馬尾大橋跨江段施工方案應用研究

林 濤

(福州市城鄉建設發展總公司 福建福州 350001)

1 工程概況

馬尾大橋位于福州市南臺島東端北側，橫跨閩江，是連接福州市馬尾區與倉山區城門鎮的重要交通樞紐，同時也是南臺島向寧德、浙江方向輻射的重要通道，圖1和圖2分別為大橋橋位衛星圖和效果圖。

圖1 馬尾大橋橋位衛星圖

圖2 馬尾大橋效果圖

馬尾大橋跨江段橋梁結構為多跨空腹式連續箱梁，分主、副橋兩部分，且左右分幅，全長1684m。副橋孔單幅11跨，橋跨組合為71+9×83+71=889m，主橋孔單幅7跨，橋跨組合71+83+123.5+240+123.5+83+71=795m。上部構造箱梁主要由V型結構(分為上下弦、交叉橫隔)和懸臂段、合龍段組成，240m主跨鋼-混結合箱梁。橋面按雙向八車道設計，單幅箱梁橫斷面為單箱雙室結構，寬20.25m，如圖3所示。

圖3 馬尾大橋布置圖

承臺共37個，其中14#、15#墩兩個主墩采用整體式承臺，其余均采用左右幅分離式承臺。主墩采用順橋向變厚度實心墩，高度為17.45m～18.5m，頂部縱向厚度5m，按15∶1放坡，橫向寬12m。承臺為矩形承臺，橫向寬40m，順橋向寬21.4m，高6m。基礎采用群樁結構，順橋向布置4排，橫橋向布置7排，為鉆孔灌注樁基礎，樁徑2.2m。樁頂以下一定范圍內增設永久性鋼護筒，內徑2.4m，壁厚25mm。為提高主墩的抗船撞能力，在主墩墩身底部和承臺周圍設置防撞設施。

連續墩采用分離式承臺，墩身采用順橋向變厚度實心墩，頂部縱向厚度2.6m，按25∶1放坡。主副橋過渡墩墩帽上設置帶有擴大頭的立柱。承臺為矩形承臺，高3.5m，截面尺寸包含11.8m×17m，11.8m×20m，9.8×17m和9.8m×18m四種形式。基礎采用群樁結構，順橋向布置2排，橫橋向布置3排，為鉆孔灌注樁基礎，樁徑2.2m。樁頂以下一定范圍內增設永久性鋼護筒，內徑2.4m，壁厚20mm。

2 現場施工條件

2.1 水文條件

該河段處于徑流和潮流的過渡段，既受徑流的作用，又受潮流的影響。該橋為市政橋梁，橋址處最高潮位+6.62m，最低潮位0m，主河槽水深約13m(平潮)，副河槽水深約5m～6m(平潮)。橋址處潮型為規則半日潮，近幾年水口電站大壩建成后，非汛期南北港高低潮位均受潮流控制，平均潮差增大，平均高潮位+4.66m，平均低潮位+0.94m，平均潮差3.72m，最大潮差5.06m，最小潮差1.36m。漲、落潮時最大垂線平均流速分別為177cm/s和146.2cm/s。洪水期流速較大，施工時應加強巡視，及時采取防范措施，避免漂浮物及失控船舶撞上橋墩。

根據水文分析報告，在北港共布設37條河道斷面，按伯努利能量方程推求水面線，得到馬尾大橋橋址處設計水位，如表1所示。

表1 馬尾大橋設計洪水位

2.2 地質條件

馬尾大橋跨江段橋位所在區域總的地勢是東北高、西南低，呈階梯狀下降；中部沿海低山、丘陵，東部為臺灣海峽。根據場地地震安全評價報告，場地 50 年超越概率10%，100年10%，3%的基巖水平峰值加速度分別為77、104、160gal。據場地 50 年超越概率10%的地震動峰值加速度復核結果，場地處在的0.10g區內，工程場地地震基本烈度為Ⅶ度。主橋抗震設防類別為A類，抗震設防措施等級為8度。橋梁抗震設防標準為E1概率取100年10%，E2概率取100年3%。

3 施工技術方案

3.1 鋼棧橋

鋼棧橋建于橋軸線下游，距橋梁邊線約2m,在北港河道處斷開，全長1223+198=1421m。為了滿足橋梁施工需要，在每個墩位處兩側設置支棧橋，結構形式同主棧橋。

棧橋及支棧橋橋面寬度8m，標準跨度9m。橋面板為20cm厚鋼筋混凝土板，縱向橫梁采用2HM600×300型鋼，縱梁為4組321型貝雷片。基礎采用Φ800×10鋼管樁，每排3根。鋼管樁橫向則根據不同水深條件設置1～2層平、斜聯。

鋼棧橋及支棧橋搭設采用“吊魚法”施工，配備80t履帶吊、90型液壓振動錘、20t/12m平板拖車、25t汽車吊為主要施工設備。

鋼棧橋及支棧橋在全橋主體工程施工完成后實施拆除。拆除時配備100t履帶吊，配120型液壓振動錘、20t/12m平板拖車、25t汽車吊為主要施工設備。

3.2 基礎工程

馬尾大橋跨江段樁基礎分為端承樁和摩擦樁兩類，端承樁樁底進入微風化巖層不小于3倍樁基直徑。樁基樁徑分別為2.2m樁236根，1.8m樁26根，合計262根，其中摩擦樁48根，端承樁214根。樁基護筒由永久鋼護筒和施工鋼護筒構成，樁身段鋼護筒設計為永久鋼護筒。

