海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法榮譽表彰

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布《關于公布2005-2006年度國家級工法的通知》建質[2008]22號，《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》被評定為2005-2006年度國家一級工法。 2100433B

《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》的應用實例如下：

• 實例1：東海大橋Ⅳ標

東海大橋起始于上海市南匯縣蘆潮港鎮(zhèn)客運碼頭往東約4千米南匯咀處，跨越杭州灣北部海域，直達浙江省嵊泗縣崎嶇列島的小洋山島，長約32.7千米。

該合同段工程為三座輔航道孔橋梁，橋跨結構采用多跨預應力混凝土箱形連續(xù)梁，跨徑組合分別為：K6橋為：70米＋120米 120米 70米，主墩承臺：32×18米方形倒角。K12橋為：80米 140米 140米 80米，主墩承臺：33.5×17.5米方形倒角。K24橋為：90米＋160米 160米 90米。主墩承臺：43.4×16.6六邊形。

三座輔通航孔橋9座承臺全部采用防撞鋼套箱法施工，防撞套箱重量分別為：K6橋3個，單個重410噸；K12橋3個，單個重470噸；K24橋3個，單個重570噸；分別采用500噸和1300噸浮吊進行安裝。

截至2003年11月，東海大橋三座輔通航孔橋9個防撞鋼套箱全部安裝完畢。

• 實例2：上海長江隧橋B7標

上海長江隧橋B7標段位于北港橋梁工程近崇明島側，起點樁號K19＋238，終點樁號K20＋678.64，全長1440.64米，由輔通航孔橋、崇明島側淺灘區(qū)非通航孔50米梁連續(xù)梁橋和陸上段30米梁連續(xù)梁橋三部分組成。其中輔通航孔橋為4跨連續(xù)梁橋，共有3個主墩、2個邊墩，結構尺寸分別為主墩：37.5米×18米×4.5米，邊墩：35.5米×13.2米×4米。

輔通航孔橋5座承臺全部采用防撞鋼套箱法施工，采用1300噸浮吊進行安裝。整個施工過程安全可靠、便于控制，安裝單個鋼套箱僅需要3小時左右。

截至2006年11月，長江橋輔通航孔橋五個防撞鋼套箱全部安裝完畢。

• 實例3：金塘大橋Ⅱ標

金塘大橋Ⅱ標起于金塘島上雄鵝嘴，接在建的西堆門大橋，經(jīng)化成寺水庫、茅嶺、瀝港水道和灰鱉洋水域。與規(guī)劃中的寧波沿海北線高速公路相交，終于寧波市繞城高速公路，全長26.54千米，其中跨海大橋長18.27千米。

金塘大橋Ⅱ標由118米跨非通航孔橋和西通航孔橋組成，其中，西通航孔橋為3跨連續(xù)梁橋，樁號范圍K43 265～K43 595，全長330米，橋跨布置為87米 156米 87米，上部結構為變高度預應力混凝土連續(xù)梁，下部結構采用鉆孔灌注樁基礎，2主墩均采用承臺與承臺防撞設施一體化施工技術，結構尺寸為：24.8米×18.4米×4.5米。

該工法于2006年8月開始應用，11月完成了2座防撞鋼套箱的加工，并于2006年12月10日采用1300噸浮吊完成一座鋼套箱的吊裝施工，施工過程安全節(jié)時，按照預定時間順利地完成了鋼套箱的安裝工作。

針對東海大橋Ⅳ標三座輔通航孔橋9個主墩承臺施工，路橋集團國際建設股份有限公司對采用普通雙壁鋼套箱與《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》施工成本作了比較。

1.由于海上施工環(huán)境惡劣，工期十分緊張，三座輔通航孔橋共計9個套箱。普通套箱與防撞鋼套箱相比，所投入的底籃系統(tǒng)是相同的，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可計算出采用承臺與承臺防撞結構一體化施工技術后，與標后預算相比，單就工、料、機直接節(jié)約經(jīng)濟成本：34650000-6084000=2856.6萬元。具體比較見表3、表4。

