一、工程概況1、概述杭州市錢江四橋位于錢江大橋下游43公里，南星橋1碼頭上游約200米處；北端跨越濱江公路通過復興立交橋與杭州市已建的中河高架路相連，構成了一條連接杭州市中心與濱江新區(qū)的便捷通道。橋位處江面規(guī)劃寬度為1160米，橋梁設計全長1376米，主橋設計采用鋼管砼雙主拱方案，其計算跨徑組合為285190485190285，其中85米跨為下承式系桿拱橋和上承式拱橋的組合，190米跨為下承式系桿拱橋和中承式拱橋的組合。兩側引橋均為雙層345米跨高強預應力砼箱梁結構；全橋的跨徑組合為34590891964891968990345。主橋上、下層均不設縱坡，上層橋面的中心標高32315米，為6車道的快車道，下層橋面的中心標高1860米，為過江輕軌和人行通道，通航標準按國家四級航道設計，最高通航水位為6123米，通航凈高10米，航道寬度80米。190米跨部分橋梁的橫斷面寬度為306米，引橋及85米跨部分橋梁的橫斷面寬度為250米，引橋上層設40的縱坡，下層設20的縱坡。橋梁上、下層等寬，外形結構美觀，整體性好。2、水文氣象錢江流域位于南風活動地區(qū)，雨量充沛，四季分明，每年36月份為梅雨季節(jié)，710月份為臺風期，常伴有暴風雨，若與大潮汛相遇，將會出現(xiàn)特高潮位，錢江涌潮舉世聞名，近幾年來由于河道進一步整治，下游河道主槽趨向順直，主流偏北，涌潮較以前更大，本河段七月份前后低潮位最低，八、九、十月份高潮位最高。閘口站歷年最高潮位756米，歷年最低潮位119米，最大漲潮差298米，最小漲潮差001米，平均漲潮歷時1小時33分，平均落潮歷時10小時52分。潮流為往復流。潮流流速按百年一遇設計為41M/S。橋位處百年一遇高水位為852米，低水位為123米，三百年一遇洪水位為908米，施工期間洪水與涌潮按10年一遇的頻率設計。3、工程地質橋址區(qū)上覆第四系覆蓋層厚度變化較大，近山前的杭州岸較薄，在2墩處最薄為281米，向蕭山方向漸厚，在15墩處最厚達5940米，按其時代、成因和物理力學性質可分為三大層。第一層為素填土及最新河流沖積相沉積的流塑軟塑的亞砂土、亞粘土及松散中密狀的粉、細、中砂，層厚114351米，第三層為晚更新世沖相沉積的圓礫土及礫砂層，層厚1251985米。下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)（J3A）的火山巖層及白堊系下統(tǒng)朝川組（K1C1）的陸相碎屑沉積巖，兩者呈斷層不整合接觸，以錢塘江斷裂為界，東南側巖質軟弱，工程性能差。西北側6、7墩基巖受構造影響較重，發(fā)育有斷層破碎帶，差異風化顯著。4、施工特點本工程水文及地質情況復雜，橋位處受涌潮影響嚴重，若采用水上船舶施工，對施工船舶的適應性能要求很高，泊錨困難，作業(yè)時間有限，其基施工段由于墩位多，工作量大，且受上部結構安裝時機的限制，組織流水作業(yè)困難，要求投入大量的船機及起重設備，且該河段交通運輸船舶繁忙，因此，施工期間，航道管理困難。工程質量、進度及船舶機設備的安全均難以保證。從該河段已建及在建的橋梁的施工情況看，采用棧橋徹底擺脫涌潮影響的施工方案已十分成熟，有大量的成功經驗可供借鑒。其上部結構均為安裝構件，工作量十分巨大，安裝精度極高，而橋位處地勢平坦，受臺風影響嚴重，故要求上部結構安裝工藝簡便快捷，安裝精確。針對上述具體情況，經多方面比較，我局提出了如下施工方案一、基礎階段采用單棧橋陸上施工，不僅可省掉大量的船機設備，且對工程的質量進度和安全有充分的保障。二、上部結構施工階段采用雙棧橋、龍門吊及少支架施工方案，其施工工藝簡單，方便快捷，且安裝精度高。三、棧橋設計1、縱向軌道梁龍門吊大車行車系統(tǒng)設計間距為240M，考慮到棧橋在使用過程中對稱均勻受力，初步將棧橋的設計跨度定為120M，軌道擬采用單層三排貝雷桁梁，設計最大單輪壓力為26T，每組滑車的前后輪距為18M，結合軌枕的布置，取如下計算圖求。