大跨度跨海矮塔斜拉桥主桥施工技术

李 胜

(中铁大桥局集团有限公司 武汉市 430050)

矮塔斜拉桥力学特性介于连续梁桥和斜拉桥之间，同时具有连续梁桥和斜拉桥的特点。是一种刚柔兼备的组合结构体系，具有外形美观、上下部结构比例协调、跨径布置灵活、便于施工，以及具有造价相对较低的经济性等优点。

对东北地区第一座跨海大桥、国内最大跨度之一的矮塔斜拉桥长海大桥主桥的施工技术进行介绍，希望能够为同类工程的施工提供借鉴。

1 工程概况

长山大桥位于大连市长海县大长山岛与小长山岛之间，全长1790m，为双塔双索面预应力矮塔斜拉桥。主桥长540m，桥跨布置为140m+260m+140m，主塔为双柱型，塔高为71.649m和71.779m，自梁面以上主塔高37.41m。下塔柱为双薄壁墩，横截面倒花瓶型，18×1.2m矩形截面；上塔柱为变截面矩形截面，尺寸为9.0×2.4～3.0×2.4m。索塔锚固区采用分丝管索鞍形式，斜拉索为扇形布置的无粘结带护套钢绞线编束。

主桥箱梁全宽23.0m，为预应力单箱三室流线型扁平箱梁形式。主跨跨中处梁高4.5m，主墩根部梁高9.0m。

下部结构为群桩与承台基础。主桥主塔14#、15#墩，各19根直径2.5m桩长为45m的桩基础，承台为正六边形，边长13.568m，平面尺寸为27.135×23.5m，厚度为5m。过渡墩为4根桩径2.5m的桩基础，承台为正方形，边长9.900m，厚度为4.5m。

2 主要工程特点

(1)地质条件比较复杂。桥位处的海床下地层覆盖层非常浅，床面基本上没有覆盖层，岩层表层大多为6～9m厚的全风化、强风化石英片岩，表层以下均为中风化石英片岩和中风化石英岩，强度较高。

(2)水文气象条件差。桥位处水文气象条件差，水深流急，最大潮差6.71m，平均水深16.3m，主塔墩附近水深达19～21m，最大水深约23m。

(3)气候条件差。桥位地处寒区，每年冬季有将近4个月无法进行施工，有效作业时间短。

(4)受海水侵蚀影响大。本桥为跨海桥梁，属于Ⅲ类环境，受海水侵蚀、冻融等不利因素影响较大，对水泥结构的耐久性要求非常高。

(5)主桥预应力连续箱梁结构复杂，对施工工艺和施工质量要求高。有31个箱梁悬浇节段，最大的节段重达3700kN，受大风、雨雾、低温等影响，悬浇梁施工周期长，线型控制难度大。

3 主桥施工

3.1 施工栈桥与施工平台施工

北岸从1#墩至15#墩修建995m长的施工栈桥，桥面宽6.2m。栈桥基础均为Φ800×10mm钢管桩，跨径为18m和15m，共设置18个制动墩。标准墩设2根钢管桩，制动墩设4根钢管桩。栈桥横断面设7片标准贝雷桁片，桥面板采用20cm厚钢筋混凝土预制板。南岸从27#墩至16#墩利用水上施工平台搭建565m长的钢栈桥。主桥15#～16#墩间为船舶航道。

主塔墩钻孔桩施工平台采用钢管桩+贝雷梁结构，钻孔平台均采用40根直径Φ800×10mm钢管，主梁采用贝雷梁，钢管桩顶的分配梁均采用45型工字钢，钢板平台面板。

在每个主墩侧面各安装1台2700kN·m的塔吊，用于主塔墩身及上部结构吊装作业。

3.2 主墩施工

先修建施工平台再进行钻孔桩施工，安装双壁钢吊箱围堰、封底、抽水，再进行承台施工。下塔柱为大块钢模体外板翻模法施工。永久钢护筒及永久钢围堰施工时，在外表面设置防腐环氧涂层。所有水中墩在高程15.07m以下的部分采用硅烷表面浸渍，再进行表面涂装。

(1)桩基施工

主墩钻孔桩钢护筒作为主体结构设计，Φ2.7m壁厚24mm长32m。钢护筒采用驳船运输，利用1500kN浮吊起吊，APE400震动打桩锤下沉。

每个主墩桩基配置4台CJF-25型冲击反循环钻机钻孔。终孔检查合格后立即清孔，采用换浆法，用正循环法注入性能良好的泥浆清出钻渣。

钢筋笼在钢筋加工区制作，采用直螺纹套筒连接方式进行主筋连接。用平板车运输至墩位，钢筋笼安装采用500kN的履带吊机。

水下混凝土采用钢导管灌注。拌合站集中拌制，混凝土搅拌运输车运至现场，混凝土输送泵车注入储料斗。开始灌注首批混凝土时，首批储量要满足导管初次埋置深度要求，在混凝土初凝前连续灌注完成。

(2)承台施工

承台采用双壁钢吊箱围堰法施工，钢围堰施工后按照设计作为柔性防撞设施永久保留。封底混凝土厚2m。承台混凝土按大体积混凝土施工，分上下两层分次浇注，每次施工高度2.5m。

主墩承台围堰为单边长15m的正六边形双壁钢吊箱围堰，壁宽1.2m，由吊箱底板、侧板、吊装系统、立柱、龙骨组成，内设钢管支撑。

钢吊箱在钢结构生产车间分块制造，运至墩位处用浮吊进行组拼。利用吊挂系统安装钢吊箱。安装时在围堰侧板的低潮位以上0.5m开3个Φ0.4m的洞，以保证封底及抽水前围堰内外水头平衡。

