港珠澳大桥主体工程桥梁主桥施工方案

港珠澳大桥主体工程桥梁主桥施工方案一、工程结构概况1、青州航道桥：采用半漂浮体系双塔整幅钢箱梁斜拉桥，桥跨布置为110+236+458+236+110=1150m。青州航道桥主要结构及数量编号部位名称结构形式工程数量（约计）备注1桩基2.5m钢管复合桩+2.2m钻孔桩156根2现浇承台主墩：哑铃形承台，外轮廓尺寸36.5*83.75*6m2个6个（约49626立方砼）辅助墩、过渡墩：承台外轮廓尺寸24*39.5*3m4个3索塔采用H桥塔，上横梁采用钢结构“中国结”造型，塔身163m，塔柱采用渐变倒圆角矩形断面2个（约20719立方砼）4预制墩身（辅助墩、过渡墩）墩宽12m，厚5.5m，单节最大吊重约2100t4个5斜拉索采用1940Mpa，平行钢丝索，最长索长约250m，最大索重约29t14+146加劲梁主梁采用“整幅式钢箱梁”方案，标准梁段长度为15m，截面尺寸35.34*17.2*4.5m约65块（约20460吨）2、江海直达船航道桥：采用独柱型三塔整幅钢箱梁斜拉桥，桥跨布置为129+258+258+129=994m。江海直达船航道桥主要结构及数量编号部位名称结构形式工程数量（约计）备注1桩基2.5m钢管复合桩+2.2m钻孔桩60+26=86根2现浇承台主墩承台厚9m，平面尺寸横桥向35m，顺桥向26m2个6个（约28090立方砼）辅助墩、过渡墩：承台厚6m，平面尺寸横桥向33m，顺桥向19m4个3索塔采用钢-混组合结构塔身，塔身高约103m，索塔钢结构部分吊装重量：主体部分采用大节段整体吊装，吊重约1750t（未考虑吊具重量）3个（索塔钢结构部分总重量约6500吨）4预制墩身（辅助墩、过渡墩）过渡墩墩高18.8m，墩底厚4.5m，宽12m，采用预制空心墩身，分两节吊装，吊重分别为500t和2300t4个5斜拉索中央单索面，平行钢丝斜拉索，钢丝抗拉强度1940Mpa，最长索长约135m，最大索重约20t10+10+106加劲梁主跨和次边跨有索区段采用整箱形式，边跨无索区段采用分体箱形式，有索区段采用浮吊（索塔处）和桥面吊机架设，最大吊重约350t，边跨区段则利用大型浮吊，采用大节段整体吊装，吊重约3400t（均未考虑吊具重量）约65块（约24000吨）3、九洲航道桥：采用双塔整幅正交异性桥面板钢箱梁斜拉桥，桥跨布置为85+127.5+268+127.5+85=693m。九州航道桥主要结构及数量编号部位名称结构形式工程数量（约计）备注1桩基2.5m钢管复合桩+2.2m钻孔桩88根2现浇承台主墩承台36.5*23.5m（横桥向*顺桥向）*5m，2个6个（约20525立方砼）辅助墩承台36.5*17（横桥向*顺桥向）*4.5m，过渡墩承台18*11（横桥向*顺桥向）*4m4个3索塔采用钢-混组合结构塔身，主塔高115.2m，塔柱和曲臂自塔底至塔顶依次为：14m混凝土塔柱、5m钢-混结合段和96.2m钢塔柱2个（索塔钢结构部分总重量约5610吨）4预制墩身（辅助墩、过渡墩）过渡墩墩高18.8m，墩底厚4.5m，宽12m，采用预制空心墩身，分两节吊装，吊重分别为500t和2300t4个5斜拉索采用直径7mm高强度镀锌平行钢丝拉索，钢丝标准强度不低于1770Mpa7+76加劲梁主梁采用开口钢箱结合混凝土桥面板的整幅断面形式，截面高度4.485m，标准节段长12.5m，钢梁顶宽12.5m，底宽11.5m约37块（约14614吨）二、工程特点港珠澳大桥是中国交通建设史上技术最复杂、环保要求最高、建设要求及标准最高的工程之一。桥位区水文、地质条件复杂、珠江口航道众多、航行密度大、对航行安全要求高；工程方案研究中要满足香港及澳门机场航空限高要求（针对本工程的高度限制要求，青州航道桥小于208米；江海直达船小于158米；九州航道桥小于138米。在施工生产中，施工船机设备及设施高度均需考虑航空限高要求。）