2.由于采用承臺與防撞結構一體化施工技術后，套箱的安裝與拆除，均不在關鍵線路、9個套箱安裝與拆除節(jié)約總工期約2.5個月。整個項目（約1200人）的人員及設備管理費用約950余萬。

共計節(jié)約成本3800余萬元，取得了經(jīng)濟效益。

承臺與承臺防撞結構一體化施工，不但節(jié)約了施工成本，而且將原計劃工期縮短了2個月以上，贏得了監(jiān)理與業(yè)主的好評，取得了良好的社會效益。

隨著中國交通事業(yè)的發(fā)展，大型橋梁工程將會不斷增多，大型橋梁工程一般具有通航的要求，因此橋梁的防撞設施也是不可或缺的；截至2005年，該技術已被上海崇明越江通道長江大橋和舟山大陸連島金塘大橋和即將建設的青島海灣大橋等工程所采用，為國家節(jié)約建設資金并縮短建設工期。

注：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

在《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》實施過程中，路橋集團國際建設股份有限公司始終遵守"節(jié)約既是環(huán)保"的理念，從設計思路和現(xiàn)場實施等方面采用了一定的措施，起到了環(huán)保效果。

一、設計思路

將防撞設施與鋼套箱相結合，比傳統(tǒng)雙壁鋼套箱跟防撞設施分離施工，不論從鋼材的用量還是從實施過程中人員、船機設備的投入方面都具有明顯優(yōu)勢。

二、鋼套箱采用陸地加工

防撞鋼套箱在陸地工廠分節(jié)段制做后拼裝成整體。這為原材料的節(jié)約、加工現(xiàn)場組織整理等提供了有力的保證。

三、鋼套箱整體吊裝

在現(xiàn)場采用浮吊整體吊裝，避免了普通雙壁鋼套箱在現(xiàn)場拼裝、下放時所產(chǎn)生的施工垃圾，起到了減小海洋環(huán)境污染的作用。

采用《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》施工時，除應執(zhí)行國家、地方的各項安全施工的規(guī)定外，尚應遵守注意下列事項：

一、方案報批：套箱的起吊、運輸及吊裝方案完成后必須送船監(jiān)局、海事局等相關部審批，必要時請其協(xié)助導、護航。

二、試吊：鋼套箱加工完成后，轉運前必須進行試吊，以檢驗加工質量和整體結構的安全性。

三、選擇拖航時間：

鋼套箱一旦出港，就應從天氣上考慮能使后續(xù)工序連續(xù)施工，要求滿足以下要求。

1.出航之日應是風平浪靜之時，航線所經(jīng)海域風力小于7級。

2.中長期天氣預報（20天以內(nèi)）無臺風等災害性天氣發(fā)生。

3.從天文潮規(guī)律方面考慮，套箱應在小汛期（小潮期）接近低平潮時安裝就位。

四、吊裝操作：套箱的吊裝、就位等必須由專業(yè)吊裝人員統(tǒng)一指揮，所有操作人員應佩戴安全防護用品。

五、箱固定：套箱下放到位后要及時施工套箱加固裝置。

《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》的質量控制要求如下：

一、基樁鋼護筒偏位測量：為了保證基樁鋼護筒偏位測量的精確性，測量分為初測和精測兩級測量，初測護筒中心偏位≤100毫米；精測護筒中心偏位≤50毫米。

二、鋼套箱底板加工制做：套箱底板樁位開孔以基樁鋼護筒初測數(shù)據(jù)為依據(jù)，加工時底板樁位中心放樣偏差≤10毫米。

三、鋼套箱平面偏差：下放就位后，固定前鋼套箱頂面中心平面偏位，順橋向≤30毫米，橫橋向≤30毫米。

四、鋼套箱平面尺寸：≤30毫米。

五、鋼套箱水密性試驗：不允許有滲水現(xiàn)象。

六、嚴禁在防撞結構上進行任何施焊、燒割作業(yè)，套箱外側應設臨時防撞裝置和防撞標識，確保套箱安全。

七、承臺施工完成后，應在套箱頂面搭棚，防止墩身及上部結構施工時落物破壞套箱涂裝或污染套箱。施工過程中若有意外碰撞損傷了防撞套箱，應及時按規(guī)范要求進行防腐處理。

