苏通大桥主跨钢箱梁水上吊装工艺及通航管理

(江苏省苏通大桥建设指挥部，江苏 南通 226010)

苏通大桥位于江苏省南通市和苏州(常熟)市之间，是交通部规划的“沈阳至海口”国家重点公路跨越长江的重要通道，也是江苏省公路主骨架网的重要组成部分。苏通大桥跨江大桥总长8 146 m，由北引桥、主桥、辅桥和南引桥组成，其中主桥全长2 088 m，主跨为1 088 m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥，是目前世界上第一大跨径斜拉桥。

苏通大桥主跨钢箱梁采用全焊扁平流线形结构，由索塔区梁段、标准梁段和中跨合龙段组成，所有钢箱梁均采用工厂化预制，运梁船浮运至现场，分别采用大型浮吊和桥面吊机进行吊装就位，计划作业时间从2006年8月至2007年7月底，历时1年。由于施工时，浮吊和运梁船需占用通航水域，对长江过往船舶的安全航行带来较大影响，特别是标准梁段吊装作业，随着工程的推进，运梁船将分别占用推荐航路和主航路，需要海事部门采取单向通航、封航等交通管制措施。

1 苏通大桥航运状况

桥位处，船舶平均流量在2 500艘/d以上(高峰流量可达 5 000余艘/d)；上水船舶大多利用潮汐集中上行，高峰流明显，据统计，上水船舶白天一般在当日高潮前1.5 h左右开始，持续时间1.5～2.0 h，高峰流占全天上水船舶总数的65%左右；夜晚船舶高峰流较白天要小，持续时间大约1 h。在所有船舶中，海轮约占13%；黄砂船约占71%；危险品船约占4%；其他船(含集装箱船、散货船等)约占12%。

根据交通部交水发[2001]763号文《关于苏通长江公路大桥通航净空尺度和技术要求的批复》和《长江江苏段船舶定线制规定(2005)》等有关规定，施工期主通航孔通航净空宽度不小于891 m，设置深水航道宽度400 m，中间为分隔线，两侧各150 m水域为上、下行推荐航路。见图1。

图1 通航水域示意图(单位：m)

2 钢箱梁吊装与通航相关性分析

苏通大桥主跨钢箱梁吊装是全桥的关键性控制工程，为防范钢箱梁大悬臂在台风季节的最不利风险，必须确保大桥于台风季节到来前实现合龙；在长江黄金水道实施通航管制，涉及到众多港航企事业单位的协调，而且，架设钢箱梁用的临时墩和托架等大临设施在吊装期作业内不能拆除，一方面影响船舶分流，另一方面自身也面临船撞的风险。因此，必须科学分析钢箱梁吊装对船舶通航的影响，研究采取有针对性的施工安全和通航安全管制措施。

2.1 基本思路

钢箱梁吊装对船舶通航的影响，主要是由于作业时，施工船舶占用通航水域，特别是江侧用于施工船舶定位用的锚占用通航水域引起的，因此，通过精确计算每块钢箱梁吊装时，船舶外侧的锚与相应侧主墩之间的距离，可以准确预测作业时施工船舶对通航的影响情况，在此基础上，研究采取不同的抛锚方法和交通管制措施，就能有效地减少吊装作业对通航的影响。

2.2 主要施工船舶技术参数

见表1所列。

表1 主要施工船舶技术参数

2.3 索塔区梁段吊装

2.3.1 基本情况

苏通大桥索塔区梁段分A、B1及B2类，其中B1及B2焊接为一体整体吊装，A梁段长13.2 m，B1+B2长22.2 m，共6大块，最大起吊重量约695 t。根据施工方案，作业时，浮吊船在拖轮协助下，到达指定位置沿桥轴线方向横江停泊，见图2。

图2 索塔区梁段吊装示意图

2.3.2 通航安全影响分析

根据施工方案，浮吊船尾锚需向江心侧抛300 m缆绳，现场平均水深30 m，则尾锚距相应侧主墩中心线距离d锚>94+(3002-302)1/2>344 m，即浮吊船抛出的尾锚占用了作业面侧的全部推荐航路和大部分通航分道，对作业面侧的船舶航行造成较大影响，而且，浮吊船将梁段搁置在墩身横梁或支架上，定位精度要求较高，要尽可能防止他船兴波的影响。

2.3.3 通航安全管制措施

由于南北两侧索塔区梁段吊装非同时进行，作业面侧船舶可绕过船舶尾锚水域航行，因此，需要采取单向通航的交通管制措施，且北侧吊装作业应尽量避开上水船舶高峰流，大型海船通过时要注意控制航速。

