论温州市七都大桥北汊桥关键施工技术

陈金浦

（温州市建设工程质量安全管理总站，浙江 温州 325100）

1 工程概况

1.1 工程简介

温州市七都大桥北汊桥工程连接温州市鹿城区和永嘉县，工程主线南接七都南汊桥预留终点处，起点处完善七都侧互通，主线向北跨越瓯江，终点位于104 国道前，并预留温州绕城高速公路乌牛互通起点，同时与104 国道新建一处枢纽互通，工程主线总长1 866 m。

1.2 主桥概况

七都大桥北汊桥主通航孔桥为双塔中央索面叠合梁斜拉桥，主桥总长680 m，主跨360 m，跨径布置为58+102+360+102+58 m，采用五跨连续半漂浮体系，空间密索型布置。主塔高118.6 m，为钢筋混凝土结构。主梁桥面宽37.6 m，为钢混叠合梁结构（见图1）。

图1 主通航孔桥总体结构图

1.3 水文及地质情况

大桥桥位处江面宽约950 m，其中滩涂宽约100 m，桥位处一般水深在4.0～10.0 m 左右，水深大于5.0 m 深槽宽约770 m，最大水深13.2 m 左右，两岸桥头地形平坦。桥址断面实测的最大落潮测点流速2.01 m/s，最大涨潮测点流速2.10 m/s，最大潮差为5～6 m。

大桥跨越瓯江，上部为冲海积粉砂、细砂、中砂、淤泥质粘土，稍密～中密状，性质较差。中下部分布三层冲积卵砾石，间夹冲湖积、海积粘性土，其中卵砾石呈中密～密实状，该层局部下卧灰色软塑状粉质粘土。卵砾石层层位稳定，密实状，工程性质较好，为主墩桩基持力层。

2 桩基施工

2.1 概况及工艺选择

主墩设置29 根Φ2.5 m 的钻孔灌注桩基础，桩长97.9 m，孔深约106 m。桩基按摩擦桩设计，采用C35 海工耐久性混凝土。钢护筒作为桩基受力的安全储备。根据本工程地质情况及试桩效果，主墩工程桩采用了SH 460 旋挖机一次性成孔施工。实际施工过程中，SH 460 旋挖机单桩成孔时间为42～48 h，桩身垂直度、孔径以及孔深都能满足规范要求[1]。

2.2 桩基施工技术

主墩钢护筒总长为42.3 m，直径2.8 m，永久护筒段长度37.8 m，壁厚2 cm，临时护筒段长度4.5 m，壁厚1.4 cm，总重56.5 t。考虑到施工平台承载能力及150 t 履带吊卸船能力，钢护筒分为2 节，下节为27 m，上节为15.3 m。

钢护筒经起吊-翻转-定位-调垂-第一次打设-对接-第二次打设的过程，利用双层导向架作为调垂辅助，液压振动锤打设，保证了钢护筒垂直度控制于5‰以内。

由于旋挖机成孔方式，桩基孔壁质量较回旋钻成孔工艺差，本工程采用优质膨润土人工造浆，泥浆配比由河水、膨润土、火碱、纤维素、锯末等材料搅拌而成。泥浆比重控制在1.15～1.18 之间，黏度为24～28 s。泥浆存储主要为陆上泥浆池和未成孔护筒存储，同时现场储备黏土，当漏浆严重时，向孔内倒入黏土，钻机空转护壁[2]（见图2、图3）。

图2 钢护筒打设施工

图3 旋挖机成孔施工

主墩钢筋笼总重72 t，总长104 m，共9 节，主筋为Φ36 mm，箍筋为Φ12 mm。顶部48 m 范围采用双层钢筋布置，内圈40 根，外圈80 根。钢筋加工场内设置48 m 半圆形胎架，长线法制作，每隔2 m 定位加强箍。钢筋笼下放采用方形吊具，钢筋笼固定采用插销式圆形固定架。由于钢筋笼为两层，钢筋笼预留空间允许工人进入到笼内进行内侧钢筋连接（见图4、图5）。

图4 钢筋笼吊具

图5 钢筋笼固定架

桩基混凝土浇筑，初灌量为16 m3，采用2 台搅拌车同时放料，单桩浇筑时间约10 h，混凝土内添加缓凝剂延缓初凝时间。混凝土浇筑完毕后，利用空压机吸除桩头多余浮浆，减少桩头破除工程量。桩基是双层钢筋笼，桩头破除难度大，采用静态爆破，于内层钢筋内侧竖向钻孔灌注膨胀剂，24 h 混凝土开裂后采用镐头机和人工配合破桩。

