平潭海峡公铁大桥施工关键技术

时间：2020年02月07日分类：科学技术论文次数：

摘要：平潭海峡公铁大桥的FPZQ-3标段全长约11.15km，包括3座通航孔桥(双塔钢桁混合梁斜拉桥)、34孔简支钢桁结合梁桥、119孔混凝土箱梁桥。针对风大、浪高、水深、流急、潮差大及地质条件复杂等工程特点，对施工期间的风浪进行监测及预报，以指导施工;基础采

　　摘要：平潭海峡公铁大桥的FPZQ-3标段全长约11.15km，包括3座通航孔桥(双塔钢桁混合梁斜拉桥)、34孔简支钢桁结合梁桥、119孔混凝土箱梁桥。针对风大、浪高、水深、流急、潮差大及地质条件复杂等工程特点，对施工期间的风浪进行监测及预报，以指导施工;基础采用“先平台后围堰”的方案施工，采取了长栈桥、钻孔平台及超大直径钻孔桩等施工技术，桥塔墩承台采用哑铃形防撞箱围堰施工;桥塔采用全封闭液压爬模施工，采取了全封闭防风液压爬模抗风、11000kN·m塔吊及塔吊附墙抗风、空间桁架横撑等施工技术;通航孔桥钢桁梁采用整节段全焊制造、拼装，利用架梁吊机或3600t浮吊整节段海上架设;混凝土箱梁采用海上造桥机和现浇支架施工;简支钢桁梁采用工厂整孔制造，船运至现场后利用3600t浮吊整孔吊装。

　　关键词：跨海峡大桥;公路铁路两用桥;斜拉桥;超大直径钻孔桩;吊箱围堰;钢桁梁;混凝土梁;施工技术

大桥施工

　　建筑工程论文范文：超浅埋隧道下穿高速公路安全施工技术

　　摘要：三南铁路温泉隧道下穿綦万高速公路,以此提出超浅埋隧道安全施工技术,即在隧道下穿施工前,采取大管棚超前支护，隧道下穿时洞身采用三台阶七步预留核心土弧形法机械开挖、利用满铺钢栈桥加强高速公路路面防护，同时根据路面下沉监测及洞内监控量测反馈信息指导施工，并采取限速、封闭施工区域行车道等交通管制措施，实现超浅埋隧道安全穿越既有高速公路。

　　1概述

　　1.1工程概况

　　平潭海峡公铁大桥为福平铁路的控制工程，是目前世界上最长的跨海峡公铁大桥，也是我国第一座跨海峡铁路大桥。大桥上层为时速100km的6车道高速公路，下层为时速200km的双线Ⅰ级铁路，桥梁全长16.45km[1-3]。FPZQ-3标段是其中水深最深、浪涌最大、大风最频繁的一段，全长11.15km，途经人屿岛、长屿岛、小练岛和大练岛4座岛屿，跨越元洪航道、鼓屿门水道、大小练岛水道3条航道。

　　FPZQ-3标段共包含3座通航孔桥(元洪航道桥、鼓屿门水道桥和大小练岛水道桥，均采用双塔双索面钢桁混合梁斜拉桥结构，主跨分别为532，364，336m)、深水高墩区34孔非通航孔桥(采用简支钢桁结合梁结构，跨度为80m、88m)、浅水及陆地高墩区73孔非通航孔桥(采用混凝土箱梁结构，跨度为49.2m)[4]、陆地低墩区46孔非通航孔桥(采用混凝土箱梁结构，跨度为40.7m)。3座通航孔桥中，除鼓屿门水道桥的主墩和辅助墩采用4.9m钻孔桩，大小练岛水道桥的边墩、辅助墩采用3.0m钻孔桩外，其余各墩均采用4.4m钻孔桩基础。桥塔墩均采用圆端哑铃形承台，边墩和辅助墩采用矩形承台。

　　1.2建设条件

　　桥址海域为典型海洋季风气候，海峡呈东北狭长状，内窄外宽，且被众多岛礁分割成多个狭长道，与外部台湾海峡连通，海况十分恶劣，风大、浪高、水深、流急、潮汐明显[5-6]。全年6级以上大风天气超过300d，有效作业时间短。台风登陆频次高，年平均登陆6～8次。百年一遇最大风速为44.8m/s，百年一遇最大浪高为9.69m，最大施工水深为45m，最大流速为3.09m/s，最大潮差为7.09m。桥位区域地质环境极为复杂。海床起伏大，最大高差达27m。岩面倾斜裸露，光板岩区段长达7km，约占全区段61%;岩石强度高(基岩以花岗岩、流纹岩和火山角砾岩为主，岩石强度高达213MPa)，同时有较多大直径球形风化残留体。

