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1、福建厦漳大桥有限公司 总工程师,易云焜,厦漳跨海大桥北汊主桥建造技术,福建厦漳大桥有限公司,主要内容,北汊主桥概况 基础 承台 塔柱 斜拉索 主梁架设,第一章 北汊主桥概况,1.1 建设条件,1.2 总体设计,1.3 施工历程,1.1 建设条件,1.1.1 通航论证,1.1.2 场地地震安全性评价,1.1.3 工程地质,1.1.4 气象和水文,1.1.1 通航论证,3万吨级集装箱、3.5万吨级散货船,双向通航,北岸码头岸壁至南岸索塔承台边缘净距630米； 通航净空高度在设计最高通航水位以上不小于53米； 通航净空宽度不小于375米。,1.1.2 场地地震安全性评价,E1：100年超越概率10%
2、（950年) E2：100年超越概率5%（1950年） 地表面水平向设计反应谱参数（阻尼比0.02）,据不完全统计，在国内已建特大跨径桥梁中最大！,1.1.3 工程地质,球状风化花岗岩地层，基岩风化突变。 探头石、孤石多而大。,1.1.4 气象和水文,厦门湾，多台风地区（6月9月）。 一日两潮，潮差约4米。 最大水流速2m/s。,设计基本风速39.7m/s！相当于14级台风！,1.2 总体设计,1.2.1 结构体系,1.2.2 主要构件,1.2.3 关键构造,1.2.4 材料指标,1.2.1 结构体系,立面布置图,1.2.1 结构体系,支座布置图,半漂浮体系,1.2.1 结构体系,纵向阻尼装置
3、示意图,1.2.2 主要构件,227米！,宝石型桥塔,，塔高227米，其中下塔柱48.9米，中塔柱97.1米，上塔柱81米。,1.2.2 主要构件,热挤聚乙烯高强钢丝斜拉索,1.2.2 主要构件,流线型扁平钢箱梁,1.2.3 关键构造,锚拉板索梁锚固,1.2.3 关键构造,钢牛腿钢锚梁索塔锚固,1.2.4 材料指标,注：全桥面积=1430*38=54340m2,1.3 施工历程,1.3 施工历程,第二章 基础,2.1 设计方案,2.2 施工方案,2.3 后评价,2.1 设计方案,2.1.1 基本条件,2.1.2 方案比选,2.1.3 施工图设计,2.1.1 基本条件,2.1.1 基本条件,2.
4、1.2 方案比选,比较适合的有桩基础和沉井基础。沉井基础能够充分利用埋深在40-45m位置的砂砾石层或强风化岩层；但在风化岩体或孤石沉降困难,且纠偏困难。如桩基础，则弱、微风化面起伏很大，需采取长短桩。,2.1.2 方案比选,2.1.3 施工图设计,2.1.3 施工图设计,桩基基本设计参数,2.2 施工方案,2.2.1 实施条件,2.2.2 实施方案,2.2.3 实施情况,2.2.1 实施条件,已有栈桥,110米钻深,36根桩、8个月工期,2.2.2 实施方案,北汊栈桥,钻孔平台,大直径、超长钻深,回转钻机,共36根、8个月,6台钻机、6个循环,2.2.3 实施情况,北塔桩基从2009年8月1
5、日开始施工，至2010年6月7日最后一个桩基结束，历时310天；南塔桩基从2009年8月1日开始施工，至2010年4月10日最后一个桩基结束，历时253天。,全桥共72根桩，经声测管检测，全部为A类桩。,北塔桩基是全桥工期的一个控制性节点，施工单位进行了课题研究海中球状风化花岗岩地层大直径超长钻孔桩施工技术研究 。,2. 3 后评价,桩基施工是全桥工期控制的核心。,厦门湾地区多为花岗岩、或辉绿熔岩，弱、微风化面起伏大，孤石多，且常见风化深槽。如北塔钻孔范围内出现2个风化深槽，致使两根相邻的桩，微风化面相差4050米。,岩性变化剧烈，容易形成斜孔和s形弯孔；钻杆摆动大，钻杆容易疲劳断裂。为防止斜
