西堠門大橋施工方案一、工程概況1.1項(xiàng)目背景與地理位置西堠門大橋是舟山連島工程的核心組成部分，連接冊(cè)子島與金塘島，主跨1650米，全長(zhǎng)2588米，為世界首座特大跨度分體式鋼箱梁懸索橋。橋位位于浙江省東北部東海海域，處于臺(tái)風(fēng)影響頻繁的高風(fēng)速帶，最大實(shí)測(cè)風(fēng)力達(dá)13級(jí)，橋區(qū)水文條件復(fù)雜，水流速度最高達(dá)4米/秒，存在不規(guī)則漩渦與暗礁群，施工環(huán)境極端惡劣。作為國(guó)家高速公路網(wǎng)杭州灣環(huán)線聯(lián)絡(luò)線的關(guān)鍵工程，大橋設(shè)計(jì)通航等級(jí)3萬噸，使用年限100年，采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速80公里，橋面寬35米，主纜采用高強(qiáng)度鍍鋅平行鋼絲索股（PPWS）結(jié)構(gòu)，單根主纜重約10613.5噸，共由169根通長(zhǎng)索股及8根背索組成。1.2主要結(jié)構(gòu)形式橋跨布置：578米（北邊跨）+1650米（主跨）+485米（南邊跨）的三跨連續(xù)體系索塔結(jié)構(gòu)：南北雙塔均為鋼筋混凝土門式框架結(jié)構(gòu)，北塔高211.2米，南塔高194.5米，塔柱采用箱形截面，設(shè)上、中兩道橫梁加勁梁：采用流線型分體式雙鋼箱梁，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段長(zhǎng)12米，梁高3.5米，兩箱之間通過箱形橫梁及工字梁連接錨碇系統(tǒng)：北錨為重力式嵌巖錨，南錨為隧道式錨碇，均采用預(yù)應(yīng)力錨固體系抗風(fēng)措施：鋼箱梁設(shè)中央穩(wěn)定板及導(dǎo)流板，主纜采用纏絲防護(hù)，吊索安裝分隔器減震裝置二、索塔施工方案2.1基礎(chǔ)施工北塔基礎(chǔ)位于老虎山孤島，采用24根直徑2.8米的大直徑嵌巖樁，樁長(zhǎng)40-55.5米，總長(zhǎng)981米。施工采用"謹(jǐn)慎爆破+人工機(jī)械聯(lián)合成孔"工藝，分兩批流水作業(yè)，首批12個(gè)孔位間隔1.5米分層開挖，第二批滯后一個(gè)作業(yè)面跟進(jìn)。針對(duì)樁頂15.2米范圍的摩阻失效段，采用壁厚12mm的φ2.8米鋼管護(hù)壁，成孔直徑控制為3.1米以確保鋼管安裝精度。成孔后進(jìn)行超聲波檢測(cè)，孔斜偏差≤1/300，沉淀厚度≤50mm。南塔基礎(chǔ)為群樁承臺(tái)結(jié)構(gòu)，32根φ2.5米鉆孔灌注樁，采用回旋鉆機(jī)施工，泥漿護(hù)壁循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置三級(jí)沉淀池，確保海中鉆孔平臺(tái)穩(wěn)定。承臺(tái)分兩次澆筑，首次澆筑至+3.5米標(biāo)高，第二次完成剩余5.8米，采用冷卻水管循環(huán)降溫，內(nèi)外溫差控制在25℃以內(nèi)。2.2塔身施工2.2.1模板系統(tǒng)下塔柱（0-15米）采用翻模施工，模板分三節(jié)，每節(jié)高5米，面板為6mm厚鋼板，背楞采用[10槽鋼中、上塔柱（15-211.2米）采用液壓自爬模系統(tǒng)，每套模板由4個(gè)爬升單元組成，軌道式液壓千斤頂同步提升，爬升速度30cm/h，模板接縫處粘貼20mm厚海綿條密封橫梁施工采用盤扣式滿堂支架，立桿間距60×60cm，橫桿步距1.2米，設(shè)置雙向剪刀撐，支架預(yù)壓荷載為設(shè)計(jì)值的1.2倍2.2.2混凝土工程塔柱混凝土強(qiáng)度等級(jí)C50，坍落度控制在180±20mm，采用輸送泵布料，插入式振搗器與附著式振搗器聯(lián)合振搗分段澆筑高度：下塔柱每次6米，中塔柱每次4.5米，上塔柱每次3米，每次澆筑時(shí)間控制在6小時(shí)內(nèi)橫梁分三次澆筑：第一次底板及部分腹板（高度2.325米），第二次腹板（2.175米），第三次頂板及剩余腹板（4.5米），兩端各設(shè)1米后澆段，待塔身施工完成后采用微膨脹混凝土澆筑合龍2.2.3施工控制采用全站儀三維坐標(biāo)法放樣，每節(jié)段立模前進(jìn)行軸線復(fù)核，偏差≤5mm塔身線形監(jiān)測(cè)：布設(shè)12個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每施工3節(jié)段進(jìn)行一次撓度觀測(cè)，日照溫差影響修正采用"時(shí)間窗口法"（每日5:00-7:00觀測(cè)）液壓爬模同步控制：設(shè)置4個(gè)位移傳感器，同步誤差≤20mm，風(fēng)速≥10.8m/s時(shí)停止爬升作業(yè)2.3橫梁施工中橫梁與塔柱連接段同步澆筑，分三次完成：第一層：澆筑底板及下腹板（標(biāo)高+38.5-+40.825m），方量286m3第二層：澆筑中腹板（+40.825-+43.0m），方量210m3第三層：澆筑上腹板及頂板（+43.0-+47.5m），方量320m3采用"先塔柱后橫梁"的異步施工工藝，后澆段混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值85%后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，24束15-7φ5鋼絞線分兩批對(duì)稱張拉，張拉力控制為1860MPa，伸長(zhǎng)值誤差±6%。三、錨碇施工方案3.1北錨碇（重力式嵌巖錨）3.1.1基坑開挖采用"分層開挖+邊坡支護(hù)"方案，基坑長(zhǎng)70m、寬52m、深43.3m，分12層開挖，每層高度3-5m。坡面采用φ25砂漿錨桿（L=6m，間距1.5×1.5m）+掛網(wǎng)噴射C20混凝土（厚15cm）支護(hù)，坑底設(shè)置4道排水溝和2個(gè)集水井，配備4臺(tái)φ150mm水泵排水。3.1.2混凝土施工錨碇結(jié)構(gòu)分五段澆筑：基礎(chǔ)底板（C30混凝土，方量8600m3）：分4塊跳倉(cāng)施工，每塊尺寸35×26m，采用低水化熱水泥，預(yù)埋DTS分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)錨塊（C40混凝土，方量12500m3）：分層厚度3m，布料機(jī)半徑15m，采用"斜面分層、薄層推移"澆筑法前錨室：框架式結(jié)構(gòu)，頂板采用滿堂支架現(xiàn)澆，側(cè)墻與錨塊同步施工散索鞍支墩：C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)埋螺栓定位誤差≤2mm后澆段：采用無收縮混凝土，在相鄰塊體澆筑完成28天后施工3.1.3錨固系統(tǒng)安裝預(yù)應(yīng)力管道采用φ120mm高密度聚乙烯管，坐標(biāo)偏差≤5mm/m，采用鋼筋骨架固定103根無粘結(jié)鋼絞線（φ15.24mm，抗拉強(qiáng)度1860MPa）分三批張拉，每批間隔7天，張拉力按0→10%→20%→100%分級(jí)加載，持荷5分鐘后錨固錨頭防護(hù)：安裝不銹鋼防護(hù)罩，注入專用防腐油脂，壓注水泥漿密封3.2南錨碇（隧道式錨碇）3.2.1錨洞開挖采用"新奧法"施工，主洞長(zhǎng)48m，斷面尺寸10×8m（寬×高），分上下兩層開挖：上層導(dǎo)洞（3.5m×3.5m）超前10m，采用光面爆破，周邊眼間距40cm，裝藥量控制在0.25kg/m下層開挖高度4.5m，采用臺(tái)階法施工，循環(huán)進(jìn)尺2.5m，及時(shí)施作噴射混凝土初期支護(hù)（厚25cm，摻鋼纖維）二次襯砌為80cm厚C35鋼筋混凝土，采用模板臺(tái)車澆筑，抗?jié)B等級(jí)P83.2.2巖孔錨施工36個(gè)錨孔呈空間放射狀布置，直徑300/350mm，孔深33.8-40.1m，傾角15°-25°采用"先導(dǎo)取芯+分級(jí)擴(kuò)孔"工藝，先導(dǎo)孔直徑150mm，分級(jí)擴(kuò)至設(shè)計(jì)直徑，鉆孔偏差≤0.5%錨桿采用7φ15.2mm鋼絞線束，施加預(yù)應(yīng)力5000kN，注漿材料為無收縮水泥漿，水灰比0.45四、纜索系統(tǒng)架設(shè)4.1先導(dǎo)索過海采用"直升機(jī)牽引+接力展放"工藝，2006年8月1日實(shí)施：選用米-26直升機(jī)，最大起飛重量56噸，在北塔頂設(shè)置臨時(shí)卷?yè)P(yáng)機(jī)先導(dǎo)