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平潭 海峡 两用 大桥 总体 施工 方案

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桥梁建设 年第 卷第 期 总第 期 Bridge Construction Vol No Totally No 文章编号 平潭海峡公铁两用大桥总体施工方案 马晓东 中铁大桥局集团有限公司 湖北 武汉 摘 要 平潭海峡公铁两用大桥的 FPZQ 标段全长约 km 包括 座通航孔桥 双塔钢 桁混合梁斜拉桥 孔非通航孔桥 混凝土梁桥 孔引桥 简支钢桁结合梁桥 针对桥位处 施工条件恶劣 工程量巨大 作业时间短等特点 基础施工采用长栈桥 先平台后围堰的方案 其中 栈桥全长约 km 通航孔桥采用打入桩 导管架及 打入桩 锚桩 种钻孔平台方案 采用 型旋转钻机施工大直径钻孔桩基础 直径为 m 和 m 桥塔墩承台采用防撞吊箱围堰施工 通航孔桥桥塔均采用爬模施工 且爬模作业平台采用包围结构 通航孔桥采用浮吊及架梁吊机双悬 臂法进行大节段钢桁梁施工 非通航孔桥的简支钢桁梁采用工厂整孔制造 浮吊整孔架设的施工方 案 混凝土箱梁采用移动模架法施工 关键词 跨海桥 公路铁路两用桥 斜拉桥 结合梁 钢桁梁 超大直径钻孔桩 吊箱围堰 大节 段架设法 施工方案 中图分类号 U U 文献标志码 A General Construction Scheme of Pingtan Straits Rail cum Road Bridge MA Xiao dong China Railway Major Bridge Engineering Group Co Ltd Wuhan China Abstract The Contract FPZQ of the Pingtan Straits Rail cum Road Bridge is totally about km long and contains navigable span bridges double pylon steel truss hybrid girder cable stayed bridges spans of the non navigable span bridges concrete girder bridges and a span approach bridge simply supported steel truss composite girder bridge In the light of the characteristics that the construction conditions at the bridge site are tough the engineering quanti ties are enormous and the construction time is limited the foundations of the Contract are to be constructed mainly using the scheme of the long trestle and of building the boring platforms first and the cofferdams late of which the trestle is totally about km long For the construction of the foundations of the navigable span bridges types of the boring platforms to be respectively supported on the driven piles jacket supports and on the driven piles anchor piles are arranged and the large diameter bored piles diameters m and m of the foundations are construc ted using the Type rotary boring machines The pile caps of the pylon piers are constructed using the anti collision steel boxed cofferdams the pylon columns are constructed all using the