6、孔和弯孔，需对回转钻机采取导向和配重等措施。,在地质复杂的花岗岩地区，逐桩钻孔对特大跨度桥梁是很有必要的。既能确保桩基设计的合理性和可靠性，也能为钻进参数选择提供依据，减少斜孔和弯孔的几率。,2. 3 后评价,由于海水中含有大量Cl-、Ca2+、Na+等带电离子，海水泥浆悬浮性能和稳定性差，造出的泥浆粘度小，胶体率低，泥浆护壁质量差，易塌孔而引起埋钻和断桩；易沉淀而形成断桩。因此，不得海水造浆。,虽然设计要求桩基进入弱、微风化岩层，但按摩擦桩计算。桩基承载力试验证明了计算模式的正确性。,2. 3 后评价,厦门湾地区桩基施工基本上为冲击钻。冲击钻设备简单、适应性强，但成孔桩长不宜超过60m。花岗
7、岩地质钻渣颗粒大，要求的泥浆比重大，容易引起泥皮厚度过大，降低桩基承载力。在灌注混凝土之前，必须二次清孔。,二次清孔,不得海水造浆,第三章 承台,3.1 设计方案,3.2 施工方案,3.3 后评价,3.1 设计方案,横桥向立面图,顺桥向立面图,3.1 设计方案,底层钢筋,顶层钢筋,承台基本设计参数,3.2 施工方案,3.2.1 实施条件,3.2.2 实施方案,3.2.3 实施情况,3.2.1 实施条件,底面标高-2.8m,顶面标高3.7m,最高高潮位4.511m,最低低潮位-3.209m,海床标高-3.100m,淤泥海岸,平均高潮位2.411m,平均低潮位-1.579m,计划工期3个月,3.2
8、.2 实施方案,水中承台,围堰施工,淤泥海岸,最大潮差6.92m,套箱或吊箱围堰,潮汐,钢板桩围堰,3.2.2 实施方案,高桩承台,吊箱围堰,普通承台,套箱或钢板桩围堰,经济,钢板桩围堰,运输,设备,3.2.2 实施方案,潮汐,木屑混沙封堵,水泵抽水,水下封底,抽水封底,标,标,根据自身情况选择,3.2.2 实施方案,7872m3,温度裂缝,分层浇筑,温控水管,42m,收缩裂缝,上下层滞后15天,砼入模温度,3.2.3 实施情况,北塔承台从2010年6月7日开始施工，至2010年9月11日结束，历时96天；南塔承台从2010年4月11日开始施工，至2010年7月20日结束，历时99天。,温度裂
9、缝控制良好，但产生了收缩裂缝。承台中采取了厚保护层（9cm）、阴极保护、阻锈剂等防腐措施，收缩裂缝经注浆封闭处理后不影响结构的功能及耐久性。,实际砼浇筑速度在80m3/h，每层砼浇筑时间为2天。,标水下封底效果良好，未发现漏封；标封底为50cm碎石+50cm C25垫层砼，未发生管涌现象。,砼浇筑在78月份高温季节，实际入模温度白天为30左右，夜间在25左右。砼内外最大温差为26。,3.3 后评价,承台为大体积混凝土结构，非常容易发生温度裂缝。北汊主桥通过采取分层浇筑、温控水管、控制砼入模温度等措施，确保砼内外温差不超过25，避免了温度裂缝。通过合适的配合比，减少单位砼的热量，延迟砼热量产生的
10、速度，才是避免温度裂缝的根本措施。,设计推荐围水方案为双层钢套箱，实际施工单位均采取锁口钢板桩围堰。实践证明锁口钢板桩围堰是非常合适的方案。加强设计和施工的界面管理非常必要。,北汊主桥实际上下层混凝土浇筑时间差在20天左右。南塔承台发生收缩裂缝后，要求北塔7天后拆模，但仍产生了裂缝。保护层较厚，可考虑在保护层内设置一层防裂纤维。,第四章 塔柱,4.1 设计方案,4.2 施工方案,4.3 后评价,4.1 设计方案,4.1.1 基本条件,4.1.2 方案比选,4.1.3 施工图设计,4.1.1 基本条件,层状风化、地质复杂,下塔柱高约50m,设计基本风速39.7m/s,4.1.2 方案比选-塔型,
11、塔型比选,4.1.2 方案比选-索塔锚固,环向预应力,钢锚箱,钢锚梁,4.1.2 方案比选-索塔锚固,索塔锚固形式比选,综合比较，北汊主桥采取钢锚梁的索塔锚固形式。,4.1.3 施工图设计,下塔柱,下横梁,中塔柱,上塔柱,4.1.3 施工图设计,主塔基本数据,4.1.3 施工图设计,主塔基本数据（续）,中塔柱设3道隔板！,4.2 施工方案,4.2.1 实施条件,4.2.2 实施方案,4.2.3 实施情况,4.2.1 实施条件,塔吊1100tm,高压泵,液压爬模,4.2.2 实施方案,材料水平运输,栈桥,材料竖向运输,塔吊,1100tm,钢筋定位,劲性骨架,砼模板,液压爬模,4.2.2 实施方案