3 主墩钢吊箱施工

主墩承台采用六边形承台，轮廓尺寸为43.4×26.8 m，厚度为6 m。承台顶标高为+5.9 m，底标高-0.1 m，为高桩承台。承台采用C40 海工耐久性混凝土，总方量为5 832 m3。承台封底厚度为1.0 m，采用C30 混凝土，方量为792 m3。根据承台标高及体积、水文地质条件、现场施工条件，主墩承台采用钢吊箱围堰。

3.1 主墩围堰结构设计

主墩承台采用有底钢吊箱，总平面尺寸为45.8（长）×29.2（宽）m，总高度7.1 m，壁厚1.2 m。钢吊箱结构主要由侧板系统、底板系统、内支撑系统、下放系统和固定系统五部分组成。侧板系统重量约217.6 t，底板系统重量约169.4 t，内支撑约24.6 t，固定钢板、下吊点、固定钢板等18.8 t，共计约430.4 t。

3.2 钢吊装加工制作

钢吊箱采用后场分块制作，现场分块拼装，千斤顶整体下放的施工工艺。考虑到栈桥宽度、运输车载重以及起重设备性能，钢吊箱底板分为8 块制作，平整场地上进行底板放样，铺设底板钢板，依次安装HN600 型钢主梁、HN350 次梁、I25a 工字钢次梁、∠100*80*8 角钢。结合钢护筒实际位置进行底板面板开洞，进行适当放大。钢吊箱侧板分为24 块，共7 种类型。直线段侧板依次进行面板铺设、水平环板、竖向加劲板、水平加劲桁架焊接。圆弧段在定制胎架制作，圆弧型壁体需制作角度靠模，以保证制作精度。

3.3 钢吊装下放安装

主墩钻孔桩全部施工完后，拆除承台范围内平台结构，保留承台四周栈桥及平台。于钢护筒+4.5 m 标高横穿双拼I25 工字钢作为吊箱拼装平台，先吊装底板并焊接，后吊装侧板，安装临时斜撑并逐块焊接[3]。

采用10 台100 t 千斤顶同步下放，下放前先用千斤顶提升钢吊箱，使其脱离平台30 cm 高度。钢吊箱重量由拼装平台转移至钢护筒顶部千斤顶承受，完成第一次受力体系转换。钢吊箱下放利用落潮时段缓慢进行下放，始终保持钢吊箱底高于水面约30～50 cm，尽量控制吊箱内为无水状态。在钢吊箱下放到位后，于低潮位期间安排多人焊接固定钢板，将吊箱重量由千斤顶转移至钢护筒承受，完成第二次受力体系转换[4]（见图6）。

图6 钢吊箱同步下放

钢吊箱封底混凝土为C30 混凝土，总厚度为1.0 m，总方量约792 m3。根据对潮汐的调查，封底采用分层分仓干封底形式，第一层分三仓分别浇筑0.7 m 厚混凝土，第二层整体浇筑0.3 m 厚混凝土并找平[5]（见图7）。

图7 钢吊箱分层分仓干封底

4 主桥索塔施工

主塔采用独柱形式，高118.6 m，截面为长圆形变截面设计，分为下塔柱、中塔柱、上塔柱（拉索锚固区）。下塔柱高26.1 m，底部壁厚为2.0 m、2.5 m、3.0 m 三种形式。从+8.4 m～+34.5 m 结构截面形式为沿圆曲线由根部的直径12.0 m 渐变至顶部的直径7.5 m。其中间+29.5 m～+34.5 m为实心“月牙形”牛腿结构，牛腿竖向呈凸型圆弧变化，牛腿顶面设置支座垫石。

中塔柱（牛腿顶面+34.5 m 至标高+67.0 m）高32.5 m，为椭圆形截面，横桥向塔宽度为5.28 m，纵桥向宽度由7.5 m 渐变至6.8 m。中塔柱塔壁厚度由1.3 m 渐变至1.89 m。

上塔柱（+67.0 m 至塔顶+127 m）高60.0 m，为椭圆形截面，横桥向塔宽度为5.28 m，纵桥向宽度由6.8 m 渐变至5.8 m。上塔柱设置21 节钢锚梁和钢牛腿，两侧斜拉索面内的平衡水平分力由钢锚梁承受，部分不平衡水平分力和竖向分力通过钢锚梁与钢牛腿之间的高强螺栓连接传递到预埋钢板，由索塔承受。