钢围堰封底为承台的施工平台。浇注围堰封底混凝土。混凝土达到设计规定强度进行抽水。

凿除多余桩头，清理封底混凝土表面，安装承台钢筋，布设冷却水管，安装承台侧面阴极保护系统，进行承台下层混凝土浇注。混凝土浇注到各层冷却水管标高后即开始通水降温，循环水采用海水。浇注完成混凝土初凝后，及时养护。待混凝土达到一定强度后，进行承台上层混凝土浇注。

3.3 主塔施工

主塔由下塔柱、塔梁结合段和上塔柱组成。按照塔柱的高度和断面形式以及塔柱与现浇连续箱梁同步施工等情况，将塔柱划分为11个节段，即2m(塔座高)+8.5m+7.5m+7.0(7.13)m+9.299m(与0#块同时浇注的塔梁结合段高)+5.6m+5×6m+1.82m。

下塔柱模板为大块钢模，采用翻模法施工，作业平台设置在模板上，钢筋、模板吊装由履带吊机和塔吊来完成。

上塔柱在箱梁0#块完成后进行施工，采用翻模法施工。模板为整体钢模板，竖向6m高一节。塔柱上部鞍座处锯齿块模板用木模。用塔吊吊装钢筋和模板。

下塔柱为混凝土输送泵车泵送入模，上塔柱为卧式混凝土输送泵输送入模。混凝土浇注完成后随即进行养护。待强度达到70%的设计强度等级后，拆除模板。

3.4 现浇连续箱梁施工

现浇箱梁有1个18m长的0#块、31个4.0m长的悬浇节段，边跨、中跨各2m长的合龙节段，边跨8.4m长的直线段。箱梁在11#～27#节段布设有17束斜拉索，斜拉索安装与箱梁悬浇同步进行。

(1)主梁0#块施工

0#块使用安装在墩旁承台顶面的钢管支架及分配梁进行施工。

施工工艺：安装支架→支架预压→安装底模、侧模→安装底板、腹板、隔墙钢筋及预应力筋→安装内模→安装顶板钢筋、预应力筋→混凝土浇注及养护→张拉预应力筋。

箱梁内外模板均为框架式结构,外模板为大块钢模，内模为钢木组合模板。浇注箱梁混凝土时，混凝土通过混凝土搅拌运输车运至主墩处，采用混凝土输送泵输送到箱梁施工部位。

严格按照设计图纸安装预应力管道和预应力钢筋。待混凝土强度达到90%且龄期达到7d以上张拉纵向钢束；待混凝土强度达到100%且龄期达到10d以上张拉横向钢束；竖向精扎螺纹钢筋滞后两个梁段进行张拉，并在第一次张拉6d后进行第二次张拉。预应力张拉按照设计图纸的顺序和方式进行。预应力管道压浆采用真空辅助压浆工艺，管道压浆宜在张拉完成后48h内完成。

(2)主梁悬臂浇注施工

主梁1#～31#块采用菱形挂篮对称悬浇施工。每只挂篮共有四片主桁，利用预埋的竖向精扎螺纹钢后点锚固，液压千斤顶牵引走行。

0#块预应力钢筋张拉完毕，在0#块上拼装挂篮，对称悬臂浇注各节段箱梁。

(3)边跨直线段现浇连续箱梁施工

边跨直线段采用钢管立柱和贝雷梁支架现浇施工。先对支架进行预压消除残余变形，再支立模板、安装钢筋，安装预应力管道及预埋件，浇注混凝土。

(4)合龙段施工与箱梁体系转换

采用吊架法施工合龙段。先合龙边跨，再合龙中跨。安装合龙段钢支撑时，先焊接一侧焊缝，安装钢筋和模板。锁定钢支撑施焊时，现场施焊的时间根据温度变形观测确定,要求在一天中最稳定气温下进行。

按设计要求张拉部分合龙束作为临时合龙预应力束，浇注合龙段混凝土。然后进行体系转换,使箱梁形成设计的结构体系。

3.5 主桥斜拉索施工

成品斜拉索由专业厂家生产，钢绞线成盘包装运到现场。用主塔墩塔吊吊放至0#块附近的放索盘上，进行放盘和下料。

在箱梁挂篮走行到位且横向钢束张拉完成后，进行拉索的正式挂设和张拉。短索采用人工逐根穿束，长索采用卷扬机逐根穿束。在进行拉索挂设和张拉的同时，进行下一节段钢筋和模板安装，在拉索挂设张拉完成后再进行下一节段混凝土浇注。

斜拉索张拉均采用双控张拉，张拉在梁端进行，双控即索力控制与线型控制。张拉按双控程序分两次张拉完成(不含调索时张拉)。按照监控做好索力测量、控制和调整，调索工作在阴天或早晨进行。

4 结语

长山大桥地处东北寒冷地区的海上，地质、水文、气候等自然条件和施工条件都非常恶劣。为保证施工质量和工期，在工程施工中进行了很多技术创新。应用了无覆盖层海域施工技术、装配式混凝土底板与钢侧板吊箱围堰施工技术等新技术，使用了聚氨酯硬泡保温材料、海工高性能耐久性混凝土等新材料，采用了外加电流阴极保护工艺、混凝土防腐涂层及硅烷表面浸渍等新工艺和新方法。

通过加强生产要素配置，科学合理组织施工，确保桥梁工程安全、优质、按期建设完成并顺利交工。