苏通大桥施工方案征集应征方案介绍(一)

湖　南　交　通　科　技

HUNANCOMMUNICATIONSCIENCEANDTECHNOLOGY

Vol129No12

Jun12003

文章编号:1008Ο844X(2003)02Ο0052Ο03

苏通大桥施工方案征集应征方案介绍(一)

沈新华,陈定平

(湖南省路桥建设集团公司,湖南长沙　410004)

　　摘　要:根据苏通大桥建设的特殊条件介绍了其中的主墩深水基础施工、斜拉桥塔柱施工应

征方案及其比较论证与优化等。　　关键词:苏通大桥;施工方案;主墩;斜拉桥塔柱　　中图分类号:U44511　　　　　文献标识码:B

　　苏通大桥位于江苏省东部南通市和苏州市之间,

项目北起南通境内小海互通立交,与连盐通、通启公路相接,南至常熟境内互通立交,连接苏嘉杭,沿江通高速公路。项目建设总里程3212km,按6车道高速公路标准设计。其中苏通大桥桥梁全长7687m。工可推荐的主桥方案为1088m的双塔斜拉桥,如图1,图2,图3所示。其跨径为目前世界已建、在建和

拟建斜拉桥之最。建设规模大,建设条件复杂。建设单位为了确保工程设计和施工方案可行,结构安全可靠,特向国内具有丰富建桥经验的多家大型施工单位,就苏通大桥施工中的16个方面的主要技术问题征集施工方案,为苏通大桥的建设提供技术储备和保障。同时也为设计方案的选择提供必要的依据。湖南省路桥集团公司被邀请参与方案征集,获方案征集一

引桥为30、50、100m砼连续梁,专用航道桥为150、268、150m砼连续结构,主航道桥为100、100、300、1088、300、100、100m七跨钢箱梁斜拉桥

图1　苏通大桥初步设计布置第一方案

引桥为30、50、100m砼连续梁,专用航道桥为150、268、150m砼连续结构,主桥为157、312、1088、312、157m五跨钢箱梁斜拉桥

图2　苏通大桥初步设计布置第二方案

图3　苏通大桥主跨布置图

等奖,现将本单位应征方案中的一部分介绍如下。

1　苏通大桥特殊的建设条件

苏通大桥位于长江下游河口段,建设条件有四大

特点:

1)气象条件较为恶劣。主要灾害性天气有暴雨、旱涝、连阴雨、雷暴、台风、龙卷风、冰雹、飙线、

　　收稿日期:2003Ο02Ο28

寒潮、霜冻、大雪和雾,对本工程影响较大的主要是

台风、龙卷风、雾、雷暴雨。

2)水文条件复杂。项目所在河段为弯曲与分叉混合型中等强度的潮汐河段,江宽、水深、流急,涨落潮流速流向多变。桥位处江面宽约6km,桥位附近最大水深达50m,-10m等深线宽约2km,-20m等深线宽约1km,1999年实测垂线最大流速达

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2期沈新华等:苏通大桥施工方案征集应征方案介绍(一)

直荷载,围堰与堰内砂土承受船撞力。

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3186m/s,点流速4147m/s。

3)基岩埋藏深,一般在270m以下,上部均为

第四系巨厚层所覆盖,覆盖层的上部以淤泥和粉砂为主,下部为中粗砂和(亚)粘土,较好的持力层在80m以下。

4)通航标准高,主通航孔单孔双向通航净宽要求不低于891m、净高不低于62m,桥位处港口、码头众多,航运繁忙,目前,每天约有2200多艘船只通过南通,其中万吨以上船只30艘,千吨级至万吨级(含大型船队)380艘(对)。

钢围堰加桩基础施工方案:围堰施工与难点和沉井相似,只是难度有所降低;84根长121m,直径250cm的桩基,保证桩基成孔成桩质量,也是有困难的,目前国内的钻孔桩规模、难度均比该工程小。施工方案:采用国产旋转钻机钻孔,PHP不分散低固相泥浆护壁,正反循环视钻孔的需要灵活使用。