4.1 主塔施工部署

据索塔高度和结构形式、水上平台布置、钢锚梁最大起吊重量等要求，每个索塔配置1 台塔吊作为索塔施工垂直起重设备，位于主塔西南侧。最大起重量为20 t。

下塔柱采用装配式梯笼上下通行，牛腿顶面设置中转钢平台。中上塔柱采用施工升降梯通行，升降机可直接进入爬模下架体[6]。

混凝土泵管选用高压泵管，泵管布置在主塔正前方，沿塔壁固定。

塔吊扶墙、梯笼扶墙、升降梯扶墙、泵管固定件附着于主塔壁上，预埋连接件采用爬锥和开孔钢板的形式。使用完毕后，可拆卸爬锥螺母和钢板，塔壁外观无异。

4.2 下塔柱施工技术

下塔柱施工采用钢模+木模的无支架施工工艺，施工工序为：安装劲性骨架→绑扎钢筋→立外模板→立内模板→验收→浇塔柱混凝土→待强、凿毛、养生→拆模[7]。

下塔柱总高为26.1 m，底部21.1 m 为空心结构，顶部5 m 为实心牛腿结构。下塔柱节段划分为4 节，高度分别为5.2 m、7.8 m、7.4 m、5.7 m，采用无支架的施工工艺。考虑到下塔柱变截面形式多变，利用劲性骨架进行钢筋固定及绑扎，施工模板采取整体钢模板（外模）+木模（内模）的组合形式。劲性骨架和钢模板外挑平台兼做操作平台。

4.3 中、上塔柱施工技术

中、上塔柱总高度为92.5 m，共划分为20 个施工节段，标准节段为5 m，节段划分为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压爬模施工，利用下塔柱模板平台，进行起始段（5、6 节）施工，第7 节及之后节段都采用液压爬模系统施工。

爬模采用整体式液压自爬模，塔身外侧布置8 套爬升机位。模板体系采用钢模板（圆弧处）+木模板（直线段），标准节段浇筑高度5.0 m，模板设计高度5.15 m，模板布置为8 块圆弧钢模板加上2 块木模板，圆弧段截面不变，直线段每次收缩，收缩的时候裁切直线段木模板。模板之间拼缝均采用子母口缝设计，两块模板通过芯带连接，钢模板与木模板通过钩栓连接。

上塔柱施工，钢锚梁、钢牛腿、索导管在钢结构加工场内完成制作，并将三者焊接、栓接成整体后验收合格，运输至现场进行整体吊装定位的施工方法。钢锚梁吊装采用塔吊整体吊装，首节采用简易支撑支架进行精确定位，以上钢锚梁由钢牛腿壁板支撑定位，并与劲性骨架焊接固定。钢锚梁采用四点起吊，吊具采用钢扁担结构[8]（见图8、图9）。

图8 下塔柱翻模施工

图9 中上塔柱爬模施工

5 主桥钢混叠合梁施工

主梁采用钢梁与混凝土桥面板叠合梁，桥面板和钢槽梁通过剪力钉相结合。钢梁标准节段长6 m 和8 m，在桥墩（塔）附近钢梁节段长度调整为5 m、7.5 m 和10 m，桥面板宽度37.62 m，梁全高3.5 m，最重梁段为430 t，标准梁段约360 t。全桥总梁段数为91 段，为（S21～S1、S0、T、M0、M1～M21）x2 以及MH（合龙段）。

5.1 主梁制作技术

钢混叠合梁于预制厂内进行钢结构制作拼装、桥面板浇筑、整体涂装等工序。钢梁部分加工，先进行底板、横隔板、腹板、锚箱等各类单元件下料，于胎架上完成第一轮拼装，根据预拱度放样余量线并进行配切。而后转移至第二轮拼装胎架，进行钢梁拼接口修整和安装临时匹配件。同时于此胎架上进行桥面板支模和浇筑，观测是否由于梁段自身重量增加引起钢梁变形，并进行最终的修正[9]。

