青馬大橋施工方案一、工程概況1.1項(xiàng)目背景青馬大橋是連接香港特別行政區(qū)葵青區(qū)青衣島與荃灣區(qū)馬灣島的跨海通道，是青嶼干線道路的核心組成部分，為配合香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)建設(shè)而興建。項(xiàng)目于1992年5月25日動(dòng)工，1997年5月22日通車運(yùn)營(yíng)，總投資額72億港元，是當(dāng)時(shí)全球最長(zhǎng)的行車鐵路雙用懸索式吊橋，也是香港標(biāo)志性基礎(chǔ)設(shè)施工程之一。1.2主要技術(shù)參數(shù)線路全長(zhǎng)：2160米，其中主橋長(zhǎng)1377米，采用（333+1377+300）米跨徑布置橋面寬度：42米，雙層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上層為雙向六車道城市快速路（設(shè)計(jì)速度100千米/小時(shí)），下層為雙線鐵路（設(shè)計(jì)速度135千米/小時(shí)）及緊急行車道通航標(biāo)準(zhǔn)：凈空高度62米，滿足大型船舶通行需求結(jié)構(gòu)材料：主纜采用直徑5.38毫米高強(qiáng)度鋼絲，單根主纜含33400根鋼絲，總長(zhǎng)度16萬(wàn)千米，橋身鋼材總重量4.9萬(wàn)噸基礎(chǔ)形式：青衣側(cè)采用隧道式錨碇（重20萬(wàn)噸），馬灣側(cè)采用重力式錨碇（重25萬(wàn)噸），主塔高度206米（至鞍座頂部）1.3工程地質(zhì)條件橋位處馬灣海峽水深約10米，海床覆蓋層主要為淤泥質(zhì)黏土及風(fēng)化巖層。青衣島側(cè)為陸域花崗巖地層，馬灣島側(cè)為海域沉積地層，需采用不同基礎(chǔ)處理方案。橋區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，臺(tái)風(fēng)多發(fā)，200年一遇3秒陣風(fēng)風(fēng)速達(dá)83米/秒（約300千米/小時(shí)），對(duì)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)要求極高。二、施工總體部署2.1施工組織架構(gòu)采用"項(xiàng)目總部-專業(yè)工區(qū)-作業(yè)班組"三級(jí)管理模式，設(shè)置5個(gè)專業(yè)工區(qū)：基礎(chǔ)工區(qū)：負(fù)責(zé)錨碇、橋塔基礎(chǔ)施工鋼結(jié)構(gòu)工區(qū)：承擔(dān)主纜、加勁梁加工安裝橋塔工區(qū)：專注橋塔混凝土澆筑及附屬結(jié)構(gòu)施工鐵路鋪裝工區(qū)：負(fù)責(zé)下層鐵路軌道及接觸網(wǎng)系統(tǒng)安裝機(jī)電工區(qū)：負(fù)責(zé)照明、監(jiān)控、通風(fēng)等系統(tǒng)集成2.2施工總體流程前期準(zhǔn)備階段（1992年5月-1993年2月）：完成施工圖深化設(shè)計(jì)、施工棧橋搭設(shè)、材料采購(gòu)及加工場(chǎng)地建設(shè)，重點(diǎn)建設(shè)青衣島預(yù)制構(gòu)件廠（占地2.5萬(wàn)平方米）及馬灣臨時(shí)碼頭基礎(chǔ)施工階段（1993年3月-1994年6月）：同步實(shí)施兩岸錨碇、橋塔基礎(chǔ)及防護(hù)工程橋塔施工階段（1994年1月-1995年2月）：采用滑模施工工藝，兩岸主塔同步澆筑主纜施工階段（1995年3月-1995年12月）：完成貓道架設(shè)、主纜架設(shè)及緊纜作業(yè)加勁梁安裝階段（1996年1月-1996年8月）：采用節(jié)段吊裝法安裝鋼箱梁，實(shí)現(xiàn)主橋合龍橋面系及附屬工程階段（1996年9月-1997年3月）：完成雙層橋面鋪裝、鐵路軌道、機(jī)電系統(tǒng)安裝聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段（1997年4月-1997年5月）：進(jìn)行荷載試驗(yàn)及系統(tǒng)功能驗(yàn)證2.3關(guān)鍵施工設(shè)