3)方案的比较。这两种方案均为目前常用的工程方案。从结构的主体受力和防撞要求来分析:沉井基础作为主体受力结构兼施工围水、施工平台、防撞结构于一身,受力相对较复杂。钢围堰+桩基础方案,其中的钢围堰在方案中仅作为施工平台及围水结构或作为今后的防撞结构。因此后一方案受力主体实质上是桩基础方案,受力明确。由于结构的功能不同,沉井存在的风险性大。为了达到预定的下沉标高,必须保证足够的下沉系数或采取很多助沉措施。施工过程对土体的扰动最终结果是承载力难以确定,甚至也有可能达不到预定的标高时难以作出决断。沉井作为桥梁的基础,其平面位置和倾斜度控制比作为施工设施的围堰要求高得多。钻孔灌注桩由于能达到一定的位置深度和可测定的承载能力,已成为桥梁工程中普遍应用的基础形式。特别是近年来大型钻孔机械的研制和应用,在大直径深水基础施工方面已积累了丰富的成功经验。按照本桥位地质层的情况,钻孔直径215m,深度130m施工已不是难题,只要采用先进的工艺技术并进行严格的施工控制,就能确保钻孔桩的质量与安全。

经过对两种方案论证、分析与比较,好的方案应该是结构安全可靠,经久耐用,施工操作可行,简便快捷。相比之下,钢围堰+桩基础具有一定优势。213　建议新的优化方案

建议新的优化方案完全类似于近海石油钻井平台。设计、加工作为高桩承台底模的浮式钢套箱,预留钢护筒位置,将浮式钢套箱自锚就位后,打入钢护筒并将其作为支撑,反吊钢套箱形成工作平台,进行钻孔施工,桩基施工完毕,利用钢套箱作为高桩承台施工的底模,进行承台现浇施工。承台完成后,再依托钢套箱进行钢管板桩围堰施工。

建议方案的特点:

1)浮式套箱与沉井或钢围堰比动水阻力小得多,完全相当于船舶定位,锚碇系统大为简化。

2)浮式套箱和打入钢护筒互为依托,可迅速形成平台。

3)套箱既是平台又是承台模板,早已就位,为承台施工创造条件,工序转换简单。

2　主墩深水基础的施工方案

211　方案的提出

苏通大桥桥位处属长江三角洲冲积区,基础设计、施工遇到了“三深三大”技术难题。“三深”:基岩埋藏深,270m以下;基础持力层深,80m以下;水深,最深处达到50m。“三大”:水流速度大,实测垂线最大流速达3186m/s,点流速4147m/s;舰艇撞击力大,135MN;局部冲刷深度大,达30m。根据上述特点,建设方在可行性研究和初步设计总体设计中提出了沉井基础或钢围堰+桩基础的两种方案,并要求应征单位进行必要的调查研究和论证的工作。提出适合本工程特定条件的基础设计方案和相应的施工方案。212　两种方案的比较与论证

1)沉井方案设计采用双壁多壳沉井,沉井内浇6m厚封底混凝土,沉井既作承重受力结构,又作防撞设施,顺水流向长88m,宽40m,高83m,进入河床50m(适用倒Y形塔柱方案)。

沉井施工方案:沉井施工时,主要有如下难题:①离河床5～10m高时,由于沉井阻水,水流速度突然加大,流向紊乱,河床局部冲刷严重,很难使沉井平衡、稳定。解决的办法,首先是抛石护底,减少局部冲刷,其次加强锚碇系统,以稳定沉井。②沉井克服20m多深亚粘土层,下沉50m有困难。施工方案:采用空气幕、高压射水,压重助沉等措施下沉。③偏差的纠正。该沉井体积大,下沉深,易出现不均匀沉降,产生平面偏差。纠正施工措施:偏除土纠偏法,不均衡加压法,增加偏土压纠偏法。总之,在这么恶劣的环境条件下,施工超大超深的沉井仍是困难的,国内尚无先例。

2)钢围堰加桩基础方案:设计采用84D250钻孔灌注桩基础,桩长121m,围堰采用双壁钢围堰(圆端形)顺水流向长10415m,宽42m,高6618m,堰内不封底,回填砂砾至-2015m,桩基承受垂