climb formwork and the working platforms of the climb formwork are the surrounding structures The steel truss girders of the navigable span bridges are to be erected in two side cantilevers and in large segments using the floating cranes and deck cranes The simply supported steel truss gird 收稿日期 基金项目 中国工程院重点咨询研究项目 XZ Project of Key Consulting and Research of Chinese Academy of Engineering XZ 作者简介 马晓东 高级工程师 E mail maxiaodong com 研究方向 桥梁施工技术 桥梁建设 Bridge Construction ers of the non navigable span bridges are manufactured in the workshop in each full span and erec ted in the field also in each full span using the floating cranes and the concrete box girders are constructed using the movable shuttering method Key words sea crossing bridge rail cum road bridge cable stayed bridge composite girder steel truss girder very large diameter bored pile boxed cofferdam large segment erection meth od construction scheme 1 概 述 平潭海峡公铁两用大桥位于海坛海峡北口 起 于长乐市松下镇海门隧道口 经人屿岛 长屿岛 小 练岛 大练岛 最后抵达平潭岛 全长 km 距已经建成通车的海峡南口平潭海峡公路大桥直线 距离约 km FPZQ 标段起于长乐岸 止于大练 岛 全长约 km 该标段包括 座通航孔桥 主跨 m 的元洪航道桥 主跨 m 的鼓屿门 水道桥 主跨 m 的大小练岛水道桥 均为双塔 钢桁混合梁斜拉桥 孔 孔跨度为 m 孔跨度为 m 非通航孔桥 均为混凝土梁 桥 和 孔 孔跨度为 m 孔跨度为 m 引 桥 均为简支钢桁结合梁桥 平潭海峡公铁两用大 桥全桥孔跨布置如图 所示 工程区域为典型的海洋性季风气候 桥址区百 年重现期 min 平均最大风速 m s 大风天 气主要集中在 月 次年 月 桥址区全年有 级以上大风天气 d 以上 级以上大风天气约 d 工程海域潮型属正规半日潮 年重现期 内的最大高潮位为 m 设计最大流速为 m s 桥址区域的地形起伏大 覆盖层薄 局部基岩裸 露 基岩强度高 全桥除长乐岸部分区段 元洪航道 与鼓屿门水道之间区段有覆盖层外 其余区段均为 无覆盖层区段 岩层从上往下依次为厚度不等的全 风化岩 基本承载力 kPa 砂砾状或碎块状强 风化岩 基本承载力 kPa 和弱微风化岩 平潭海峡公铁两用大桥桥位处的地质 气象及 海况等施工条件十分恶劣 工程量巨大 年有效作业 时间短 FPZQ 标段全长约占整座跨海大桥长度 的 是整座大桥施工条件最恶劣的区段 本文 针对其主要工程特点 阐述该标段桥梁的总体施工 方案 2 工程特点 该桥所处海域风大 水深 浪高 航道多 流 速大 冲刷严重 潮汐明显 据进场后统计资料可 知 年 年 月 d 期间 除去大风日 及涌浪大于 m 以上的天数 实际施工天数仅占 总天数的 施工作业时间极不连续 有效作业 时间短 桥位处地貌有海岸线 浅水区 近岛段 深 水区等 大桥被岛屿分割成 片水域 途经 个主航 道 频繁往来的船只对施工影响大 工程量巨大 全桥混凝土量约 m 钢筋重约 t 钢桁梁重约 t 由于施工周期长 栈桥 墩位平台及钢围堰 等所用的大量临时钢结构会遇到各种腐蚀 如大气 腐蚀 潮位变动区及浪溅区腐蚀 裂缝腐蚀等 钢构 图 1 平潭海峡公铁两用大桥全桥孔跨布置 Fig 1 Span Arrangement for Whole Bridge of Pingtan Straits Railway cum Road Bridge 