12、-下塔柱,高近50m,逐段浇筑,塔肢外倾,拉杆,节段划分,砼高空养护,养护剂,一般节段高度为4.5m，国内有6m、10m等多种节段高度。,拉杆设置以塔根拉应力1MPa为原则。,4.2.2 实施方案-下横梁,模板支承,钢管支架,砼1553m3,分两次浇筑,浇筑顺序,塔、梁同步施工,塔、梁异步施工,同步施工,4.2.2 实施方案-中塔柱、上塔柱,塔肢内倾,撑杆,塔肢合龙,整体移动,临时固结,索导管定位,定位支架,钢锚梁安装是索塔施工中的一个重点和难点。高塔柱是一个相对柔性的结构，在风和日照的作用下，上塔柱时刻处于运动的状态，难以绝对坐标定位。,4.2.2 实施方案-钢锚梁,绝对坐标定位,相对坐标定
13、位,夜间定位,预拼装,4.2.3 实施情况,北塔从2010年9月11日开始施工，至2011年12月22日完成，历时467天，塔柱综合工效0.49米/天。北塔虽然采取6米大节段爬模，但工效并不比4.5米节段爬模高。,下塔柱最下端1米实心段与塔座一起浇筑，按大体积砼进行温控，效果良好，未出现温度裂缝。,南塔下塔柱从2010年 月 日开始施工，至2011年 月 日完成，历时 天，塔柱综合工效 米/天。由于南塔采取异步施工，其塔柱总工期比北塔省 天。,国内砼斜拉桥中塔柱有出现裂缝案例，但北汊桥未出现裂缝。,钢锚梁、索导管定位良好，斜拉索在索导管中较居中。,4.2.3 实施情况,塔柱施工不可避开台风期，
14、裸塔在台风中的抖动幅度并不大。,钢结构标段在厂内进行了卧式预拼装，但解散后运输。北塔在桥址重新“2+1”竖向预拼装后，整体吊装。南塔整体吊装上塔后，进行散拼。,4.3 后评价,异步施工特别适合A型或H型塔，能节省较多工期。异步施工造成界面处钢筋接头100%，与施工规范要求“受拉区焊接接头不得超过50%”不符，是异步施工争议最大的地方。其实，大直径钢筋一般采用墩粗直螺纹接头，且下横梁施加了很大的预压应力，与规范的要求不矛盾。,塔座是容易发生温度裂缝和收缩裂缝的大体积构件。北汊主桥采取了多种温控措施，温度裂缝良好；但收缩裂缝控制措施考虑不足，致使塔座也产生了微小收缩裂缝。,6米和4.5米节段爬模都
15、是可行的，但6米节段的工效并不一定更高。6米节段爬模需要人进入模板进行振捣，存在一定的安全风险。,4.3 后评价,中塔柱内设置隔板对预防贯穿裂缝很有效。产生裂缝的原因争议较多，本人认为是塔壁内外温差过大造成。,为施工方便，施工单位往往采取卧式预拼装。虽与钢锚梁在实际塔柱内安装状态不一致，但也是符合精度要求的一种方式。为方便运输，施工单位往往在预拼装后解散，散件运输到桥址。这就需要在桥址再预拼装或在高空散件安装。,塔柱施工前需全面确定斜拉索和主梁架设方案，并根据需要进行预埋，否则给后续工序带来巨大的困难。,钢牛腿钢锚梁从金塘大桥首先运用，有利于预拼装后整体吊装，减少高空定位困难。但剪力钉与砼塔壁
16、之间的拉拔效应会在砼中产生较大的拉应力，其长期性能有待检验。,4.3 后评价,钢牛腿受力模式,拉拔力效应,第五章 斜拉索,5.1 设计方案,5.2 施工方案,5.3 后评价,5.1 设计方案,5.1.1 基本条件,5.1.2 方案比选,5.1.3 施工图设计,5.1.1 基本条件,最大索长约400m,厦门湾海洋腐蚀环境,设计基本风速39.7m/s,5.1.2 方案比选,5.1.2 方案比选,5.1.3 施工图设计,5.1.3 施工图设计,5.1.3 施工图设计,参数振动,风致涡振,风雨激振,螺旋线,梁端外置减震器,塔端内置减震器,驰振,5.2 施工方案,5.2.1 实施条件,5.2.2 实施方案,5.2