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湖　南　交　通　科　技29卷

4)不需要导向船系统,使水域占用减小。5)大量地减少施工准备工作,施工周期将大大

的长度,但是抗船舶撞击能力、抗风稳定性差,不适用于苏通大桥特殊的建设条件。倒Y形与A形塔在

结构上是最合理的造型,给人以稳定和强有力的感觉,主要用于比较宽阔的水面并且主梁由于通航净空的要求距水面较高时,这正是苏通大桥的特点。从美学的角度分析,倒Y形较A形更优美动人、灵活多变。塔形与中文的“人”字相同,具有一定的人文意义。经过分析比较,推荐采用倒Y形塔柱外形方案。31213　索塔横梁的取舍

索塔横梁的取舍,建议保留下横梁。理由是:①结构方面,减少了塔肢自由长度,增加了主梁的垂直荷载支承点,减少了塔柱及拉索的受力。②施工方面。0号块在下横梁上固结,作为上部结构悬拼零点,安全、可靠而且经济;有下横梁,无索区钢梁安装托架施工更简单。③美学方面,不影响塔肢的整体外形,反而给人一种稳定可靠的感觉。313　施工方案塔高30118m的倒Y形钢筋混凝土塔施工,需要克服高空作业难度,主要是300m高起重设备,混凝土运输设备。目前国内尚无300m高能吊重10t的塔吊,需要专门研制生产,湘潭江麓机械厂正在为润杨大桥研制270m高塔吊,经改进后,可用于苏通大桥。混凝土输送泵垂直运输300m也是有困难的,需要在设备的选型、混凝土的配比方面作专门的研究。其次,塔柱施工爬模及横梁支架,斜塔柱支撑系统的确定、环向预应力施工等较我国以往施工的斜拉桥难度大得多。但有了铜陵长江大桥、南京长江二桥等特大桥的施工经验加以改进后,应用于苏通大桥塔柱的施工是完全可行的。

参考文献:

[1]杨文渊1桥梁施工工程师手册(一)[M]1北京:人民交通出版社,

19981

缩短。更适合在全桥主、边墩推广应用。

6)钢套箱不一定要在桥位附近加工,可以更大范围地选择加工厂商。

3　斜拉桥塔柱的施工方案

311　方案的提出

总体设计中,提出了混凝土塔、钢塔、钢2混塔三种结构形式,塔的外形提出了倒Y形塔。钻石形塔和A形塔三种方案。

索塔横梁有设和不设两种选择,要求应征单位对300m高塔柱的选择,除了必须满足结构设计方面的需要外,还得针对不同的结构形式,进行施工方案综合比较,以及每种施工方法的具体措施。312　方案的比较和论证31211　结构型式的比较钢结构塔柱建造与防腐维护成本高,施工宜整节制造以保证加工质量,因此,需要高空大型起吊设备来进行安装施工,起吊设备高300m,吊重60t,吊幅22m,价格将比较昂贵,因而,该方案不可取。钢2混结构尽管简化了锚固部分的施工,但锚固部分仍需配置预应力,锚箱吊装设备困难的问题依然存在。其次钢2混结构结合处预应力变化复杂,给设计施工带来了一定的难度;预应力钢筋混凝土结构方案,主要是拉索套筒安装、预应力施工难度,这个难题我公司在南京二桥的施工中得到了很好的解决。因此,三种方案比较,塔柱推荐选用钢筋混凝土加环向预应力结构。31212　塔柱外形设计的比较

钻石型桥塔下塔柱横桥向两肢距离相对来说是最短的,因此可节省基础设计工程量,减少基础横桥向

(上接第16页)

在相关工程中得到更为广泛的应用。

参考文献:

[1]煤行管字[2000]第81号,建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱

　　从表2可以看出,沉降速率已小于3mm/月,趋于稳定,可以进行下道施工工序。

4　结语

目前解决采空区路基处理问题在很多工程(包括南水北调工程)中都已成为需待解决的关键技术问题,通过本次施工取得令人满意的效果,可看出采用灌浆法处理采空区路基不失为一种较好的选择方案,望能

留设与压煤开采规程[S].

[2]刘逸华,刘中奇1高速公路采空区治理范围与治理方案的确定

[J]1湖南交通科技,2001,(3):10～111

[3]河海大学,江苏宁沪高速公路股份有限公司1交通土建软土地基

工程手册[M]1北京:人民交通出版社,20011

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