；桥轴线穿越珠江口中华白海豚保护区，对环保要求高；大桥设计寿命为120年，要同时满足内地、香港、澳门有关技术标准及法律、法规要求；业主提出的建设目标定位高；项目的特点及定位决定了本项目施工工作也将是高标准、高难度的。主桥预制构件重量大、体积大、质量要求严格、预制和安装难度高。三、施工部署和主要施工手段及设备考虑到三座主桥中，以青州航道桥最为复杂、最为典型，因此本方案以青州航道桥为主。1、施工部署施工拟划分三个工段进行管理、指挥和调度，具体划分如下：主墩施工工段：主要负责QZ3、QZ4墩基础、索塔混凝土结构、索塔钢结构及钢箱梁施工；过渡墩及辅助墩施工工段：负责QZ1、QZ2、QZ5、QZ6墩基础及墩身施工；陆上工段：专门为主墩、辅助墩和过渡墩所需钢构件、混凝土预制构件、钢筋和模板等在陆上预加工、堆存、转运提供支持和服务，负责水上施工工段物资供应。在满足施工总体进度的前提下，QZ3、QZ4墩基础优先开工，QZ1、QZ2、QZ5、QZ6墩钻孔桩待QZ3、QZ43墩桩基施工完毕后陆续开钻。将QZ3、QZ43墩钻孔平台作为水上施工基地，布置供电系统、物资仓库、现场施工人员办公及生活设施等。索塔墩是本工程施工的重点，从总进度计划上看，索塔施工的各环节始终处于本工程的关键线路上；从施工难度上看，临时结构的规模巨大，水流、风浪等诸因素较复杂。2、施工流程及关键设备2.1施工流程本工程索塔、辅助墩、过渡墩施工均采用搭设水上钻孔平台的方法进行基础施工，基础施工完成后，部分拆除和改造施工平台，分块拼装和下沉钢吊箱围堰，钢吊箱封底抽水干施工承台、主塔、墩身。主塔施工完成后开始进行钢箱梁安装和挂索，调整桥面线型。总施工流程如下：打桩船沉设辅助平台钢管桩→起重船配合搭设施工平台及下沉钢护筒（边施工平台边进行抛填维护）→完成试桩和钻孔桩施工→施工平台改造→钢吊箱围堰安装→浇筑封底混凝土→抽水→施工承台→主塔（墩身）底段浇筑→安装爬模系统→逐段爬升模板浇筑索塔下塔柱（墩身）、安装横梁现浇支架→逐段爬升浇筑索塔中塔柱、横梁施工→逐段安装钢锚箱、逐段爬升浇筑索塔上塔柱、搭设零号块钢箱梁及辅助墩、过渡墩墩顶钢箱梁安装支架→索塔封顶→安装零号块钢箱梁→安装桥面吊机→逐段对称安装钢箱梁和挂索、斜拉索索力调整→主桥合拢。2.2关键设备打桩船：我局现有技术性能优良的打桩船10艘，包括具有全回转功能、外海施工抗风浪能力强的天威号打桩船等4～5艘可以投入本项目施工。混凝土拌和船：我局现有技术性能优良的各种混凝土拌合船9艘，混凝土拌合能力为60～270m3/h,其中高性能、高效率的天砼号（270m3/h）、拌和7号（160m3/h）等2～3艘可以投入本项目施工。钻机：采用KP3500型或购置德国产扭矩大于200kn-m、钻深大于130m的顶置式全液压回转钻机，并配置空压机和泥浆分离器以满足钻孔桩施工需要。投入20台左右。发电机：根据需要配备一定数量的400kW和200kW发电机组。起重船：（350t全旋转起重船）（100t全旋转起重船）（3500t全旋转起重船），可满足安装起重作业需要。龙门吊：投入4台100t高架龙门吊。桅杆吊：投入4台WD70的桅杆吊。千斤顶：投入200t千斤顶20台左右。塔吊：投入1台H3/36B改进型塔吊作为主塔及挂索施工起重设备；液压爬模：投入4套液压爬模作为主塔施工模板系统；桥面吊机：投入2台3500kN桥面吊机作为钢箱梁安装设备；振动锤：我局现有从荷兰进口的S-280型液压冲击锤可满足钢管组合桩和部分钢管打入桩的施工3、影响施工作业的自然因素和有效作业天数的估计3.1台风据统计，从1949～2003年共55年间在广东中部（阳江～惠东）一带沿海地区登陆的热带气旋有101个（其中达到台风量级的49个），年平均1.84个，其中13个年份达3个以上，最多的1999年达6个，正面袭击拟建桥位或对桥位会产生严重影响的台风有19个。台风来临时，施工船舶须拖至避风锚地避风。考虑船舶来回拖带时间，每次避风估计耽误时间为10天。假定每年进行3次避风，则台风影响时间为：30天。