索為φ8mm迪尼瑪繩，破斷拉力180kN，飛行高度150m，速度60km/h，單次飛行時(shí)間12分鐘過海后通過塔頂轉(zhuǎn)向鞍，在南塔完成固定，形成臨時(shí)牽引系統(tǒng)隨后依次展放φ16mm引導(dǎo)索、φ32mm拽拉索，最終形成直徑56mm的主牽引索4.2貓道系統(tǒng)4.2.1結(jié)構(gòu)組成三跨連續(xù)體系，左、右幅各設(shè)一幅，寬4.0m，中跨距主纜中心線1.5m，邊跨1.7m承重索：6根φ56mm鋼絲繩，每根破斷拉力2800kN，安全系數(shù)3.5面層：2層鋼絲網(wǎng)+防滑木板，橫向坡度2%，設(shè)置1.2m高扶手索及安全網(wǎng)制振裝置：每50m設(shè)置橫向抗風(fēng)纜，中跨設(shè)置2套TMD質(zhì)量阻尼器（質(zhì)量8噸）4.2.2架設(shè)工藝塔頂轉(zhuǎn)索鞍安裝：采用全站儀精確定位，縱向位移允許偏差±5mm承重索張拉：先邊跨后中跨，分級(jí)加載至設(shè)計(jì)張力（中跨1800kN，邊跨2200kN）面層施工：從兩岸向跨中推進(jìn)，每100m設(shè)置一處橫向通道，貓道與主纜間距誤差≤30mm4.3主纜架設(shè)4.3.1索股制造每根主纜含169根通長(zhǎng)索股+8根背索，單根索股由127根φ5.2mm鍍鋅鋼絲組成（抗拉強(qiáng)度1770MPa）工廠預(yù)制長(zhǎng)度2880m，采用PPWS法（預(yù)制平行鋼絲索股），索股兩端熱鑄鋅銅合金錨頭索股運(yùn)輸采用專用盤架，彎曲半徑≥5.5m，存放時(shí)支墊間距≤3m4.3.2架設(shè)施工采用"雙線往復(fù)式"牽引系統(tǒng)，主牽引索為2根φ65mm鋼絲繩，牽引速度5-8m/min索股入鞍：在塔頂設(shè)置導(dǎo)向裝置，索股在鞍槽內(nèi)排列誤差≤3mm，采用木楔臨時(shí)固定緊纜工藝：中跨從跨中向兩岸，邊跨從塔向錨碇方向進(jìn)行，緊纜機(jī)壓力1200kN，使主纜空隙率≤20%索夾安裝：在緊纜完成后進(jìn)行，采用扭矩扳手分三次緊固螺栓（初擰30%→復(fù)擰70%→終擰100%），扭矩值控制在2800N·m4.4吊索及索夾安裝吊索共168對(duì)，長(zhǎng)度10.5-98.3m，采用φ54mm鋼絲繩，兩端為叉形熱鑄錨索夾為ZG20SiMn鑄鋼件，分左右兩半，通過M30高強(qiáng)螺栓連接，安裝時(shí)對(duì)應(yīng)標(biāo)記主纜里程吊索安裝采用專用吊架，從跨中向兩岸對(duì)稱進(jìn)行，張拉預(yù)緊力500kN，確保各吊索受力均勻安裝分隔器：每20m設(shè)置一道，防止索股間碰撞，減震效率達(dá)55%-95%五、鋼箱梁安裝5.1梁段運(yùn)輸與吊裝5.1.1運(yùn)輸方案鋼箱梁在工廠分節(jié)制造，標(biāo)準(zhǔn)段重約180噸，采用"船運(yùn)+臨時(shí)碼頭"方案運(yùn)輸船為2000噸級(jí)半潛駁，設(shè)置可調(diào)式支撐架，梁段支點(diǎn)間距12m海上運(yùn)輸避開6級(jí)以上大風(fēng)，航行速度8節(jié)，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后通過拖輪定位5.1.2吊裝系統(tǒng)采用2臺(tái)300噸纜載吊機(jī)，起升高度120m，工作半徑15m，行走速度0.5m/min吊具為四點(diǎn)式平衡吊架，設(shè)置液壓調(diào)平裝置，高差控制≤50mm吊裝順序：從中跨跨中向兩岸對(duì)稱安裝，邊跨從塔向錨碇推進(jìn)，最大懸臂長(zhǎng)度840m5.2梁段連接5.2.1臨時(shí)連接采用高強(qiáng)螺栓臨時(shí)固定，每個(gè)節(jié)段設(shè)8個(gè)臨時(shí)連接件，螺栓規(guī)格M30，預(yù)緊扭矩2000N·m安裝臨時(shí)抗風(fēng)纜，在橫向風(fēng)荷載作用下梁段位移≤100mm5.2.2永久連接全斷面焊接：先焊橫隔板對(duì)接焊縫，再焊頂板U肋，最后焊底板及腹板，采用CO?