120M120M120M當荷載作用在跨時為彎距最不利位置查彎距影響線圖表得MMAX2LF02891252T194208TMM022464TM最大撓度查表得FMAXK（PL3/100EI）式中K撓度系數取為2716P為集中荷載為52TL為計算跨度12ME彈性模量為21107T/M2I慣矩為7515105CM4FMAX271652/123/100211070007515155102M155MML/60020MM剪力計算VMAXKP134526968TV06989T故均符合要求2、鋼管樁設計1）樁長計算橋位處河床較為平緩，河床頂標高從0034M至209M，河床平均標高按10M計算，棧橋的頂標高為100M，樁頂標高為785M，采用8008鋼管樁，單樁承載能力按50T計算，使用過程考慮河床有20M的沖刷，河床上部覆蓋層一般為淤泥質亞粘土、亞砂土，土層的極限摩阻力120KPA，每墩采用4根管樁支承軌道梁，設計時不考慮閉塞效應和群樁效應。由于在樁入土范圍內有多層砂層分布，綜合考慮2米粉砂層作為持力層，取L25KPA，則PKSUILI式中K安全系數取為065S擠土效應為087U樁周長2513MPKSU1L12L2則L1（PKSU2L2）/KJU151050650872513251032/065087251320103151M樁長LL0L17851151222795M2）沉降計算棧橋墩支承樁的沉降按單樁簡化計算如下SCKNL0/EA2NH/3EAN/COA0式中N樁頂豎向壓力為N50TE材料彈模E21105N/MM2L0沖刷線以上樁長L01085MH沖刷線以下樁長H171MA樁的橫斷面積A20106MM2CO樁底平面的地基豎向地基系數COMOHMO為樁比例系數，亞砂土層取MO3000KN/M4則CO3000103/102171104513102N/MM3A0樁底平面的作用面積A0（D/2HTG/4）2或A01/4L12取兩者中的小值。為土的內磨擦角取15。L1為兩排樁間距取20M。A01（D/2HTG4/4）2800/2171104TG15/4273106MM2A021/4L121/420002314106MM2取AO314106MM2則SNL0/EA2NH/3EAN/COAO1285135315735MM但在實際使用過程中，作用在單樁頂上的壓力均小于50T，且為群樁，故單樁的沉降均在5MM以內，能夠滿足使用要求。3、棧橋的結構形式1）上游側根據上述計算，結合錢江六橋的實際經驗，棧橋采取如圖31、32所示結構圖，上游側橋橋寬60M，設龍門吊軌道和運輸車輛通道，橋面板采用10MM鋼板，龍門吊軌道采用P43鋼軌，縱向分配梁采用I126工字鋼，沿寬度方向通長按50CM布置，在橋墩處考慮到如50T履帶吊車等起重設備作業(yè)需要，局部將縱梁按25CM布置，橫向分配梁采用I25A工字鋼，全斷面范圍內按150M的間距布置，在龍門吊作用范圍內按75CM布置，龍門吊縱向軌道梁采取單層三排貝雷桁架，在四分之一節(jié)點處，需作加強處理，行車道部分縱梁采用單層雙排貝雷桁架，樁頂帽梁采用I25A工字鋼，每墩5根8008鋼管樁，離橋墩附近采用6根，如圖33、34、35所示。為方便計算，取如下計算圖式驗算P43鋼軌強度MMAXKFL02892607556355M拉應力FM/WW為截在抵抗矩W2173CM356355104N103MM/2173103MM32593N/MM2F滿足強度要求2）下游側下游側棧橋，只考慮龍門吊的行走軌道和人行走道，寬度按照30M考慮，在兩軌道之間鋪裝走道網板，沿寬度方向按50CM間距通長布置10槽鋼作為縱向分配梁，橫梁采用I25工字鋼，沿縱向按75CM布置，龍門吊軌道采用單層三排貝雷桁架，每跨跨度120M，每個棧橋墩采用4根800鋼管樁，壁厚8MM，樁長工2795M，考慮到下游側棧橋寬度較小，為保證讓其有足夠的側向鋼度，設計時應將4根樁連成整體，其結構形成與上游側的棧橋的龍門吊部分相同。3）由于受龍門吊設計跨度及主墩承臺施工時圍堰尺寸的限制，棧橋的行車部分，在主墩處要從內側過渡到外側，然后又從外側過渡到內側，其結構形式如圖36所示，單幅棧橋漸按564米設計，其所需材料如下表示。名稱800（T）貝雷片（M）I25TI126T18T10MMMM（T）走道網（M2）10T數量195978962451291724265651128282考慮其整體穩(wěn)定性及會車需要，棧橋在橋墩處加寬并與鉆孔平臺連成整體。