3.2雾、雷暴本区域以澳门观测站记录的雾日最多，年平均达19.3天。雾天主要发生在每年的1～4月，其中以3月为最多，平均7.3天。考虑部分起雾时间发生在夜间，因此雾日影响时间按15天计算。年平均雷暴日以珠海观测站记录最多，年平均为61.6天。雷暴天气主要集中出现在4～9月，约占全年的89～93％，11月至翌年1月较少出现雷暴天气。考虑雷暴与台风影响叠加，全年雷暴影响按40天计算。3.3风对于打桩船和起重设备，考虑风速≥6级风时停止作业，以珠海站统计为例，年平均6级（10分钟最大风速≥10.8米/秒）以上大风日数10.7天，全年影响按11天计算。3.4浪根据九澳站1986年～2001年波浪观测资料统计，有效波高大于1m的波出现频率为4.96%。当浪高超过1m时起重及混凝土拌和船应停止作业。全年浪高≥1m的总天数为365d×（4.96%）=18.104d影响按18天计算。3.5潮流潮流对作业时间的影响主要在钻孔平台搭设和钢吊箱施工阶段，当潮流流速≥2m/s时，施工作业难度很大。根据下表，潮流流速均小于2m/s。可忽略潮流影响。工程区附近测站潮流可能最大流速(m/s)层次测站表0.2H0.4H0.6H0.8H底垂线平均SW021.581.811.621.521.220.681.41SW071.571.781.851.661.301.141.553.6有效作业天数根据以上分析计算确定有效作业天数估计为：365d-30d-40d-15d-11d-18d＝251d四、桩基施工1、概述青州航道桥桩基由QZ1～QZ6号墩共计156根直径分别为2.5m的钢管复合桩和2.2m的钻孔桩组成。其中QZ3和QZ4号墩各38根，桩径为φ2.5m钢管复合桩和φ2.2m钻孔桩，桩底标高分别-121m和-114m，桩长分别为（68.3+58.5）m和（57.3+55.5）m；QZ1、QZ2、QZ3、QZ4号墩各20根，桩径为φ2.5m钢管复合桩和φ2.2m钻孔桩，桩底标高分别-100m、-100m、-91m、-91m，桩长分别为（61.8+38.5）m、（61.8+38.5）m、（54.3+37）m、（59.3+32）m。桩基础分两批施工，首先施工QZ3、QZ4号墩，QZ1、QZ2、QZ5、QZ6号墩桩基础待以上两墩桩基施工完毕后再陆续开钻。各墩首先进行钢管桩施打以及沉放钢护筒，搭设钻孔平台，进行浅层沼气排放工作（为便于区分，将施工辅助使用的钢管桩称钢管桩，将结构钢管桩称钢护筒，下同）。2、钻孔平台设计与施工2.1QZ3、QZ4号墩钻孔平台设计2.1.1设计思路利用钢管桩及钢护筒共同作为钻孔施工钢平台的支撑。首先沉放钢管桩形成起始平台，然后利用该平台作为钢护筒下沉测量控制以及先期下沉的钢护筒的依托。利用设置在定位船上的导向架沉放钢护筒，将已经沉放的钢护筒与起始平台连接，步步为营，稳扎稳打，沉放所有钢护筒，施工剩余的钢管桩，最终形成钢平台。利用钢管桩及钢护筒共同作为钻孔施工钢平台的支撑，有助于提高平台结构的整体稳定性，对于保证钻孔桩施工质量和安全是十分有利的。由于主桥离岸线较远，且施工条件复杂，为尽量减少恶劣天气对施工的不利影响，在QZ3号平台上布设泥浆制备处理设施、发电机组及储油设施、压缩空气供应设施、现场物资仓库等，将施工人员办公生活设施放置在施工船平台上，将QZ3号墩及施工船平台共同作为主桥水上施工基地。2.1.2设计条件①水文条件（见下表）：钻孔平台设计水文条件表序号设计参数数值平台顶标高=最高潮位+最大波高/2+富余高度=3.52+2.86/2+1=5.95m≈6m②其它设计参数其他设计参数表序号分项参数取值1平台顶标高钻孔施工平台为+6.0m；两端的辅助平台为+8m；2钢护筒最长护筒67.5m，一次性施沉，重量约97t，采用S-280型液压冲击锤，导向架定位导向；3起重设备平台上下游共布置2台WD70桅杆吊；4钻机荷载施工平台考虑8台KP3500型钻机同时作业，钻机隔孔布置，考虑冲击系数1.3；5平台均载按10KN/m2考