2.4 标准梁段吊装

2.4.1 基本情况

主跨标准梁段共64块，每块钢箱梁长16 m，不含风嘴顶板宽35.4 m，中心线处高4 m，最大起吊重量约450 t。作业时，由运梁船装运梁段至现场，在桥轴线指定位置顺江(顶流)抛锚定位，用桥面吊机进行起吊作业。吊装作业时，桥面吊机对运梁船定位要求较高，定位偏差在2.5 m以内，每次吊装约需10 h，为尽可能减少交通管制次数，尽可能采用南北两侧同时起吊的方法。

2.4.2 通航安全影响分析

根据施工方案，作业时，运梁船沿船舶首尾线45°方向抛缆绳，现场平均水深30 m，以北侧吊装为例，起吊梁段中心距4#墩中心线的距离为36.8 m，每块梁段作业时，梁段中心距主4#墩中心线距离d梁和外侧锚距主4#墩中心线距离d锚分别为：

d梁=36.8+16×(N-3)

(1)

d锚=36.8+0.5B+16×(N-3)+(L2-302)1/2·cos45°

(2)

式中：B——运梁船船宽；

N——标准梁段号(标准梁段起始段编号为3号)；

L——缆绳长度。

结合桥区水域情况，通过建立数学模型，精确计算，将施工对通航的影响总体分为两个阶段，即影响推荐航路及施工水域阶段(阶段1)和影响深水航道阶段(阶段2)。其中第2阶段，随着工程的推进，运梁船抛锚作业相互影响，需要分别采取不同的作业方法。具体情况见表2。

表2 影响情况表

为防止发生船舶走锚，以两船最小出缆长度200 m计算。

阶段1：从第3号梁段至第12号梁段，施工船舶对上水通航分道内船舶有影响。

阶段2：从第13号梁段起，运梁船江侧锚将占用部分深水航道直至全部深水航道，对过往船舶有较大直至重大的影响。从第25号梁段起，运梁船之间锚位相互交叉；从第30号梁段起，由于两船间距逼近，同时抛锚作业水域受限，因此，永裕07运梁船先进场粗定位，然后让出部分水域，金虹1号再进场抛锚，双方精确定位后，两侧同时起吊；吊装第34号梁段时，作业空间严重受限，永裕07必须待金虹1号钢箱梁起吊至一定高度后再进行吊装。

若运梁船抛缆长度加长，则两船抛起锚作业出现相互影响的局面将提前。

2.4.3 通航安全管制措施

阶段1，作业后期，需要封闭上水推荐航路，海巡艇加强巡航，小型船舶沿深水航道右侧行驶；阶段2，由于两侧同时起吊，对过往船舶影响严重，需要全面封航。

2.5 合龙段吊装

合龙段一块，长约6.4 m，起吊重量约120 t。

运梁船占据深水航道的中央，对过往船舶有严重影响，需要全面封航。

3 施工总结

苏通大桥钢箱梁吊装水上施工复杂，对通航安全影响大，需要采取巡航、单向通航和全面封航等多种交通管制措施，通航安全管理难度大。为尽可能减少施工对通航的影响，应统筹考虑，周密谋划，认真做好以下五方面工作。

1) 加强组织领导，健全协调机制；

2) 细化方案研究，优化施工工艺；

3) 加强施工过程安全控制，消除事故隐患；

4) 加强应急管理，确保突发情况下的应急处置；

5) 加强舆论宣传，提高全社会的关注度。

苏通大桥主跨钢箱梁吊装从2006年8月19日开始，索塔区梁段至8月31日15时48分结束，期间，共实施交通管制8 d，历时67 h，比原计划缩短63 h；标准梁段及合龙段吊装于2006年11月7日开始，至2007年6月18日结束，历时8个月。海事部门针对长江船舶交通密集，辖区锚地水域不足和自然气候多变等特点，采取远程控制、近程拦截和核心区防护等措施，对拟通过苏通大桥的船舶进行宣传、控制和拦截，在长江吴淞口至泰州200余km的江面上设置了8道拦截线，首次在长江下游成功实施了大规模的交通管制，为吊装作业创造了良好的施工作业环境。施工单位严格按照指挥部的要求，优化工艺，落实安全防范措施，每次吊装作业都在规定时间内提前完成，整个工程较原计划提前1个月顺利完成，将施工对通航的影响减少到了最低限度。