備配置起重設(shè)備：配置2500噸浮吊（主跨吊裝）、300噸履帶吊（岸邊作業(yè)）各1臺(tái)，塔吊4臺(tái)（橋塔施工）專用設(shè)備：主纜纏絲機(jī)2臺(tái)、纜索擠壓器4臺(tái)、橋面吊機(jī)6臺(tái)、液壓滑模系統(tǒng)2套測(cè)量監(jiān)控：采用GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（平面位置精度±5mm）、全站儀（角度精度0.5秒）、自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（采樣頻率10Hz）船舶設(shè)備：交通船4艘、拖輪2艘、混凝土攪拌船1艘（海上混凝土澆筑）三、主要分部分項(xiàng)工程施工技術(shù)3.1錨碇施工3.1.1青衣側(cè)隧道式錨碇開挖工藝：采用"新奧法"施工，分3層開挖，每層高度4米，采用光面爆破技術(shù)（炮孔間距50cm，裝藥量控制在0.3kg/m），開挖斷面尺寸為25m×30m（寬×高）支護(hù)體系：噴射C25混凝土（厚15cm）+Φ22錨桿（長(zhǎng)4.5m，間距1.2m×1.2m）+鋼筋網(wǎng)（Φ8@200mm），二次襯砌采用C40鋼筋混凝土（厚80cm）錨固系統(tǒng)：設(shè)置36束預(yù)應(yīng)力鋼束（每束12根Φ15.2mm鋼絞線），采用后張法施工，張拉控制力1800kN，錨固體嵌入微風(fēng)化巖層深度不小于15米3.1.2馬灣側(cè)重力式錨碇沉箱施工：預(yù)制16米高鋼筋混凝土沉箱（尺寸35m×40m×16m），采用氣囊法出運(yùn)，浮運(yùn)就位后灌水下沉，基底鋪設(shè)2米厚級(jí)配碎石墊層混凝土澆筑：分8層澆筑，每層高度3米，采用低熱水泥（水化熱≤270kJ/kg），預(yù)埋DTS光纖測(cè)溫系統(tǒng)，控制內(nèi)外溫差不超過25℃排水系統(tǒng)：設(shè)置環(huán)形排水溝及集水井，配置4臺(tái)Φ150mm深井泵（揚(yáng)程25m），確保地下水位低于基底1.5米3.2橋塔施工3.2.1基礎(chǔ)施工鉆孔灌注樁：采用Φ2.5m鉆孔樁，樁長(zhǎng)45-60米，共48根（每塔12根），成孔采用反循環(huán)鉆機(jī)，泥漿比重控制在1.2-1.3，鋼筋籠分3節(jié)吊裝（每節(jié)長(zhǎng)15米）承臺(tái)施工：采用雙壁鋼圍堰（直徑30米，高12米），封底混凝土厚3米（C30水下混凝土），承臺(tái)尺寸28m×20m×6m，配置冷卻水管（間距1.5m）循環(huán)降溫3.2.2塔身滑模施工模板系統(tǒng)：采用液壓爬模（提升速度60cm/h），模板面板為6mm厚鋼板，背楞采用[10槽鋼，設(shè)置4層操作平臺(tái)（高度分別為1.2m、3.6m、6.0m、8.4m）混凝土工程：C50混凝土（坍落度180±20mm），垂直運(yùn)輸采用布料機(jī)+溜管，分層澆筑厚度50cm，振搗采用Φ50插入式振搗器（振搗時(shí)間30-40s）精度控制：每澆筑3米進(jìn)行1次軸線復(fù)核，采用全站儀三維定位，允許偏差：軸線偏差≤5mm，扭轉(zhuǎn)偏差≤10mm，截面尺寸偏差±30mm3.3主纜施工3.3.1貓道系統(tǒng)架設(shè)承重體系：采用三跨連續(xù)式貓道（跨度333m+1377m+300m），承重索為Φ54mm鋼絲繩（破斷拉力2800kN），橫向間距4.5米，設(shè)置抗風(fēng)纜（Φ32mm鋼絲繩）及橫向天橋（間距60米）安全防護(hù)：兩側(cè)設(shè)1.2米高護(hù)欄，滿鋪2mm厚防滑鋼板，每100米設(shè)應(yīng)急避險(xiǎn)平臺(tái)，配置風(fēng)速警報(bào)儀（報(bào)警閾值15m/s）3.3.2主纜架設(shè)預(yù)制平行鋼絲索股（PPWS）：每根主纜由291股索股組成，每股含127根Φ5.38mm高強(qiáng)鋼絲（抗拉強(qiáng)度1600MPa），索股在工廠預(yù)制成型，單股重量約25噸，長(zhǎng)度1750米牽引系統(tǒng)：采用2×50kN卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