八、鋼套箱加工及承臺施工滿足以下規(guī)范或標準：

1.交通部部頒規(guī)范：《公路橋涵施工技術規(guī)范》JTJ 041-2000。

2.交通部部頒規(guī)范：《公路工程質量檢驗評定標準》JTJ 071—98。

3.中華人民共和國國家標準：《鋼結構工程施工質量驗收規(guī)范》GB 50205—2001。

4.上海同盛大橋建設有限公司、上海市公路工程質量監(jiān)督站：《東海大橋工程專項質量檢驗評定標準》。

海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法材料

在《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》的施工中，防撞鋼套箱的側板和船體采用鋼板加工、底桁采用型鋼加工，所采用的新材料主要為防腐涂層材料，表1為鋼套箱所使用的防腐土層材料及厚度。

海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法設備

《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》中，防撞套箱在專業(yè)廠家加工制做而成，所采用的設備也為常規(guī)設備，這里主要列出海上防撞套箱的運輸、安裝及承臺施工所需主要機具設備，見表2。

海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法適用范圍

《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》適用于在水域開闊的通航孔橋，橋墩設計了防撞鋼結構的高樁承臺施工。起重船的起重能力能夠滿足防撞鋼結構的整體吊裝要求，施工水域的通航條件滿足起重船的通航凈空要求。

海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法工藝原理

《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》的工藝原理敘述如下：

將承臺施工所用套箱與橋墩的防撞鋼結構結合起來設計，承臺施工完成后，套箱不拆除，繼續(xù)作為橋墩的防撞結構使用。

其中的關鍵技術是鋼套箱與防撞設施的結合設計，即如何讓防撞結構滿足套箱施工要求，同時又不得影響防撞鋼結構的防撞功能。提出防撞設施與鋼套箱一體化這一思路時，在海上，必須解決波浪力的沖擊問題，否則將直接影響到套箱的穩(wěn)定性，同時也會影響新澆混凝土質量。經(jīng)過與上海市船舶研究所的多次探討，并進行了數(shù)模、物模試驗，最終采用了在防撞設施上開設消能孔以減小波浪力的沖擊，滿足了設計要求。作為套箱施工所需的內(nèi)模、底板系統(tǒng)、吊裝系統(tǒng)與防撞結構之間采用栓接，便于防撞結構的拆換，同時還不影響其防撞功能。

海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法施工工藝

• 防撞鋼套箱結構形式

《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》的防撞鋼套箱結構形式有：

一、防撞結構

防撞設施的結構設計滿足沿海鋼質海船的規(guī)范要求，防撞設施主體的結構由內(nèi)、外圍壁，底板，上甲板，下甲板，縱、橫艙壁等板架構件組成。側板分段制做，用高強螺栓連接。內(nèi)圍板上安裝防撞橡膠件并加厚壁板，如圖1。

二、套箱側模結構

利用防撞鋼結構作為承臺模板的受力骨架，在緩沖橡膠之間加木肋，木肋與橡膠同高度。木肋與橡膠外安裝竹膠板，形成承臺施工所需的側模，如圖2。

三、套箱底模結構

套箱底籃由底板桁架和焊接在桁架下弦桿上的面板組成。底板桁架用型鋼焊接而成，底籃直接澆在封底混凝土中。套箱底籃是澆筑封底混凝土的承重結構，也與封底混凝土一起作為承臺混凝土的承重結構。

套箱底籃與防撞結構內(nèi)圍壁栓接成整體，這樣，防撞結構與套箱底、側板一起組成了防撞鋼套箱，如圖1。

四、套箱支撐支承系統(tǒng)

套箱由鋼制牛腿支承。由于受水位影響，牛腿做成倒掛形式，以便與鋼護筒有足夠的焊接時間。

套箱頂部用圓鋼管支撐，其作用一是平衡側板水平荷載，二是作為套箱整體吊裝撐架，平衡吊索水平分力。支架呈X形布置，使套箱上口空間利于承臺施工。套箱頂部支撐與底籃之間設有豎向鋼管支撐，以加強套箱的整體剛度，如圖3。整體效果圖見4。

五、套箱消能結構

由于防撞鋼套箱的外形尺寸較普通鋼套箱大，因此，作用在套箱上的波浪力也較大，這對套箱各施工工況均有一定影響。

為了降低波浪對防撞鋼套箱的作用力，設計時在套箱的側板外圍板開設消能孔，孔徑在300～500毫米不等，如圖5。

• 防撞鋼套箱施工

《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》的防撞鋼套箱施工如下：

一、防撞鋼套箱施工流程圖

防撞鋼套箱施工流程見圖6。

二、套箱底板樁位預留孔

要保證套箱順利下放，套箱底板樁位預留孔開孔直徑設計十分關鍵?；鶚朵撟o筒直徑為2.9米：在綜合考慮施工環(huán)境和測量精度的情況下，經(jīng)綜合考慮后將套箱底板預留孔直徑設計為3.2米。

三、套箱下放導向裝置

在承臺四角的基樁鋼護筒上設計4個圓臺形導向裝置，并在導向裝置上涂上醒目顏色。

四、套箱固定裝置

套箱固定包括豎向反壓和水平限位兩個方向，豎向反壓裝置由反壓牛腿及型鋼、螺旋千斤頂?shù)扰R時反壓裝置組成，水平限位裝置由支撐鋼管和螺旋千斤頂組成，套箱就位后可直接通過調節(jié)千斤頂加以固定。

由于套箱下放就位后可供套箱固定的時間很短，約2小時，因此，套箱轉運前將豎向反壓裝置和水平限位支撐架事先放在套箱相應位置。

五、吊裝系統(tǒng)

500噸左右的套箱整體吊裝即使不是海洋環(huán)境，也屬大型設施起吊安裝作業(yè)，起吊方案必須精心設計。吊裝方案設計包括選擇浮吊、確定起吊高度；吊索、吊具計算選擇；吊耳、支撐系統(tǒng)設計以及吊裝作業(yè)場地布置。

六、套箱加工

1.基樁鋼護筒偏位測量

由于套箱底板預留孔位置來源于基樁鋼護筒平面位置測量，因此，測量錯誤直接影響套箱下放就位。為了使測量精度滿足設計要求，測量工作分初測和精測兩步進行。

1）為了不影響承臺施工進度，在基樁施工時對基樁鋼護筒的偏位進行初測。作為套箱底板初加工的參考。

2）基樁施工完畢，拆除鉆孔工作平臺上的鉆孔設備，測量條件相對較好，測量小組再對基樁鋼護筒的偏位進行精測，此次測量作為套箱底板加工預留孔位置的修正和最終依據(jù)。

2.套箱加工

鋼套箱在工廠整體加工制做。套箱底板樁位開孔以基樁鋼護筒初測數(shù)據(jù)為依據(jù)，當基樁施工完成、鋼護筒精測數(shù)據(jù)出來后再對底板開孔進行修正并用全站儀或經(jīng)緯儀進行檢測。鋼套箱轉運前按規(guī)范對加工質量進行驗收并試吊，驗收通過后方可轉運。

