1、 1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 根主墩：哑铃形承台，外轮廓尺寸36.5*83.75*6m 2 个2 现浇承台辅助墩、过渡墩：承台外轮廓尺寸 24*39.5*3m 4 个6 个（约 49626立方砼）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
2、身（辅助墩、过渡墩）墩宽 12m，厚 5.5m，单节最大吊重约 2100t 4 个5 斜拉索 采用 1940Mpa，平行钢丝索，最长索长约 250m，最大索重约 29t 14+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 根主墩承台厚 9m，平面尺寸横桥向
3、35m，顺桥向 26m 2 个2 现浇承台辅助墩、过渡墩：承台厚 6m，平面尺寸横桥向 33m，顺桥向 19m 4 个6 个（约 28090立方砼）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4 个2 500t 和 2300t5 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+
4、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 根主墩承台 36.5*23.5m（横桥向*顺桥向）*5m， 2 个2 现浇承台 辅助墩承台
5、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6 个（约 20525立方砼）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
6、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）3 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
7、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。4 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
8、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，
9、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 5 安
10、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 45 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 60270m 3/h,其中高性能、高效率的天砼号（270m 3/h） 、拌和 7 号（160m 3/h）等23 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
11、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
12、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 19492003 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
13、14 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6 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 49 月，约占全年的 8993，11 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
14、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 0.2H 0.4H 0.6H 0.8H 底 垂线平均SW02 1.58 1.81 1.62 1.52 1.22 0.68 1.41SW07 1.57 1.78 1.85 1.66 1.30 1.14 1.553.6 有效作业天
15、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-18d251d7 四、桩基施工1、概述青州航道桥桩基由 QZ1QZ6 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 2.5m 钢管复合桩和2.2m 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 2.5m 钢管复合桩和2.2m 钻孔桩，桩底标高分别-100m、-100m、-91m、-91m，桩长分别为（61.
16、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2.1 QZ3、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
17、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 水文条件（见下表）：钻孔平台设计水文条件表8 平台顶标高
18、=最高潮位+最大波高/2+富余高度=3.52+2.86/2+1=5.95m6m 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考虑；6 船舶荷载 两侧各系泊 2 艘 1000t 级驳船，靠船力各取 30t，其余船舶靠抛锚定位作业。
19、2.1.3 平台结构型式平台基础采用 150016mm 钢管桩以及 250025mm 钢护筒作为支撑，钢管桩桩顶标高为+6.0m，钢护筒顶标高为+6.0m。上下游平台的上部结构采用贝雷桁架通过牛腿与钢管桩连接，标高1.0m 处用 80010mm 钢管作为下层平联。所有构件之间的连接均采用焊接方式。QZ4 号墩和 QZ3 号墩形式一样，同时施工。2.2 QZ1、QZ2、QZ5 和 QZ6 墩钻孔平台设计参数QZ1 号墩设计参数：QZ1 号墩设计参数表序号 分项参数 取值1 起重设备 平台上布置 1 台 WD70 桅杆吊2 钻机荷载 考虑 4 台 KP3500 型钻机作业，冲击系数 1.3 ；3
20、船舶荷载 系泊 1 艘 1000t 级驳船，靠船力取 30t。2.3 钻孔平台施工天威号等打桩船进行钢管桩、钢护筒沉放，100t 起重船进行上部结构安装。2.3.1 施工工艺流程打桩船抛锚定位沉放钢管桩安装起始平台上、下层平联定位船、起重船抛锚定位沉放钢护筒定位船、起重船移位连接钢护筒与起始平台沉放其余钢护序号 设计参数 数值1 高潮位 3.52m（澳门最高潮位）2 低潮位 1.24m（澳门最低潮位）3 垂线平均流速 最大垂线平均水流流速约为 2.2m/s4 允许冲刷深度 5.0m（抛填维护后的允许冲刷深度）5 风速 澳门年平均风速分别为 3.6 米/秒6 最大波高 2.86m9 筒同时焊接护
21、筒之间的平联沉放其余钢管桩安装桅杆吊平台面板安装钢平台施工完毕。2.3.2 钢管桩制作、运输钢管桩在专业钢结构加工厂制作好后，驳船运输至施工现场。2.3.3 钢管桩沉放钢管桩沉放分两个部分进行，首先沉放起始平台的钢管桩，其余部分钢管桩待钢护筒沉放完毕后再行施打。钢管桩沉放前根据桩位图计算每一根桩中心平面坐标，直桩直接确定其桩中心坐标，斜桩通过确定一个断面标高后，再计算该标高处钢管桩的中心坐标，同时确定好沉桩顺序，防止先施打的桩妨碍后续的桩施工。利用打桩船上配置的打桩定位仪测量定位沉桩。沉桩施工要点及注意事项： 打桩船利用船载 GPS 定位测量系统测量进行初步定位，启动调平系统调平船体，然后通过
22、调整锚定系统，将打桩船精确定位在桩位上； 为确保沉桩质量，钢管桩沉入施工应选择在天气情况较好期间进行； 钢管桩平面位置偏差应不大于15cm，垂直度应控制在 1/100 以内； 应尽量使船体与水流方向一致，以提高钢管桩的定位精度； 沉放钢管桩时应防止船体挤靠已沉钢管桩，并防止锚缆挂靠钢管桩； 已沉放好的桩应按设计要求及时连接，尽量缩短单桩抗流时间。2.4 起始平台搭设钢管桩整根沉放，经平联后形成钢护筒沉放初始平台。初始平台形式见下图。10 2.5 钢护筒沉放2.5.1 钢护筒结构钢护筒直径为 2.5m，采用厚 25mm 的钢板卷制拼焊而成。最长护筒底标-62.5m，顶标高+6.0m，全长 68.
23、5m。单根钢护筒重约 97t。为了保证钢护筒的沉放精度，所以采用整根吊装并沉放的方法施工。2.5.2 护筒制作及运输 材料钢护筒材质为 Q235A。手工焊焊条采用 J422 焊条，埋弧自动焊焊丝采用 H08A，焊剂采用 HJ431。钢材和焊接材料均应有质保证书和出厂材质证明； 护筒制作、运输方案钢护筒由有资质的专业钢结构加工厂制作。首先在车间内制成 10m 长的标准节段，用拖车运至加工厂江边码头，进行接长，然后用 100t 浮吊装船运至施工现场。 划线、号料和切割a、划线和号料应根据工艺要求预留制作和电焊收缩的余量、以及切割、开坡口等加工余量；b、号料前应验明材料规格，钢材型号。合理排料，提高
24、材料利用率；c、气割前应将钢材切割区域表面的铁锈，污物等清除干净，气割后应清除熔渣和飞溅物；d、号料时划出检查线及中心线、弯曲线，并注明接头处的字母及焊缝代号等。 矫正a、在环境温度低于5时不能进行冷矫正和冷弯曲；b、矫正时的加热温度控制在 700800，矫正后必须缓慢冷却；c、矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤。划线痕深度不得大于 0.5 mm。钢板边缘加工a、钢板边缘加工的切削量不应小于 2 mm；b、采用数控切割机进行下料、开坡口，边缘加工允许偏差直线度为 l/3000 且不大于 2mm；c、对接接头安装错边量允许偏差为 t/10，且不大于 3mm，对接接头间隙允许偏差为1mm；d、焊缝坡口的尺寸应按工艺要求进行，坡口角度允许偏差为5，留根允许偏
