文 浙江省交通规划设计研究院有限公司 王昌将 史方华 李磊 陈向阳 保利长大工程有限公司第一分公司 白永亮
宁波舟山港主通道项目工程规模大,建设条件复杂,品质要求高。在项目设计过程中,项目部因地制宜地展开了技术攻关,采用了一系列新技术、新结构、新工法,保证了项目的高品质建造。鱼山大桥通过采用全栈桥施工工法,化海为陆,保证了有效作业时间。在舟山寸土寸金的陆域情况下,陆域桥梁采用了上下部全预制的结构方案,并首创了上下部一体化无便道架设工法,实现了陆域桥梁的绿色建造,减少临时用地40余亩。富翅门大桥采用的跨路桥梁快速施工技术,有效地节省了现场施工时间,加快了工程速度,提升了工程品质。
以鱼山大桥为例,鱼山大桥海域区段全长7.78公里,为满足鱼山石化基地建造和生产需要,大桥建设工期仅有27个月。受建设条件限制,每年有效工期不足9个月。鱼山大桥不同于连接大陆和岛屿的半岛型跨海大桥,它连接的岱山和鱼山岛距舟山本岛在16公里以上,且两者均没有陆上通道与大陆连接。两个岛屿工业基础较为薄弱,桥址可达性差。为保证大桥高质量、高效率的建造,鱼山大桥只能遵循桥梁工业化思路,通过结构和施工方法上的不断创新,实现桥梁的快速高品质建造。
鱼山大桥采用全栈桥方案,栈桥则全部采用了模块化设计,采用1200吨浮吊整体起吊安装,8公里栈桥施工时间仅用时3个月。全栈桥方案解决了恶劣海洋环境下施工设备、人员和材料的运输、作业问题。鱼山大桥项目也成为国内全栈桥施工的第一座跨海大桥。
在工业化思想引领下设计上部结构,以通航、水深和地质条件和合理经济支出为原则,总体布置全桥。针对非通航孔桥的建设条件不同,将非通航孔桥分为六个区域,采用70米和50米的连续梁体系,上部机构全部采用节段预制拼装,其中70米跨径采用节段预制悬拼,50米跨径采用节段预制逐跨拼装。
通航孔桥混凝土梁均采用节段预制悬拼,是世界上最大跨径的节段预制悬拼连续刚构,节段梁最大预制高度达12.14米,也是目前国内预制高度最大的节段梁。
结合上海船研所的船撞力分析报告,项目部确定了承受2000吨级船舶撞击的概率较大。为保证结构安全,优化了超大跨径节段预制拼装混合梁桥,桥梁跨径缓缓变化,协调大方,且减少了4个桥墩,降低了船舶撞击风险。
钢混凝土结合段采用有格室的后承压板形式。将钢箱梁端部的顶、底板和腹板做成双壁板,在双壁板内部设PBL剪力板和剪力钉,形成钢格室。在钢格室内填充混凝土,并通过预应力短束使钢箱梁与混凝土箱梁紧密结合。
富翅门大桥
舟岱大桥一体化架桥机
根据地质和水文条件,下部结构均采用大直径钢管复合单桩基础,区域不同,采用不同尺寸的桩基,并且根据受力不同,将钢管复合桩分为有钢管段和无钢管段两部分。钢管通过设置剪力环和保证足够的腐蚀余量来保证与内部混凝土的共同受力。在水位变动区和浪溅区的范围,外部采用“防腐涂装+腐蚀余量”的方式来满足使用要求。
传统的陆域桥梁建设模式粗放、零散、低效,现场钢筋绑扎、现场立模、现场混凝土浇筑等施工效率低下,标准化程度低,施工质量难以保证,建设模式亟待变革。
我国从20世纪90年代起开始了陆域全预制拼装工艺的研究,并在局部项目上展开了试验性的应用。2014年,上海沪翔公路对灌浆套筒连接方式建设了试验段,在后续嘉闵高架建设中,又再次试验。陆域立柱、盖梁和梁板全预制方案将除拼装外的工序全部在预制场完成,但在现场拼装阶段,需要采用履带吊或汽车吊现场安装上下部结构,这种工法对于便道要求很高,施工是需要临时征很多地、对周边自然环境和交通等也带来不利影响。
舟岱大桥陆域段全长近10公里,其中预制T梁桥6.16公里,沿线村庄、农田、公路及河道密布,施工时如何减少对沿线村民生产、生活的干扰,并减少施工期对地方道路和农田的临时占用,成为项目中非常重要的问题。从有利节约环境资源,实现绿色、高效、优质、生态、节能目标出发,舟岱大桥陆域段在设计上充分借鉴了上海城市高架桥建造的先进理念,提出了“上、下部结构”全预制化、现场一体化架设新理念。在施工桥位合适位置设置提梁站,立柱、盖梁及T梁,使用提梁站龙门吊提升至桥面的运输车上,通过桥上运输通道运抵架桥机处进行安装,改变了过去架桥机仅能安装上部结构,下部结构需占用临时通道并借助其他起吊设备进行安装的做法,有效地解决了生态环保部提出的“无害化穿越”的重大工程环保难题。
舟山市富翅门大桥工程路线起点接甬舟高速公路富翅互通,设特大桥跨富翅门水道,终点顺接在建国道329线舟山段改建工程,并设岑港互通顺接宁波舟山港主通道后期工程。
富翅门大桥工程岑港互通跨路结合梁,采用结合梁分节与道路设置协同控制分析、结合梁支架稳定性及安全性分析、吊装及交通疏导、结合梁钢梁焊接、桥面板浇筑施工等方面,加快了跨路结合梁快速施工的速度。
首先,是结合梁的分段控制。分块分析结合梁的钢箱梁部分:分块加工运输、跨路支架搭设、跨路起重吊装等。分析之后发现要想满足高速公路运输需求,现场需要采用260吨汽车吊装,吊装时交替占用单幅道路可行。
其次,要根据结合梁构造、分块情况和现有的地形条件,将支撑管桩设置在承台、道路中央分隔带及两侧。按照从两边到中间的顺序依次顺序吊装,吊装时占用单幅车道,另外一侧单幅双向通行。
除此之外,在桥面板施工吊装完成后,利用三向千斤顶调整结合梁高程及平面位置,复测无误后焊接。焊接采用陶瓷焊接衬垫打底,单面焊接双面成型,焊接时电弧要保持稳定,保证焊接质量,提高工效。
根据当前同类型跨路箱梁施工状况,国内主要存在支架现浇、整孔钢箱梁/预制梁无支架(整孔分幅和整体不分幅)和结合梁支架上分节段3类方案进行跨路箱梁施工。综合分析对比之后,结合梁分节段快速施工,施工工期更短,材料使用、交通安全维护等施工成本更低,并且可以在保证道路正常通行的同时,降低安全风险,减少了对周围居民出行的影响,达到安全顺利施工的预期效果。