平潭海峡公铁两用大桥总体施工方案 马晓东 件应在车间内 按设计要求完成涂装 3 总体施工方案 该桥线路长 海况恶劣 孤岛众多 针对海况及 主体结构的特点确定了该桥总体施工方案思路 施 工过程中需要以栈桥建立海上施工通道 在条件允 许的前提下 上部结构应尽量采用工厂化施工 因 此 为尽可能将风 浪 流对施工的影响降到最低 施工中通过栈桥建立海上施工通道 基础采用 先 平台后围堰 的方案施工 钻孔桩施工采用长栈桥结 合墩位平台的方案 承台施工采用钢围堰方案 为 减少大风对施工作业的影响 桥塔采用爬模施工 并 在作业平台外采用包围结构 通航孔桥上部结构的 钢桁梁分大节段 采用浮吊和架梁吊机双悬臂法架 设 非通航孔桥上部结构的简支钢桁梁采用工厂整 孔制造 现场整孔吊装方案 混凝土箱梁采用移动模 架法施工 3 1 基础施工方案 为减少各类工程船舶的水上作业时间 方便材 料输送 减小基础施工受海况影响 延长基础施工的 有效作业时间 保证混凝土的供应 基础施工的思路 为拉通各施工区域 将海上施工全部转化为栈桥及 平台施工 因此 提出了长栈桥辅助钻孔平台 的施工方案 即全线除主通航孔外均采用全栈桥辅 助施工 3 1 1 栈桥 栈桥全长约 km 宽 m 根据水深区域 和梁部材料不同共分为 个区段 经过对风向及 洋流方向统计资料分析 综合考虑施工船舶的停靠 高空施工时栈桥上行人及车辆的安全等因素 将施 工栈桥布置于桥位北侧 栈桥顶面高程按施工期的 高潮位 年一遇的高潮位 浪高 频率的波 高 并加上适宜的安全高度确定 栈桥总体平面布 置如图 所示 根据桥位沿线的水深及地质情况 栈桥跨度设 计为 m 等标准跨 以对应不同水深和 不同的通行荷载 栈桥跨度不超过 m 时 栈桥 主梁采用贝雷梁结构 栈桥跨度大于 m 时 栈桥 主梁采用大桥 号桁梁结构 水深 m 时 栈桥 均采用钢管桩基础 m 水深 m 时 栈桥基 础采用 导管架 支承桩 结构 对于深水区且地质条件较差的区段 在钢管桩 插打过程中 钢管桩底口易出现屈曲变形 为降 低钢管桩插打的难度 在上部结构合理的情况下尽 量加大栈桥跨度 对于桩端入岩深度较浅的栈桥桩 基 采用锚桩 进行桩身稳固 为减少锚桩数量 栈 桥上部结构可采用大跨度结构 按枟公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件枠 JT T 中的配套体系 S 对全浸区 高程 m 以上部分的钢管桩外表面及桩顶分配梁 联结系采用环氧粉末进行涂装 3 1 2 钻孔平台 根据该桥覆盖层厚度及岩层分布特点 通航孔 桥采用的钻孔平台方案如下 元洪航道桥 N N 号墩 鼓屿门水道 桥 Z 号及 Z Z 号墩 大小练岛水道桥 S 号及 S S 号墩的支承桩打入深度可以达到锚 固深度 钻孔平台采用打入桩平台方案 元洪航道桥 N 号墩 大小练岛水道桥 S 号和 S 号墩的支承桩打入深度达不到锚固深 度 需要针对部分支承桩施工锚桩 钻孔平台采用 打入桩 锚桩 平台方案 鼓屿门水道桥 Z 号及 Z 号墩位处水深 大于 m 且无覆盖层的水域 支承桩所受的波浪 图 2 栈桥总体平面布置 Fig 2 General Plan of Trestle 桥梁建设 Bridge Construction 力大 直接插打后难以稳固 且支承桩的自由长度过 长 平台整体刚度较弱 应优先选用导管架钻孔平 台 方案 设置了角桩调平系统 简化了安装作 业工序 3 1 3 超大直径钻孔桩 座通航孔桥的基础中 鼓屿门水道桥的桥塔 墩 辅助墩钻孔桩基础直径为 m 大小练岛水道 桥的辅助墩钻孔桩基础直径为 m 其余通航孔桥 的钻孔桩基础均为 m 矱 m 钻孔桩施工采 用矱 mm mm 钢护筒 钢护筒顶 底口 m 长度内分别粘贴厚 mm 和 mm 的钢板 矱 m 桩基钢护筒标准段外径 m 壁厚 mm 钢护筒顶 底端 m 长度内为加厚段 其内 径与标准段护筒内径相同 壁厚为 mm 为解决超大直径钻孔桩的钻孔难题 研制了 型旋转钻机进行施工 每台钻机配备矱 m 锲齿 球齿 种类型的滚刀钻头 以完成覆盖层 或 全风化岩 和岩层内的钻孔施工 该 型旋转钻 机能在平均单轴抗压强度 c MPa 的基岩中钻 进 最大钻孔直径可达 m 钻进深度可达 m 最大扭矩为 kN m 3 1 4 桥塔墩承台 座通航孔桥的桥塔墩均采用哑铃形承台 为 防止船舶冲撞桥墩造成桥梁损坏 在桥塔墩承台上 设置防撞结构 施工时结合防撞结构设计了永临结 合的防撞吊箱围堰 为解决承台施工时围堰抗沉或 抗浮的问题 在防撞吊箱围堰设计时 在围堰内增加 了系梁桁架和单壁隔舱 并采用分层 分次浇筑承台 混凝土的方案 防撞吊箱围堰结构包括防撞箱 