水中主橋、副橋基礎，即1#～16#墩采用雙壁鋼圍堰施工，雙壁鋼圍堰結構包括壁體、鋼管支撐、下放系統、定位系統、封底混凝土等。施工工藝流程為：搭設鉆孔平臺→下鋼護筒→鉆孔→成樁→拆除鉆孔平臺→安裝有底雙壁鋼圍堰→鋼圍堰注水下沉就位→吸泥封底→抽水→施工承臺。

淺灘及岸上基礎采用鋼板樁圍堰施工。施工工藝流程為：鋼板樁進場及組拼→鎖口鋼板樁吊運→鎖口鋼板樁插打→鋼板樁合攏→安裝圍檁及內支撐→鋼板樁圍堰內開挖→封底混凝土施工→割除鋼護筒→施工承臺。

3.3 墩身工程

馬尾大橋跨江段共有34個橋墩，均為實心墩，14#、15#主墩采用順橋向變厚度實心墩。墩身采用翻模法+腳手架分節段現澆施工工藝，在墩身四周搭設雙排腳手管腳手架，在腳手架旁放置登籠梯作為施工通道。標準模板節段高2.25m，非標準節段高0.35m～2.0m。施工時依次施工同一個墩號的左、右幅，再周轉用于下一墩號的左、右幅墩身。同一種墩身尺寸模板可以相互周轉，局部增設調節段。不同尺寸的墩身模板另配。由于墩身尺寸樣式較多，故模板周轉利用率較差。

施工工藝流程為：墩身鋼筋及塔吊埋件預埋→承臺混凝土澆筑、塔吊安裝→勁性骨架、冷卻水管、腳手架、爬梯安裝→墩身鋼筋接長→模板施工→混凝土澆筑及養護→模板拆除、施工下一節段墩身→循環施工直至墩身施工完成。

3.4 上部結構

上部結構分主、副橋兩聯，兩聯同時施工。跨江段主橋V構及跨中段主要采用支架現澆，主橋中跨及次中跨采用掛籃懸澆，主梁跨中鋼箱梁采用主橋中跨掛籃改造為吊架后施工。為保證在結構懸臂狀態下的穩定性，V構支架待全橋合龍后拆除。主要步驟為：箱梁V型結構現澆→逐段掛籃或支架澆注箱梁V型結構外跨中段混凝土段→鋼混結合段施工→主跨鋼結構整體吊裝合龍和副跨混凝土箱梁跨中合龍。跨江段主橋施工工藝劃分如圖4所示。

圖4 跨江段主橋施工工藝劃分

對于V型結構的墩頂塊，上弦和下弦均采用支架法進行施工，施工時為保證混凝土澆筑質量，水平分塊段進行墩頂塊混凝土澆筑。主墩墩頂塊高度20m，分5次澆筑，V型結構分4次澆筑下弦底腹板、下弦頂板、上弦底腹板、上下弦結合部橫隔墻，施工工藝流程如圖5所示。主橋副墩及副橋施工方案類似，各墩墩頂塊高度10m分3次澆筑，V構分4次澆筑。為減少施工裂縫的發生，在V型橫隔墻兩端設置了100cm寬的濕接縫。

圖5 主墩V型結構施工流程示意圖

對于主橋和副橋的懸臂段、跨中段的施工，為滿足結構物施工內力及線型要求，同時滿足施工進度要求，除14#和15#主墩V型撐段外兩側各36.5m采用掛籃對稱懸澆外[1-2]，其余跨中段均采用支架法對稱現澆，支架現澆的施工流程圖如圖6所示。

圖6 支架法現澆箱梁施工流程示意圖

14#和15#主墩V型撐段外兩側各36.5m掛籃對稱懸臂施工流程如圖7所示。

圖7 掛籃懸澆箱梁施工流程示意圖

馬尾大橋240m主跨開創性地采用鋼-混凝土結合箱梁，主體結構為混凝土箱梁，截面均為三向預應力混凝土變高度單箱雙室直腹板截面[3]；跨中結構為6.5m南臺島側鋼混結合段+90m整體鋼箱梁段+6.5m馬尾區側鋼混結合段，其中鋼混結合段往混凝土箱梁側長3.5m，往鋼箱梁側長3m，因此鋼箱梁理論區段長(至結合面處)為96m。

鋼混結合段及鋼箱梁均采用掛籃配備連續千斤頂與鋼絞線吊裝。吊裝前，對既有掛籃進行改造，拆除其模板系統，保留其承重桁架、錨固系統及行走系統，并安裝連續千斤頂及吊裝系統。

邊跨合龍完成后吊裝鋼混結合段，精確定位后澆筑結合段混凝土，混凝土達到張拉強度后張拉鋼混結合段的預應力并壓漿，完成鋼混結合段體系轉換，最后整體吊裝96m鋼箱梁并精確定位，焊接焊縫完成鋼箱梁合龍，最后完成施工體外索。

4 結論

橋梁的施工是一個龐大復雜的系統性工程，任何階段的施工，都必須依據相應的施工技術制定出切實可行的施工方案，進而根據施工方案來指導現場施工。目前，馬尾大橋的施工正在進行，各項施工均按照技術方案有條不紊地進行，施工實況證明了馬尾大橋的施工方案是正確可行的。

[1] 張慶輝.湛江海灣大橋施工組織和施工方案[J].公路, 2005,5(5).

[2] 蒲黔輝,趙鵬輝.華陽特大橋施工技術和施工組織設計研究[D].四川:西南交通大學, 2013.

[3] 武電坤,楊興,朱玉.馬尾大橋跨江段主橋結構選型與設計[J].中外公路, 2016,36(5)：162-165.