四、支架系統(tǒng)結合龍門吊吊裝拱肋，安裝過程中各分節(jié)節(jié)段采用少支架系統(tǒng)支承，小拱分三節(jié)吊裝，大拱分七節(jié)吊裝，吊裝時單節(jié)最大重量控制在80T以內，則小拱拱肋吊裝時，一跨共需4個支架，大拱吊裝時需要12個支架，支架系統(tǒng)擬采用打入樁作基礎，上部拼裝萬能桿件桁架、樁基仍采用800MM壁厚8MM的鋼管樁。單樁承載能力仍然為50T，樁頂標高60M，每墩采用4根鋼管樁，樁中心間距為40M，樁頂用20MM鋼板作樁帽，如圖41示。主拱支架系統(tǒng)如圖42、43、44示。用萬能桿件拼裝成格構形狀，共同承受水平荷截，每個支承立柱為4040M，則一個主拱支撐所需的材料如下表示以部分異型桿件名稱8001820N1N3N4N5N8N11N26N22A數量（T）1827275413581241009218411107一個小拱支架系統(tǒng)所需材料如下表名稱8001820N1N3N4N5N8N11N18N22AN26數量（T）6124252241135591915128710423124支架系統(tǒng)在拱肋安裝荷載作用下的內力及變形，在這里不作詳細計算，但在實際過程中，應根據其荷載的分配情況對支架的水平偏位和壓縮變形作詳細計算，便于控制拱肋的安裝精度。五、施工工藝1、工藝流程在這里將跨設為1拱，跨為2拱。跨為3拱，跨為4拱，跨為5拱，現(xiàn)假設大橋施工以墩為界，垂直劃分為兩個標段，則一個標段共需龍門吊24臺，其施工工工藝流程如圖51所示。搭設上游棧橋搭設鉆孔平臺搭設拌和站場面平整下鋼護筒預制場建設鉆孔樁施工墩承臺施工承臺施工搭設下游棧橋承臺施工墩身施工搭龍門吊墩身施工墩身施工1、5小拱施工搭設支架1、5下層結構施工2、4小拱施工搭設支架龍門吊拼至682米2、4下層結構施工搭設支架3拱施工3下層結構小拱上層結構施工3上層結構施工橋面系施工交工驗收施工工藝流程圖51杭州側施工后場只能設在沿江公路以內,為方便施工，應在施工后場預制構件拱加工制作箱梁施工與施工棧橋之間搭設一座100米寬的施工天橋橫跨馬路，天橋凈空應在42米以上，保證車輛的正常通行，天橋沿縱向應伸入施工棧橋內20米以上，便于施工材料的轉運，蕭山側可直接將施工棧橋與后場接通。2、龍門吊拼裝龍門吊拼裝時應盡量靠近岸邊，棧橋搭好后，將龍門吊的行走系統(tǒng)安裝上軌道，并與棧橋固結，分別拼裝兩側立柱至502米高度，考慮到在拼裝過程中的側向穩(wěn)定性，在立柱拼至30米時，應在其四角各設一根纜風。同時在龍門吊橫梁垂直投影位置，拼裝橫梁至38米，并將左右兩片橫梁按2米的凈間距鎖定，安好天車軌道和天車，天車也應與橫梁鎖定，等立柱和橫梁均拼裝好后，在立柱頂上各設4組滑車，將橫梁提升至立柱的482米處，與立柱對接。橫梁安裝就位后，將天車、行走系統(tǒng)的固結、兩橫梁間的鎖定及立柱纜風解除，對龍門吊進行調試。在安裝大拱前需將兩臺龍門吊的高度升至682米，考慮到不影響其它作業(yè)點的正常運作，應選擇中間的兩臺在棧橋上適當的位置接高，由于拱肋安裝時是用兩臺龍門吊來共同提升，為保證龍門吊接高有足夠的穩(wěn)定性，可將兩臺龍門吊的立柱沿橋軸線方向連成整體，并將其行走系統(tǒng)與棧橋固結，首先在兩龍門吊立柱的442米處各設一道橫梁，橫梁可在棧橋上拼裝，用龍門吊自身起吊至442米處與立柱對接，然后將立柱逐節(jié)拼裝至682米，在拼裝時必需采取措施保證立柱的側向穩(wěn)定，待立柱拼至682米時，將天車與橫梁鎖定，并將兩橫梁鎖定，在立柱頂上各設四組滑車將橫梁懸吊后，解除橫梁與立柱之間的聯(lián)結，將橫梁提升至需要的高度后，與立柱對接，再解除橫梁與天車及橫梁之間的鎖定，又利用天車吊住442米處的橫向聯(lián)系桁架，將其與立柱之間的聯(lián)接解除，下放至棧橋面后解體，經檢查確認上述步驟均完成后，解除龍門吊行走系統(tǒng)與棧橋之間的固結，對龍門吊進行調試，直到龍門吊的各項性能均達到了設計要求后，方可進行主拱的吊裝施工。3、拱肋安裝拱肋安裝時均采用2臺龍門吊共同起吊，吊裝時應采取有效措施防止拱肋傾覆，具體施工步驟如下1）基礎施工階段根據進度安排在工廠將拱肋制作成標準節(jié)段編號運輸至現(xiàn)場。2）搭設拱肋安