底 龙骨 底板 底板与侧板连接 内支撑 系梁桁架 单 壁隔舱 封底吊挂 抗沉牛腿 导向结构 上中下 层 吊装及下放系统等 3 2 桥塔施工方案 座通航孔桥共 个混凝土桥塔 塔身外形均 为 H 形 最大高度 m 设上 下 道横梁 桥 塔标准节段高 m 各桥塔墩下塔柱的底节均采用 翻模施工 其余节段均采用液压爬模施工 每个塔 柱配备 套液压爬模设备 台塔吊及 台电梯 其中 塔吊的选型须满足钢筋 钢锚梁及爬模的吊装 要求 施工时 在爬模结构的工作平台外围设置包 裹系统 以便在持续的大风天气下提供安全的作业 环境 在经历台风期 风速达 m s 时 需将爬 架锚固在已浇混凝土上 以保证爬模结构的安全 3 3 上部结构施工方案 3 3 1 通航孔桥 座通航孔桥的主梁均为带副桁的板桁结合钢 桁梁结构 钢桁梁为整节段全焊结构 考虑到桥位 处风力的影响 为加快施工进度 减少中跨钢桁梁架 设时对航道的占用时间 钢桁梁采用大节段架设法 进行施工 为满足钢桁梁架设的需求 研制了 艘 吊重 t 吊高 m 的大型浮吊 鼓屿门水道桥和大小练岛水道桥 座通航孔桥 的边跨及辅助跨钢桁梁 座通航孔桥的墩顶段钢 桁梁均采用 t 浮吊架设 钢桁梁节段最大长 度为 m 重量达 t 以上 在设置墩旁托架 后 最大限度地利用 t 浮吊进行整孔架设或大 节段架设 由于 座通航孔桥的中跨及元洪航道桥的边 辅助跨钢桁梁的跨度及重量均较大 且跨航道 水 深 无覆盖层 不便于建立临时支墩 因此 其钢桁 梁利用架梁吊机 采用两节间大节段 双悬臂法架 设 座通航孔桥的钢桁梁架设共需 台架梁吊机 较传统架设方法减少 台 其中 鼓屿门水道桥 钢桁梁架设方案如图 所示 图 3 鼓屿门水道桥钢桁梁架设方案 Fig 3 Scheme for Erection of Steel Truss Girder of Guyumen Waterway Bridge 平潭海峡公铁两用大桥总体施工方案 马晓东 3 3 2 非通航孔桥 混凝土梁桥 混凝土梁桥采用单箱单室箱 梁结构 该桥混凝土梁基本位于岛屿陆地区和浅水 区 各种梁型交替混杂 且现场不具备建设大型预制 梁场的场地条件 受水深和梁型交错的限制 整孔 预制架设难以全面实现 因此 混凝土梁桥采用移 动模架现浇的施工方案 简支钢桁梁桥 简支钢桁梁桥采用整孔全 焊结构 该桥型所处的水深条件较好 能满足大吨位 水上浮吊的作业条件 因此 钢桁梁采用工厂整孔 制造 现场整孔架设的施工方案 简支钢桁梁架设 立面布置如图 所示 图 4 简支钢桁梁架设布置 Fig 4 Layout of Erection of Simply Supported Steel Truss Girder 4 结 语 平潭海峡公铁两用大桥由于其复杂的海洋环 境 在基础施工过程中采用 长栈桥 墩位平台 方 案 以减少波流力的影响 在上部结构钢桁梁施工 时 采用大节段及整孔制造 安装技术 充分结合了 现场实际条件 形成了经济 合理 安全 可靠的施工 方案 目前 平潭海峡公铁两用大桥的大直径钻孔 桩已基本完成 桥塔墩承台及塔柱正在陆续浇筑中 即将迎来上部结构施工 实践证明 前期总体施工 方案的布局是充分的 正确的 参考文献 References 陈 翔 梅新咏 平潭海峡公铁两用大桥主航道斜拉 桥深水基础设计 J 桥梁建设 CHEN Xiang MEI Xin yong Design of Deepwater Foundations of Main Ship Channel Cable Stayed Bridge of Pingtan Straits Rail cum Road Bridge J Bridge Construction in Chinese 国家海洋局第三海洋研究所 平潭上岛铁路海坛海峡 大桥工程可行性研究水文分析计算专题报告 R 厦 门 Third Institute of Oceanography State Oceanic Ad ministration Report of Hydrology Analysis and Calcu lation for Feasibility Study of Haitan Straits Bridge Project of Railways Stretching to Islands in Pingtan R Xiamen in Chinese 小本 C 格威克 海洋工程设计手册 海上施工分 册 第 版 M 金 毅 译 上海 上海交通大学出 版社 Ben C Gerwick Jr Marine Engineering Design Man uel Construction of Marine