）的組合形式。勁性骨架和鋼模板外挑平臺兼做操作平臺。

4.3 中、上塔柱施工技術

中、上塔柱總高度為92.5 m，共劃分為20 個施工節段，標準節段為5 m，節段劃分為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，進行起始段（5、6 節）施工，第7 節及之后節段都采用液壓爬模系統施工。

爬模采用整體式液壓自爬模，塔身外側布置8 套爬升機位。模板體系采用鋼模板（圓弧處）+木模板（直線段），標準節段澆筑高度5.0 m，模板設計高度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，收縮的時候裁切直線段木模板。模板之間拼縫均采用子母口縫設計，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、索導管在鋼結構加工場內完成制作，并將三者焊接、栓接成整體后驗收合格，運輸至現場進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，首節采用簡易支撐支架進行精確定位，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。鋼錨梁采用四點起吊，吊具采用鋼扁擔結構[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合。鋼梁標準節段長6 m 和8 m，在橋墩（塔）附近鋼梁節段長度調整為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，標準梁段約360 t。全橋總梁段數為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

鋼混疊合梁于預制廠內進行鋼結構制作拼裝、橋面板澆筑、整體涂裝等工序。鋼梁部分加工，先進行底板、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，根據預拱度放樣余量線并進行配切。而后轉移至第二輪拼裝胎架，進行鋼梁拼接口修整和安裝臨時匹配件。同時于此胎架上進行橋面板支模和澆筑，觀測是否由于梁段自身重量增加引起鋼梁變形，并進行最終的修正[9]。

5.2 浮吊安裝施工技術

塔區T#、0#和1#段疊合梁，邊輔墩墩頂12#、13#、21#梁段，均采用600 t 全回轉浮吊安裝，由臨時支架進行支撐定位。鋼梁浮吊吊裝，運輸船停靠至承臺側，浮吊挨著運輸船側向停靠。浮吊起吊梁段后，運輸船退出，浮吊將梁段提升至支架高度，通過移船絞車向承臺靠近，梁段投影面臨近支架放樣標記，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行鋼梁精調。塔區梁段采用逐步對稱吊裝，輔助墩梁段先吊裝外側梁段，后吊裝內側梁段。

5.3 橋面吊機安裝施工技術

標準梁段2#～11#、14#～20#、MH 梁段采用定制橋面吊機懸臂拼裝施工，形成了鋼梁吊裝精調-焊縫焊接-濕接縫澆筑及養護-體內預應力（精軋螺紋管）張拉-斜拉索安裝和張拉-橋面吊機行走的整套施工工藝。

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

鋼梁于最高潮至落潮時間段吊裝，梁段吊裝到位后，進行粗定位，待夜間10 點后，進行梁段精調。根據吊裝梁拼裝線型，提前調整吊具偏心，精調過程中，結合臨時碼板約束梁段近塔側標高，通過千斤頂鋼絞線的提升和下放，來精確控制梁段整體標高和線型（見圖10、圖11）。

圖10 塔區梁段浮吊吊裝

圖11 標準節段橋面吊機安裝

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

待濕接縫混凝土強度和彈性模量達到90%后，進行縱向預應力（精軋螺紋鋼）的張拉、斜拉索的張拉和調整[11]。當梁段標高和斜拉索索力都達到施工監理指令要求后，完成調索作業。之后，進行橋面吊機行走，并進行下一節段安裝工序。

5.4 合龍段安裝施工技術

合龍段鋼梁長4 m，重約180 t。合龍段吊裝，為了確保南北兩側鋼梁受力均勻，防止出現兩側梁段高度差，南北各兩臺橋面吊機各行走半個梁段間距，并于橋面吊機頂部安裝分配梁，將一側橋面吊機吊裝系統轉移至分配梁上，由這一套吊裝系統進行合龍段鋼梁的吊裝。

21#梁段吊裝后，合龍口進行配切，縱橋向呈梯形形式。合龍段吊裝前72 h，進行合龍口觀測。72 h 觀測的低溫鋼梁數據穩定后，合龍段鋼梁進行兩端頭配切[12]。

合龍段于白天吊裝，由于懸臂梁段長度不大，實測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 點進檔，期間進行焊縫精修，10點后進行合龍梁段與21#梁段的鎖定，并同步進行碼板、焊接作業。頂板焊縫完成后，于夜間12 點開始臨時固結解除，于凌晨5 點前完成兩個塔三向臨時固結割除，確保日出前主梁呈自由漂浮狀態（見圖12）。

圖12 主橋合龍段施工

6 結束語

溫州市七都大橋北汊橋在建設過程中，樁基施工采用旋挖機成孔工藝，單樁成孔時間約48～60 h，大大提高了成孔效率。主墩承臺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柱式塔柱施工質量及安全。鋼混疊合梁采用浮吊和橋面吊機安裝的施工工藝，保證鋼混疊合梁成橋線型及臺風來臨前合龍的進度要求。溫州市七都大橋北汊橋在建設過程中，采用上述施工技術，取得良好的質量、經濟、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。