七、整體鋼套箱安裝

1.起重船的選擇

根據(jù)套箱設計重量、幾何尺寸及起重船的起重參數(shù)和施工環(huán)境選擇適合的起重船。

2.選擇拖航時間

鋼套箱在加工廠一旦出港，就應從天氣上考慮能使后續(xù)工序連續(xù)施工。如果鋼套箱在海上（橋位處）停放時間過長，不但不經(jīng)濟而目不安全。因此，選擇拖航時間是件重要而又比較困難的事，要求套箱拖航必須滿足以下條件：

1）出航時航線所經(jīng)海域風力小于7級。

2）中長期天氣預報（20天以內(nèi)）無臺風等災害性天氣發(fā)生。

3）從天文潮汐規(guī)律方面考慮，套箱應在小汛期接近低平潮時安裝就位。

3.拖航

拖輪二艘，主拖輪馬力3000馬力，位于駁船前方，用拖纜軟拖，副拖輪馬力1600馬力，位于駁船一側，除提供輔助拖航動力外，協(xié)助主拖輪控制航行方向。

4.錨治泊

船隊到達施工墩位附近后按事前安排拋錨停泊，浮吊橫橋向停泊在安裝墩一側（靠長江口一側），定位船與駁船橫橋向停泊在浮吊前方，與橋墩間保持一定的安全距離。

5.起吊安裝

1）準備工作

①指揮人員、測量人員、起重工、電焊工，安裝限位支撐架人員按分工，準備進入崗位。

②浮吊掛上起重繩，準備在高平潮前后開始起吊作業(yè)。

2）起吊

一切準備工作就緒后，徐徐吊起鋼套箱離開駁船500毫米左右，再次檢查套箱受力與變形情況及浮吊工作狀態(tài)，如無異常情況，繼續(xù)起吊。

3）平移定位

套箱吊離駁船后，定位船及駁船即移至橋軸線的另一側，浮吊通過收放錨纜，緩慢平穩(wěn)地平移至墩位上方，瞄準導向架微調對位。

4）下放就位

①套箱下放工作在落潮水流相對平穩(wěn)后開始，爭取半小時內(nèi)完成。

②對位觀察人員先在套箱頂部觀察對位情況，待套箱下降一定高度后進入箱內(nèi)，一人一樁觀察對位情況，并將觀察情況報指揮員。

③指揮員根據(jù)儀器觀測和肉眼觀察情況指揮浮吊正確對位后緩慢下放套箱進入導向架，進而進入護筒頂部，然后停止下放，觀察底板處各樁位就位情況和整體套箱偏位情況。

④分析觀測情況，如有異常需及時采取相應措施；如無異常情況，以每500毫米一級逐級下放套箱，直至離牛腿面100毫米處暫停下放。

⑤經(jīng)緯儀再次測讀套箱位置，并盡可能參照測讀數(shù)據(jù)調整套箱位置后繼續(xù)下放套箱。重復上述步驟，最后將套箱下沉到位，如圖7。

5）安裝限位裝置

①經(jīng)檢查（整體套箱就位精度、支承情況、底板孔位與護筒間相對位置等）套箱就位達到設計要求后，松鉤50%。

②觀察人員立即分組，快速安裝水平限位支撐。待套箱四角的4個限位支撐基本就位后完全松鉤，全部水平限位及豎向限位裝置安裝完成后，打開起重浮吊吊索銷子，浮吊就地待命。

③在安裝水平限位支撐的同時，迅速安裝豎向臨時反壓裝置，同時開始焊接豎向反壓牛腿，這兩項工作必須在潮水上漲至底板上桁前完成。

八、承臺施工

1.承臺封底

防撞鋼套箱安裝就位后，必須盡快封底，以降低海上風浪對套箱的影響，降低施工風險。

2.承臺鋼筋混凝土施工

承臺混凝土采用海工高性能混凝土，混凝土除其強度與和易性必須滿足設計和施工要求外，還必須具備海洋環(huán)境下防止鋼筋銹蝕及抗凍、抗?jié)B性能。與普通混凝土相比除強度與和易性兩項質量指標外，還用電通量與氯離子擴散系數(shù)兩項指標來衡量混凝土的密實度。一般要求海工高性能混凝土電通量值小于1000庫侖，氯離子擴散系數(shù)小于1.5×10-12平方米/秒。

