马尾大桥跨江段施工方案应用研究

林 涛

(福州市城乡建设发展总公司 福建福州 350001)

1 工程概况

马尾大桥位于福州市南台岛东端北侧，横跨闽江，是连接福州市马尾区与仓山区城门镇的重要交通枢纽，同时也是南台岛向宁德、浙江方向辐射的重要通道，图1和图2分别为大桥桥位卫星图和效果图。

图1 马尾大桥桥位卫星图

图2 马尾大桥效果图

马尾大桥跨江段桥梁结构为多跨空腹式连续箱梁，分主、副桥两部分，且左右分幅，全长1684m。副桥孔单幅11跨，桥跨组合为71+9×83+71=889m，主桥孔单幅7跨，桥跨组合71+83+123.5+240+123.5+83+71=795m。上部构造箱梁主要由V型结构(分为上下弦、交叉横隔)和悬臂段、合龙段组成，240m主跨钢-混结合箱梁。桥面按双向八车道设计，单幅箱梁横断面为单箱双室结构，宽20.25m，如图3所示。

图3 马尾大桥布置图

承台共37个，其中14#、15#墩两个主墩采用整体式承台，其余均采用左右幅分离式承台。主墩采用顺桥向变厚度实心墩，高度为17.45m～18.5m，顶部纵向厚度5m，按15∶1放坡，横向宽12m。承台为矩形承台，横向宽40m，顺桥向宽21.4m，高6m。基础采用群桩结构，顺桥向布置4排，横桥向布置7排，为钻孔灌注桩基础，桩径2.2m。桩顶以下一定范围内增设永久性钢护筒，内径2.4m，壁厚25mm。为提高主墩的抗船撞能力，在主墩墩身底部和承台周围设置防撞设施。

连续墩采用分离式承台，墩身采用顺桥向变厚度实心墩，顶部纵向厚度2.6m，按25∶1放坡。主副桥过渡墩墩帽上设置带有扩大头的立柱。承台为矩形承台，高3.5m，截面尺寸包含11.8m×17m，11.8m×20m，9.8×17m和9.8m×18m四种形式。基础采用群桩结构，顺桥向布置2排，横桥向布置3排，为钻孔灌注桩基础，桩径2.2m。桩顶以下一定范围内增设永久性钢护筒，内径2.4m，壁厚20mm。

2 现场施工条件

2.1 水文条件

该河段处于径流和潮流的过渡段，既受径流的作用，又受潮流的影响。该桥为市政桥梁，桥址处最高潮位+6.62m，最低潮位0m，主河槽水深约13m(平潮)，副河槽水深约5m～6m(平潮)。桥址处潮型为规则半日潮，近几年水口电站大坝建成后，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。涨、落潮时最大垂线平均流速分别为177cm/s和146.2cm/s。洪水期流速较大，施工时应加强巡视，及时采取防范措施，避免漂浮物及失控船舶撞上桥墩。

根据水文分析报告，在北港共布设37条河道断面，按伯努利能量方程推求水面线，得到马尾大桥桥址处设计水位，如表1所示。

表1 马尾大桥设计洪水位

2.2 地质条件

马尾大桥跨江段桥位所在区域总的地势是东北高、西南低，呈阶梯状下降；中部沿海低山、丘陵，东部为台湾海峡。根据场地地震安全评价报告，场地 50 年超越概率10%，100年10%，3%的基岩水平峰值加速度分别为77、104、160gal。据场地 50 年超越概率10%的地震动峰值加速度复核结果，场地处在的0.10g区内，工程场地地震基本烈度为Ⅶ度。主桥抗震设防类别为A类，抗震设防措施等级为8度。桥梁抗震设防标准为E1概率取100年10%，E2概率取100年3%。

3 施工技术方案

3.1 钢栈桥

钢栈桥建于桥轴线下游，距桥梁边线约2m,在北港河道处断开，全长1223+198=1421m。为了满足桥梁施工需要，在每个墩位处两侧设置支栈桥，结构形式同主栈桥。

栈桥及支栈桥桥面宽度8m，标准跨度9m。桥面板为20cm厚钢筋混凝土板，纵向横梁采用2HM600×300型钢，纵梁为4组321型贝雷片。基础采用Φ800×10钢管桩，每排3根。钢管桩横向则根据不同水深条件设置1～2层平、斜联。