引，通過塔頂導(dǎo)向輪實(shí)現(xiàn)索股架設(shè)，牽引速度控制在5-8米/分鐘，索股就位后進(jìn)行線性調(diào)整（垂度偏差≤L/20000，L為主纜跨度）緊纜作業(yè)：采用液壓緊纜機(jī)分3級(jí)緊纜，初始?jí)毫?MPa，中間壓力10MPa，最終壓力15MPa，緊纜后主纜直徑偏差控制在±2mm，空隙率≤20%3.3.3纏絲及防護(hù)纏絲施工：采用Φ4mm鍍鋅低碳鋼絲連續(xù)纏繞（張力控制在12-15kN），纏繞螺距120mm，接頭采用銀焊連接（焊接長(zhǎng)度≥100mm）防腐系統(tǒng)：主纜表面涂裝聚胺酯面漆（干膜厚度≥120μm），索夾內(nèi)填充防腐油脂，錨室設(shè)置除濕系統(tǒng)（相對(duì)濕度≤60%）3.4加勁梁施工3.4.1鋼箱梁制造節(jié)段劃分：標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)18米，重約350噸，全橋共77個(gè)節(jié)段，采用"工廠預(yù)制+工地組裝"模式，在青衣預(yù)制廠加工（配置4000噸壓力機(jī)及三維焊接機(jī)器人）焊接工藝：采用CO?氣體保護(hù)焊（焊絲Φ1.2mm），焊接預(yù)熱溫度80-120℃，層間溫度≤250℃，焊后進(jìn)行200℃×1小時(shí)消應(yīng)力處理精度控制：節(jié)段幾何尺寸偏差控制在：長(zhǎng)度±2mm，寬度±1mm，對(duì)角線差≤3mm，扭曲≤2mm/m3.4.2節(jié)段吊裝吊裝設(shè)備：采用橋面吊機(jī)（額定起重量400噸）雙機(jī)抬吊，起吊高度60米，跨中最大吊距1377米吊裝順序：從兩岸向跨中對(duì)稱吊裝，先安裝邊跨（333米及300米），后安裝主跨，最大懸臂長(zhǎng)度688.5米合龍工藝：設(shè)置合龍段（長(zhǎng)2米），采用溫度匹配法施工，選擇夜間22:00-次日2:00（溫度穩(wěn)定在20±2℃）進(jìn)行，通過液壓千斤頂微調(diào)（頂推力3000kN）實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)合龍，合龍誤差控制在±5mm內(nèi)3.5雙層橋面系統(tǒng)施工3.5.1上層公路橋面鋪裝結(jié)構(gòu)：4cmSMA-13改性瀝青瑪蹄脂+6cmAC-20C瀝青混凝土+防水層（1.5mm厚SBS改性瀝青）+8cm鋼橋面噴砂除銹（Sa3級(jí)）施工工藝：采用同步攤鋪技術(shù)，攤鋪機(jī)行走速度2-3米/分鐘，碾壓溫度控制在160-180℃（初壓）、140-160℃（復(fù)壓）、120-140℃（終壓）3.5.2下層鐵路橋面軌道系統(tǒng)：采用60kg/m鋼軌，CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道，軌道板采用C55混凝土預(yù)制（精度±2mm），CA砂漿灌注層厚50mm（流動(dòng)度180±20mm）接觸網(wǎng)：采用全補(bǔ)償彈性鏈形懸掛，接觸線高度5.3米，拉出值±300mm，錨段長(zhǎng)度800米，采用恒張力架設(shè)（張力8.5kN）四、關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新4.1抗風(fēng)設(shè)計(jì)與施工控制流線型加勁梁：采用閉合箱型斷面（高7.54米，寬42米），高跨比1/185，橋面設(shè)置通氣空格，經(jīng)風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證，在83m/s強(qiáng)風(fēng)作用下結(jié)構(gòu)共振振幅≤0.3米風(fēng)振控制措施：安裝TMD調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（每個(gè)質(zhì)量塊重5噸，頻率0.2-0.5Hz），在主纜與加勁梁之間設(shè)置橫向減震器（阻尼系數(shù)200kN·s/m）施工期抗風(fēng)保障：貓道設(shè)置主動(dòng)抗風(fēng)纜系統(tǒng)，可根據(jù)風(fēng)速自動(dòng)調(diào)節(jié)張拉力（調(diào)節(jié)范圍50-300kN），加勁梁吊裝時(shí)風(fēng)速超過15m/s停止作業(yè)4.2大跨度懸索橋施工監(jiān)控技術(shù)三維線形監(jiān)控：建立全橋有限元計(jì)算模型（節(jié)點(diǎn)數(shù)12860個(gè)），施工階段劃分86個(gè)工況，每完成3個(gè)節(jié)段進(jìn)行1次整體線形調(diào)整應(yīng)力監(jiān)測(cè)：在主纜、加勁梁、橋塔關(guān)鍵截面布設(shè)280個(gè)應(yīng)變傳感器（精度±1με），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)應(yīng)力變化，與理論計(jì)算值偏差控制在±5%以內(nèi)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)：沿橋跨方向每100米布設(shè)1組溫度傳感器（包含環(huán)境溫度、鋼箱梁表面及內(nèi)部溫度），采集頻率1次/小時(shí)，建立溫度效應(yīng)預(yù)測(cè)模型4.3大型鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量控制焊接質(zhì)量保證體系：實(shí)施"焊工持證上崗+焊接工藝評(píng)定+無(wú)損檢測(cè)"三級(jí)控制，焊工需通過ISO9606-1認(rèn)證，重要焊縫100%UT探傷（Ⅰ級(jí)合格）+20%MT探傷焊接變形控制：采用"對(duì)稱施焊+跳焊法"，設(shè)置臨時(shí)剛性支撐（約束度≥80%），焊后進(jìn)行24小時(shí)自然時(shí)效，變形超過3mm時(shí)采用火焰矯正（加熱溫度600-800℃）五、質(zhì)量安全與環(huán)境保護(hù)5.1質(zhì)量管理體系質(zhì)量目標(biāo)：?jiǎn)挝还こ虄?yōu)良率100%，關(guān)鍵工序一次合格率≥98%，鋼結(jié)構(gòu)焊縫一次合格率≥99%控制措施：原材料：鋼材、水泥等主要材料實(shí)行"二維碼"追溯管理，每批材料需經(jīng)第三方檢測(cè)合格方可使用工序控制：實(shí)施"首件認(rèn)可制"，每個(gè)分項(xiàng)工程首件施工需經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收通過后批量施工測(cè)量復(fù)核：采用"雙控復(fù)核制"，測(cè)量成果需經(jīng)2名測(cè)量工程師獨(dú)立計(jì)算驗(yàn)證5.2安全生產(chǎn)管理風(fēng)險(xiǎn)管控：識(shí)別重大危險(xiǎn)源28項(xiàng)，其中特級(jí)風(fēng)險(xiǎn)3項(xiàng)（主纜架設(shè)、加勁梁吊裝、高空作業(yè)），制定專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案并每季度演練高空作業(yè)防護(hù)：設(shè)置全方位防墜落系統(tǒng)（生命線+安全帶+安全網(wǎng)），20米以上作業(yè)面設(shè)置自動(dòng)安平安全護(hù)欄（響應(yīng)時(shí)間≤0.5秒）船舶交通安全：劃定施工警戒區(qū)（半徑500米），配置VTS船舶交通管理系統(tǒng)，通航孔設(shè)置防撞預(yù)警裝置（預(yù)警距離1000米）5.3環(huán)境保護(hù)措施海洋生態(tài)保護(hù)：施工期采用"沉箱+防波堤"組合方案減少泥沙淤積（擴(kuò)散系數(shù)控制在1.5以內(nèi)），設(shè)置3套油污收集系統(tǒng)（處理能力5m3/h）噪聲控制：破碎機(jī)、電焊機(jī)等設(shè)備安裝隔音罩（降噪量≥25dB），夜間施工噪聲≤55dB（居民區(qū)）廢棄物處理：建筑垃圾分類回收率≥90%，危險(xiǎn)廢棄物（廢機(jī)油、油漆桶）交由有資質(zhì)單位處置，海上施工垃圾實(shí)行"零排放"管理六、施工進(jìn)度計(jì)劃與保障措施6.1關(guān)鍵線路控制總工期5年（60