台州湾跨海特大桥叠合梁拼装施工关键技术

吴玉贤

（保利长大工程有限公司，广东 广州 510000）

1 工程概况

台州湾位于浙江中部沿海，为椒江口河口湾，该区域为强潮海域，属正规半日潮类型，潮汐1d 内两涨两落。海域平均高潮位+2.20m，平均低潮位-1.00m。

台州湾跨海特大桥全长4038m，是浙江台州沿海高速公路项目的控制性工程。其通航孔桥为双塔双索面叠合梁斜拉桥，H 型塔，桥跨布置85+145+488+145+85=948m。主梁采用分离式双边箱 （PK 式） 流线形扁平钢箱叠合梁，叠合梁外侧设置风嘴。主梁含风嘴全宽38.5m，中心梁高为3.5m。混凝土面板通过剪力钉与钢箱梁共同受力形成叠合梁。混凝土面板纵向按全预应力构件设计，横向按普通钢筋混凝土结构设计。斜拉索梁端采用钢锚箱形式锚固。全桥主梁共12 种类型，97 个梁段。标准梁段长度 10.5m，重量约453t；最重梁段为辅助墩墩顶块，重约 575t。叠合梁标准断面见图1 所示。

图1 叠合梁标准断面 （尺寸单位：mm）

2 总体施工工艺

（1） 主塔下横梁顶0 号块及近塔处部分梁段采用 “搭设落地钢管支架+浮吊吊装+滑移就位后拼装” 的工艺安装。

（2） 辅助墩墩顶梁段和过渡墩墩顶梁段采用“搭设落地钢管支架+浮吊吊装+滑移就位后拼装”工艺进行安装。

（3） 其余梁段均采用 “桥面吊机对称悬臂拼装” 工艺进行安装。

（4） 主塔和主梁同步进行施工，主塔封顶前完成主梁0 号支架搭设施工。

（5） 在桥面吊机对称悬臂拼装主梁的过程中，利用浮吊船提前完成辅助墩和过渡墩墩顶梁段的吊装，桥面吊机施工推进至辅助墩和过渡墩墩顶时即可进行边跨及次边跨合龙。

3 叠合梁拼装施工关键技术

3.1 墩顶梁段安装

工艺流程：支架搭设→起吊→移船→下放→滑移→精确调整。

墩顶梁段采用大型浮吊船吊装。浮吊船在适当位置缓缓起升叠合梁。叠合梁底板起升高度超过滑移支架滑道 50～80cm 后，通过绞锚、松锚操作前移浮吊船。浮吊船应缓慢移动，幅度不宜过大，如图2 所示。移动至设计落梁位置后，用手拉葫芦及千斤顶辅助缓缓落梁，直至梁段落在滑道中布置的滑座上。梁段吊装宜选在高平潮时进行。

利用纵移装置将叠合梁滑移至设计安装位置附近。纵移装置由液压穿心式千斤顶、钢绞线、滑块和反力架组成，施工如图3 所示。梁段精确调整和临时固结施工应选择在风平浪静、无日照的时间段完成，主要设备为4 台200T 三向千斤顶。应严格按照叠合梁设计的临时支撑点布置三向千斤顶，防止叠合梁变形。

图2 近塔处叠合梁起吊

图3 叠合梁滑移施工

3.2 标准梁段悬臂拼装

原设计叠合梁标准梁段拼装工艺为 “单节段一张拉” 工艺，即：历经 “挂索并第一次张拉斜拉索→浇筑湿接缝混凝土并等强→张拉纵向预应力束并压浆→桥面吊机前移→第二次张拉斜拉索” 5 个主要工序，完成一个梁段的拼装。其中“浇筑湿接缝混凝土并等强→张拉纵向预应力束并压浆” 2 个工序耗时约13 天。

桥址区位于浙东南沿海，是浙江省受台风影响最为频繁的地区，每年6～10 月份台风频发。为了确保大桥主体结构安全，必须在2018 年台风期来临前完成全桥合龙。为了实现此目标，项目优化施工工艺：变 “单节段一张拉” 为 “部分梁段两节段一张拉”。即：相邻两个梁段拼装完成后，一次性浇筑2 道湿接缝，并一次性张拉相邻2 个梁段的纵向预应力束。采用 “两节段一张拉” 工艺施工时，需局部调整叠合梁预应力设置，且在施工过程中应加强监控量测，保证最终的成桥线型及索力达到原设计成桥状态。