氣體保護(hù)焊焊接順序：從跨中向兩端對(duì)稱施焊，同一斷面先縱向后橫向，分層焊接厚度≤3mm焊接質(zhì)量檢測(cè)：100%超聲波探傷，Ⅰ級(jí)焊縫合格率≥98%5.3合龍施工5.3.1合龍段選擇中跨合龍段位于主跨中央（12m長(zhǎng)），邊跨合龍段位于距塔18m處合龍溫度控制在15±3℃，選擇凌晨5-7時(shí)施工，同步監(jiān)測(cè)梁體溫度場(chǎng)分布5.3.2合龍工藝合龍前調(diào)整：通過壓重水箱（每端500噸）調(diào)節(jié)懸臂端高差≤20mm臨時(shí)鎖定：安裝4組液壓千斤頂（每個(gè)頂力3000kN），施加預(yù)緊力1500kN切除臨時(shí)連接件，精確對(duì)位后焊接合龍段解除鎖定：按10%分級(jí)卸載，同步觀測(cè)梁體應(yīng)力變化六、施工控制與安全保障6.1測(cè)量監(jiān)控建立三級(jí)控制網(wǎng)：首級(jí)GPS網(wǎng)（精度5mm）、施工控制網(wǎng)（2mm）、變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)主纜線形監(jiān)測(cè)：采用全站儀極坐標(biāo)法，每50m設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，高程偏差≤10mm索塔偏位監(jiān)測(cè)：在塔頂設(shè)置棱鏡，每2小時(shí)觀測(cè)一次，順橋向偏差≤H/30000（H為塔高）結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)：安裝120個(gè)傳感器（應(yīng)變計(jì)、加速度計(jì)、位移計(jì)），實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心6.2抗風(fēng)措施施工期：貓道設(shè)置抗風(fēng)纜，塔吊安裝風(fēng)速儀（≥15m/s時(shí)停止作業(yè)），鋼箱梁臨時(shí)連接抗風(fēng)裝置設(shè)備防護(hù)：纜載吊機(jī)配備夾軌器，橋面設(shè)置防風(fēng)擋板，最大可抵抗12級(jí)陣風(fēng)臺(tái)風(fēng)預(yù)案：編制"三防"方案（防臺(tái)風(fēng)、防暴雨、防雷電），現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備應(yīng)急發(fā)電機(jī)3臺(tái)，柴油10噸6.3安全管理高空作業(yè)：設(shè)置雙層安全網(wǎng)，工人配備雙鉤安全帶，貓道每50m設(shè)休息平臺(tái)海上施工：作業(yè)船舶配備AIS定位系統(tǒng)，設(shè)置警戒區(qū)，配備救生艇2艘用電安全：采用TN-S接零保護(hù)系統(tǒng)，塔吊、電梯等設(shè)備設(shè)置防雷接地（電阻≤4Ω）消防管理：每個(gè)作業(yè)面配置4組滅火器，油庫(kù)設(shè)置防火堤，與明火點(diǎn)距離≥50m七、質(zhì)量保證措施7.1材料控制鋼材：Q345qD鋼板進(jìn)行-40℃沖擊試驗(yàn)，伸長(zhǎng)率≥20%高強(qiáng)螺栓：扭矩系數(shù)偏差控制在±10%，每批抽檢3套水泥：采用P.O42.5R低水化熱水泥，堿含量≤0.6%鋼絞線：彈性模量偏差≤±1%，松弛率≤2.5%（1000小時(shí)）7.2工序控制模板驗(yàn)收：平整度≤2mm/m，接縫錯(cuò)臺(tái)≤1mm，每循環(huán)檢查一次混凝土施工：坍落度每小時(shí)檢測(cè)一次，抗裂試塊與結(jié)構(gòu)同條件養(yǎng)護(hù)焊接質(zhì)量：焊工持證上崗，每條焊縫編號(hào)追溯，無損檢測(cè)覆蓋率100%預(yù)應(yīng)力施工：張拉設(shè)備定期標(biāo)定（每200次或3個(gè)月），伸長(zhǎng)值實(shí)行雙控7.3特殊季節(jié)施工夏季施工：混凝土骨料灑水降溫（≤28℃），輸送管覆蓋遮陽(yáng)，摻加緩凝劑冬季施工：采用熱水拌合（≤80℃），摻加早強(qiáng)劑，養(yǎng)護(hù)采用蒸汽加熱（≥5℃）雨季施工：砂石料場(chǎng)設(shè)置防雨棚，混凝土澆筑前測(cè)定砂石含水率，調(diào)整配合比八、施工進(jìn)度計(jì)劃8.1關(guān)鍵線路索塔施工：38個(gè)月（含基礎(chǔ)）錨碇施