5.2 浮吊安装施工技术

塔区T#、0#和1#段叠合梁，边辅墩墩顶12#、13#、21#梁段，均采用600 t 全回转浮吊安装，由临时支架进行支撑定位。钢梁浮吊吊装，运输船停靠至承台侧，浮吊挨着运输船侧向停靠。浮吊起吊梁段后，运输船退出，浮吊将梁段提升至支架高度，通过移船绞车向承台靠近，梁段投影面临近支架放样标记，将梁段缓慢下放至支架并粗定位，通过梁段底三向千斤顶进行钢梁精调。塔区梁段采用逐步对称吊装，辅助墩梁段先吊装外侧梁段，后吊装内侧梁段。

5.3 桥面吊机安装施工技术

标准梁段2#～11#、14#～20#、MH 梁段采用定制桥面吊机悬臂拼装施工，形成了钢梁吊装精调-焊缝焊接-湿接缝浇筑及养护-体内预应力（精轧螺纹管）张拉-斜拉索安装和张拉-桥面吊机行走的整套施工工艺。

桥面吊机采用轻型分离式低重心全液压自控式连续提升桥面吊机，主要由承重框架、提升系统、行走系统、锚固系统、吊装系统等组成。单台桥面吊机额定起重量为250 t，自重68 t，两台桥面吊机进行一片梁段吊装，全桥共8 台[10]。

钢梁于最高潮至落潮时间段吊装，梁段吊装到位后，进行粗定位，待夜间10 点后，进行梁段精调。根据吊装梁拼装线型，提前调整吊具偏心，精调过程中，结合临时码板约束梁段近塔侧标高，通过千斤顶钢绞线的提升和下放，来精确控制梁段整体标高和线型（见图10、图11）。

图10 塔区梁段浮吊吊装

图11 标准节段桥面吊机安装

钢梁精调过程中，穿插进行坡口打磨工作，钢梁精调到位后，立即进行焊缝码板及焊接作业，采用顶板-腹板-底板的焊接顺序。顶板焊缝焊接完成并检测完成后，进行纵向预应力（精轧螺纹钢）连接、湿接缝钢筋绑扎、预应力波纹管（钢绞线）安装、吊模安装、湿接缝混凝土浇筑等一系列工序。

待湿接缝混凝土强度和弹性模量达到90%后，进行纵向预应力（精轧螺纹钢）的张拉、斜拉索的张拉和调整[11]。当梁段标高和斜拉索索力都达到施工监理指令要求后，完成调索作业。之后，进行桥面吊机行走，并进行下一节段安装工序。

5.4 合龙段安装施工技术

合龙段钢梁长4 m，重约180 t。合龙段吊装，为了确保南北两侧钢梁受力均匀，防止出现两侧梁段高度差，南北各两台桥面吊机各行走半个梁段间距，并于桥面吊机顶部安装分配梁，将一侧桥面吊机吊装系统转移至分配梁上，由这一套吊装系统进行合龙段钢梁的吊装。

21#梁段吊装后，合龙口进行配切，纵桥向呈梯形形式。合龙段吊装前72 h，进行合龙口观测。72 h 观测的低温钢梁数据稳定后，合龙段钢梁进行两端头配切[12]。

合龙段于白天吊装，由于悬臂梁段长度不大，实测昼夜温度变化引起的伸缩量约17 mm。太阳落山后随温度降低，合龙段梁于夜间8 点进档，期间进行焊缝精修，10点后进行合龙梁段与21#梁段的锁定，并同步进行码板、焊接作业。顶板焊缝完成后，于夜间12 点开始临时固结解除，于凌晨5 点前完成两个塔三向临时固结割除，确保日出前主梁呈自由漂浮状态（见图12）。

图12 主桥合龙段施工

6 结束语

温州市七都大桥北汊桥在建设过程中，桩基施工采用旋挖机成孔工艺，单桩成孔时间约48～60 h，大大提高了成孔效率。主墩承台采用钢吊箱围堰施工工艺，分块制作安装、整体下放以及分层分仓干封底的形式，保证吊装施工安全有效。下塔柱采用无支架钢模、中上塔柱采用爬模施工工艺，大大保证了变截面独柱式塔柱施工质量及安全。钢混叠合梁采用浮吊和桥面吊机安装的施工工艺，保证钢混叠合梁成桥线型及台风来临前合龙的进度要求。温州市七都大桥北汊桥在建设过程中，采用上述施工技术，取得良好的质量、经济、工期效益。温州市七都大桥北汊桥工程于2017 年5 月开工，2020 年6 月完成主桥合龙。