经分析，采用 “单节段一张拉” 工艺施工，每个梁段拼装施工工期19 天，两个梁段共38天；采用 “两节段一张拉” 工艺施工，两个梁段拼装施工工期25 天。可节约工期13 天。台州湾跨海特大桥单侧有7 组共14 片梁段采用 “两节段一张拉” 工艺施工，共节约工期91 天，约3个月。最终，台州湾跨海特大桥于 2018 年 5 月10 日顺利实现全桥合龙。两种工艺的功效分析见表1 所示。

表1 两种工艺工效对比分析

3.3 相邻梁段匹配

由于叠合梁刚度大，按照传统工艺进行匹配时，会导致混凝土面板在锚固区域出现巨大的负弯矩，从而产生裂缝［1］，严重影响工程质量。经建模分析，叠合梁斜拉桥拉索锚固区混凝土面板裂缝的角度通常为45°左右，主要原因为：混凝土面板受到边腹板传递的顺桥向剪力，以及横梁传递的横桥向剪力，在这两个混凝土面板平面内剪力的作用下，混凝土面板有沿45°开裂的趋势。而裂缝通常首先出现在混凝土面板顶面，主要是因为拉索锚固区局部负弯矩较大，使锚固区混凝土面板顶面局部拉应力过大。

裂缝的控制通常有 “抗” 与 “放” 两种思路。“抗” 即通过提高结构的抗力来抵抗开裂荷载，“放” 即通过合理的措施释放潜在开裂区域的内力以避免开裂。从裂缝产生原因及 “放” 的防裂思路入手，提出 “边腹板湿接缝分块滞后浇筑” 的防裂措施。经建模分析，梁段吊装时，与被吊梁段紧邻的2～3 根斜拉索的索力值增加的比较明显，即吊装工况下，这2～3 个梁段的混凝土面板应力增加的最大，有可能出现裂缝。故滞后现浇缝可以滞后2 个节段浇筑，即在浇筑第i 号和第i-1 号横向湿接缝的同时，浇筑第i-2 号和第i-3 号边腹板滞后现浇缝，如图4 所示。

经现场实践，“边腹板湿接缝分块滞后浇筑” 措施可以有效减小梁段吊装过程中传递给已拼装梁段拉索锚固区附近混凝土面板的不利荷载，避免混凝土面板裂缝的产生。

图4 边腹板湿接缝滞后2 个节段浇筑

3.4 拼装线型控制

叠合梁成桥状态的线型精度主要由组拼精度、叠合精度和拼装精度控制［2］。可主要从以下几个方面着手来控制叠合梁拼装的线型精度：

（1） 叠合梁预制精度是成桥状态线型控制的前提。叠合梁钢结构制作、组拼和面板叠合均采用 “5+2” 长线法匹配施工。即：第一轮在胎架上一次性组拼或叠合7 个梁段，组拼或叠合完成后将前5 个梁段转出，留下2 个梁段参与下一轮组装或叠合。循环往复，直至所有梁段组拼和叠合完成。在组拼和叠合施工过程中应严控胎架变形，保证组拼和叠合精度。

（2） 叠合梁现场拼装时，0 号块的精度是线型控制的基础。0 号块及辅助墩和过渡墩墩顶块均采用三向千斤顶来调节精度，误差控制±2mm以内。

（3） 采用提前挂索法和千斤顶反顶配合进行标准梁段匹配，确保梁端匹配面施焊时高差少于2mm。钢混叠合梁斜拉桥梁段对称悬臂吊装过程中，已拼装梁段在桥面吊机前支点的巨大竖向力作用下，悬臂端会产生较大的横向变形。而被吊梁段的横向变形却很小，由此产生的 “不匹配变形值” 导致被吊梁段和已拼梁段不能完全精确对接。提前挂索法即：梁段采用桥面吊机吊装到位后，在边腹板匹配焊接，提前安装该梁段斜拉索并施加部分索力，然后卸载部分桥面吊机起吊荷载，完成该梁段其余部分的匹配焊接。

（4） 合龙块吊装前 4-5 个节段开始进行轴线、标高调整，确保合龙时两侧轴线标高偏差在5mm 以内。

4 结束语

通过对台州湾跨海特大桥叠合梁拼装施工关键技术的研究和应用，台州湾跨海特大桥叠合梁在2018 年5 月10 日顺利实现全桥合龙，比原计划工期提前了3 个月。且叠合梁拼装施工过程中采用 “提前挂索法” 及 “边腹板湿接缝后浇法”，不仅有效消除了 “不匹配变形值”，提高了梁段匹配精度，而且防止了混凝土面板施工裂缝的产生，确保了工程质量。该关键技术的应用取得了良好的经济效益和社会效益，可为后续类似工程施工提供借鉴和参考。