　　2总体施工方案

　　大桥处于复杂的海洋环境，施工期间对风、浪进行监测及预报，以指导施工。结合该桥处海况自然条件和主体结构特点，大桥水中基础采用“长栈桥+施工平台”的方案施工，将岛屿和海上平台作为生产和生活基地，分别修建栈桥连通至各墩位，将海上施工转化为栈桥及平台施工;基础采用“先平台后围堰”的方案施工，先搭建平台进行钻孔桩施工，再采用钢围堰施工承台;桥塔采用全封闭液压爬模施工;斜拉桥钢梁采用大节段工厂制造，利用架梁吊机或3600t浮吊整体吊装;80(88)m简支钢桁梁采用工厂整孔制造，船运至现场后利用3600t浮吊整孔吊装;混凝土箱梁采用海上造桥机和现浇支架施工。

　　3风、浪监测及预报技术

　　该桥桥址所处海洋环境作用的基本特点是强度大、变化幅度大、变化速度快，具有很显著的不确定性。环境作用的不确定性和耦合性给大桥施工带来前所未有的难题。由于桥址附近无海洋监测站，为给大桥建设提供准确的风、浪预测信息，以指导现场施工方案制定、施工生产组织，保证施工安全和工期要求，对施工期的风、浪进行了监测及预报。(1)复杂海域跨海大桥桥址处风、浪监测。为掌握平潭海峡公铁大桥施工海域的环境要素特征，在桥址处选择一定数量的特征点，布置风速风向仪、波浪仪、海流计分别对桥址处的风、浪、流环境要素进行实时监测;并对实测数据进行统计分析，研究环境因素特征。

　　(2)复杂海域风、浪要素预报。桥址处局部场地特征明显，海洋预报台预报的环境数据与现场实测数据存在较大差异，难于指导施工调度。针对此问题，提出预测桥址处风、浪特征值的方法。首先在积累桥址处的风、浪要素实测数据的基础上，通过机器学习建立桥址处风、浪要素与外海海洋预报台预报数据之间的关系;然后利用外海预报数据，预测桥址处一段时间内的风、浪要素。

　　4主要施工关键技术

　　4.1长栈桥施工技术

　　为减少恶劣海况对施工作业的影响，采用“长栈桥+施工平台”的方案施工。沿桥梁主体结构通长布置栈桥，栈桥总长7558.8m，划分成11个区段。栈桥按公路Ⅰ级荷载，通行100t履带吊机进行设计。

　　针对恶劣海况条件和复杂地质环境下的栈桥施工效率低、承受水平力大、钢桩入岩困难、联结系安装困难等问题，为保证栈桥的顺利施工，采取以下关键技术：(1)采用超强跨越能力的大桥1号桁梁。在水深、风浪大、岩石强度高的海洋环境中，为节约栈桥基础投资、缩短栈桥的施工工期，应减少栈桥的基础数量。在栈桥设计时，水深大于18m区段的栈桥主梁采用具有超强承载力的大桥1号桁梁，通行履带吊机的区段大桥1号桁梁的最大跨度可达36m。(2)采用可以抵抗超常规水平力的多种栈桥基础形式。针对桥址的水深和地质条件，栈桥采用多种基础形式，根据不同水深设计了1.2，1.5，2.0，2.4m的大直径钢管桩，以提高栈桥的纵、横向刚度，避免设置水下联结系;同时，增大钢管桩横向间距至9m(进一步提高栈桥的横向刚度)，以抵抗超常规约30倍的水平力(100年一遇波浪力和水流力)。

　　(3)采用小型导管架结构辅助栈桥基础施工。针对超深水、浅(无)覆盖层或裸岩区域，栈桥钢管桩施工存在纵、横向刚度不够及单桩自稳困难等问题，设计了较小平面尺寸的小型导管架结构，以辅助栈桥基础施工。根据栈桥平面尺寸、承载要求及水深条件确定小型导管架结构的尺寸。小型导管架在工厂完成加工制造，出海浮运至栈桥桩位，利用浮吊整体吊装下放。

　　4.2导管架钻孔平台施工技术

　　针对在深水、浅(无)覆盖层区直接插打支撑桩不能自稳的问题，采用导管架钻孔平台技术。导管架钻孔平台是由多根导管及联结系组成的排架结构。导管架在工厂制造并拼装成整体，拼装后滑移至出运码头，利用2000t浮吊分榀整体吊装、运输至桥位。导管架运输至桥位后整体下放着床，通过导管架自重反压定位角桩入岩，并利用角桩静压吊挂调平系统实现导管架精确调平。导管架下放到位后，利用打桩船快速插打导管架支撑桩，并将重量转换至支撑桩。

　　5结语

　　平潭海峡公铁大桥建设面临风大、浪高、涌激、强台风、复杂地质等恶劣条件，给大桥施工带来了巨大挑战和超高风险。针对该桥工程特点及难点，施工中，采取了深水和浅(无)覆盖层长栈桥、施工平台搭建、复杂海域条件下超大直径钻孔桩施工、抗强波流力大型承台基础施工、海峡大风环境高塔施工、复杂海域下大节段和整孔钢桁梁架设等技术。以工厂化技术为指导、信息化技术为保障，化部分海上施工为半陆地施工，化高空作业为地面作业，化强风为弱风，化强浪涌集中受力为分散多点抵抗，从而降低了海洋环境施工作业风险，确保大桥的顺利施工，为海洋桥梁工程建设积累了成功的经验，为后续工程施工提供有益的借鉴。

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