and Offshore Structures Third Edition M Jin Yi Translated Shanghai Shanghai Jiaotong University Press in Chinese 李志辉 海中桥梁钢管沉桩施工技术 J 铁道建筑技 术 Li Zhi hui Construction Technology on Steel Pipe Pile Sinking for Bridge Foundations in the Sea J Railway Construction Technology in Chinese 王东辉 张立超 平潭海峡公铁两用大桥栈桥设计 J 桥梁建设 WANG Dong hui ZHANG Li chao Design of Tres tle of Pingtan Straits Rail cum Road Bridge J Bridge Construction in Chinese 王东辉 胡雄伟 平潭海峡公铁两用大桥深水区栈桥 下部结构设计 J 铁道标准设计 WANG Dong hui HU Xiong wei Design of Sub structure of Trestle Bridge of Pingtan Straits Rail cum Road Bridge over Deepwater Area J Railway Stand ard Design in Chinese 陈雄峰 平潭海峡公路大桥全栈桥辅助施工技术的应 用 J 交通科技 CHEN Xiong feng Application of Techniques of Complete Trestle Aided Construction of Pingtan Straits Highway Bridge J Transportation Science Tech nology in Chinese 刘长辉 复杂海况裸岩地质大跨度栈桥快速施工技术 J 铁道建筑技术 LIU Chang hui Rapid Construction Technology for Long Span Trestle Under Bare Rock Geology and Complicated Sea Conditions J Railway Construction 桥梁建设 Bridge Construction Technology in Chinese 许 鹏 长海县长山大桥施工栈桥设计 J 北方交 通 XU Peng Design of Construction Trestle of Chang shan Bridge in Changhai County J Northern Com munications in Chinese 孙百锋 深水裸岩钻孔平台施工方案比选 J 铁道 建筑技术 SUN Bai feng Construction Scheme Comparison of Drilling Platform Supported on Uncovered Rock in Deep Water J Railway Construction Technology in Chinese 徐启利 王东辉 平潭海峡公铁两用大桥 Z 号墩导 管架施工关键技术 J 桥梁建设 XU Qi li WANG Dong hui Key Techniques for Construction of Jacket Supports at Pier Z of Guyu men Waterway Bridge of Pingtan Straits Rail cum Road Bridge J Bridge Construction in Chinese 康 晋 段雪炜 徐 伟 平潭海峡公铁两用大桥主 桥整节段全焊钢桁梁设计 J 桥梁建设 KANG Jin DUAN Xue wei XU Wei Design of Full Block and All Welded Steel Truss Girder of Main Bridge of Pingtan Straits Rail cum Road Bridge J Bridge Construction in Chi nese MA Xiao dong 马晓东 男 高级工程师 年毕业于石家庄铁道学院土 木工程专业 工学学士 研究方向 桥梁施工技术 E mail maxiaodong com 编辑 王 娣

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