3.承臺混凝土養(yǎng)護

承臺鋼筋混凝土施工與內(nèi)河基本相同，承臺內(nèi)設冷卻水管，混凝土采取"內(nèi)散外蓄"的養(yǎng)護措施。

4.承臺的防腐措施

為了滿足承臺的防腐要求，鋼筋保護層墊塊均采用高強度等級的混凝土墊塊或高強度的塑料墊塊，避免形成腐蝕通道。同時還要對承臺分次澆筑的施工縫作如下處理：

1）嚴格按規(guī)范要求對第一次混凝土進行鑿毛和淡水沖洗處理；

2）縮短前后兩次混凝土澆筑的時間間隔，以減小兩層混凝土間因收縮、徐變的不同而產(chǎn)生的附加內(nèi)力；

3）采用低水化熱的高摻合料混凝土；

4）第二次混凝土澆筑前對鑿毛混凝土頂面進行淡水潤濕至飽和，并鋪一層1~2厘米厚的1:2水泥砂漿；

5）平接縫四周設工形橡膠止水帶，如圖8。

嚴格處理施工縫的目的是為了避免形成海水腐蝕通道，以提高承臺的耐腐蝕性能。

• 現(xiàn)場管理

《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》的現(xiàn)場管理如下：

由于套箱安裝時間短，一次性投入大型設備和施工人員多，因此現(xiàn)場的組織管理顯得尤為重要。為此，經(jīng)多次研究，確定了設備的就位、移動以及施工人員的指揮方式等，具體組織如下：

一、根據(jù)套箱起吊時間、潮水情況、船舶尺寸、風浪方向分別安排浮吊、駁船、定位船相對施工墩位的具體位置關系。

二、統(tǒng)一方位，統(tǒng)一指揮口令，統(tǒng)一指揮。

三、套箱下放時，套箱內(nèi)觀察員將套箱下放過程中的導向架與套箱預留孔位情況報告給指揮平臺上總指揮，總指揮在綜合所有觀察員信息后統(tǒng)一指揮起重浮吊的平移方向或下放速度。

四、套箱下放就位后，套箱固定人員馬上按事先安排好的程序進入各自指定位置，并按要求迅速固定套箱。

《海上橋梁承臺與承臺防撞設施一體化施工工法》的工法特點是：承臺與防撞體系一體化施工的防撞結構，套箱既為橋墩的防撞裝置，又為承臺施工的圍水結構，二位一體，具有安全、經(jīng)濟和提高工效的特點。

東海大橋的三座輔通航孔橋主嫩承臺均采用了承臺與承臺防撞設施一體化施工技術，采用該施工技術有利于克服惡劣施工環(huán)境，并縮短了施工工期，具有經(jīng)濟效益和社會效益。

承臺是樁與柱或墩聯(lián)系部分。承臺把幾根，甚至十幾根樁聯(lián)系在一起形成樁基礎。承臺分為高樁承臺和低樁承臺：低樁承臺一般埋在土中或部分埋進土中，高樁承臺一般露出地面或水面。高樁承臺由于具有一段自由長度，其周圍無支撐體共同承受水平外力。基樁的受力情況極為不利。樁身內(nèi)力和位移都比同樣水平外力作用下低樁承臺要大，其穩(wěn)定性因而比低樁承臺差。

高樁承臺一般用于港口、碼頭、海洋工程及橋梁工程。低樁承臺一般用于工業(yè)與民用房屋建筑物。樁頭一般伸入承臺0.1米，并有鋼筋錨入承臺。承臺上再建柱或墩，形成完整的傳力體系。

近年來由于大直徑鉆孔灌注樁的采用，樁的剛度、強度都較大，因而高樁承臺在橋梁基礎工程中已得到廣泛采用。