個(gè)月），關(guān)鍵線路為：錨碇施工（15個(gè)月）→橋塔施工（12個(gè)月）→主纜架設(shè)（10個(gè)月）→加勁梁安裝（8個(gè)月）→橋面系統(tǒng)施工（10個(gè)月），設(shè)置3個(gè)關(guān)鍵里程碑節(jié)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)1：1994年6月完成兩岸錨碇混凝土澆筑節(jié)點(diǎn)2：1995年12月完成主纜架設(shè)節(jié)點(diǎn)3：1996年8月實(shí)現(xiàn)主橋合龍6.2進(jìn)度保障措施資源保障：高峰期投入勞動(dòng)力2800人（其中專業(yè)技術(shù)人員450人），鋼材月供應(yīng)量≥5000噸，混凝土月澆筑量≥8000m3技術(shù)保障：采用滑模施工（橋塔施工效率提高40%）、PPWS索股架設(shè)（主纜施工工期縮短30%）等先進(jìn)工藝應(yīng)急保障：儲(chǔ)備30天用量的關(guān)鍵材料，配置2套備用電源系統(tǒng)（2000kW柴油發(fā)電機(jī)），臺(tái)風(fēng)季提前72小時(shí)做好防臺(tái)準(zhǔn)備七、機(jī)電系統(tǒng)與運(yùn)營(yíng)設(shè)施7.1交通監(jiān)控系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測(cè)：布設(shè)12套氣象站（監(jiān)測(cè)風(fēng)速、能見度、溫度等參數(shù)），200米間距設(shè)置路面狀況檢測(cè)器（監(jiān)測(cè)積水、結(jié)冰、車流量）應(yīng)急系統(tǒng)：每200米設(shè)緊急電話，全橋覆蓋CCTV監(jiān)控（42臺(tái)高倍變焦攝像機(jī)），管理中心配置42臺(tái)顯示器組成監(jiān)控墻，響應(yīng)時(shí)間≤15秒7.2結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)傳感器布設(shè)：主纜安裝光纖光柵傳感器（監(jiān)測(cè)索力變化），橋塔設(shè)置傾角儀（精度0.001°），基礎(chǔ)布置沉降觀測(cè)點(diǎn)（精度±0.1mm）數(shù)據(jù)處理：建立結(jié)構(gòu)健康評(píng)估模型，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸至管理中心，異常情況自動(dòng)預(yù)警（預(yù)警閾值：應(yīng)力變化±15%、位移±50mm）7.3照明與防災(zāi)系統(tǒng)照明系統(tǒng)：采用LED節(jié)能燈具（壽命≥5萬(wàn)小時(shí)），分平日、節(jié)日、應(yīng)急三種模式控制，平均照度：公路橋面30lux，鐵路橋面20lux消防系統(tǒng)：錨室設(shè)置七氟丙烷氣體滅火系統(tǒng)（設(shè)計(jì)濃度8%），電纜槽敷設(shè)感溫光纖，消防水泵房配置2臺(tái)37kW消防泵（一用一備）八、驗(yàn)收與交付8.1分階段驗(yàn)收中間驗(yàn)收：包含基礎(chǔ)工程驗(yàn)收（1994年）、主塔驗(yàn)收（1995年）、主纜驗(yàn)收（1996年）3次關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收竣工驗(yàn)收：分7個(gè)專項(xiàng)進(jìn)行：結(jié)構(gòu)安全、鐵路系統(tǒng)、公路系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備、消防環(huán)保、檔案資料、外觀質(zhì)量8.2荷載試驗(yàn)靜力荷載試驗(yàn)：采用30輛30噸加載車，分5個(gè)工況進(jìn)行（對(duì)稱加載、偏載等），測(cè)試結(jié)構(gòu)變形及應(yīng)力分布（跨中最大撓度≤L/800）動(dòng)力荷載試驗(yàn)：測(cè)試橋梁自振頻率（一階豎彎頻率≤0.25Hz）、阻尼比（≥0.02）及車輛行駛共振特性鐵