钢栈桥及支栈桥搭设采用“吊鱼法”施工，配备80t履带吊、90型液压振动锤、20t/12m平板拖车、25t汽车吊为主要施工设备。

钢栈桥及支栈桥在全桥主体工程施工完成后实施拆除。拆除时配备100t履带吊，配120型液压振动锤、20t/12m平板拖车、25t汽车吊为主要施工设备。

3.2 基础工程

马尾大桥跨江段桩基础分为端承桩和摩擦桩两类，端承桩桩底进入微风化岩层不小于3倍桩基直径。桩基桩径分别为2.2m桩236根，1.8m桩26根，合计262根，其中摩擦桩48根，端承桩214根。桩基护筒由永久钢护筒和施工钢护筒构成，桩身段钢护筒设计为永久钢护筒。

水中主桥、副桥基础，即1#～16#墩采用双壁钢围堰施工，双壁钢围堰结构包括壁体、钢管支撑、下放系统、定位系统、封底混凝土等。施工工艺流程为：搭设钻孔平台→下钢护筒→钻孔→成桩→拆除钻孔平台→安装有底双壁钢围堰→钢围堰注水下沉就位→吸泥封底→抽水→施工承台。

浅滩及岸上基础采用钢板桩围堰施工。施工工艺流程为：钢板桩进场及组拼→锁口钢板桩吊运→锁口钢板桩插打→钢板桩合拢→安装围檩及内支撑→钢板桩围堰内开挖→封底混凝土施工→割除钢护筒→施工承台。

3.3 墩身工程

马尾大桥跨江段共有34个桥墩，均为实心墩，14#、15#主墩采用顺桥向变厚度实心墩。墩身采用翻模法+脚手架分节段现浇施工工艺，在墩身四周搭设双排脚手管脚手架，在脚手架旁放置登笼梯作为施工通道。标准模板节段高2.25m，非标准节段高0.35m～2.0m。施工时依次施工同一个墩号的左、右幅，再周转用于下一墩号的左、右幅墩身。同一种墩身尺寸模板可以相互周转，局部增设调节段。不同尺寸的墩身模板另配。由于墩身尺寸样式较多，故模板周转利用率较差。

施工工艺流程为：墩身钢筋及塔吊埋件预埋→承台混凝土浇筑、塔吊安装→劲性骨架、冷却水管、脚手架、爬梯安装→墩身钢筋接长→模板施工→混凝土浇筑及养护→模板拆除、施工下一节段墩身→循环施工直至墩身施工完成。

3.4 上部结构

上部结构分主、副桥两联，两联同时施工。跨江段主桥V构及跨中段主要采用支架现浇，主桥中跨及次中跨采用挂篮悬浇，主梁跨中钢箱梁采用主桥中跨挂篮改造为吊架后施工。为保证在结构悬臂状态下的稳定性，V构支架待全桥合龙后拆除。主要步骤为：箱梁V型结构现浇→逐段挂篮或支架浇注箱梁V型结构外跨中段混凝土段→钢混结合段施工→主跨钢结构整体吊装合龙和副跨混凝土箱梁跨中合龙。跨江段主桥施工工艺划分如图4所示。

图4 跨江段主桥施工工艺划分

对于V型结构的墩顶块，上弦和下弦均采用支架法进行施工，施工时为保证混凝土浇筑质量，水平分块段进行墩顶块混凝土浇筑。主墩墩顶块高度20m，分5次浇筑，V型结构分4次浇筑下弦底腹板、下弦顶板、上弦底腹板、上下弦结合部横隔墙，施工工艺流程如图5所示。主桥副墩及副桥施工方案类似，各墩墩顶块高度10m分3次浇筑，V构分4次浇筑。为减少施工裂缝的发生，在V型横隔墙两端设置了100cm宽的湿接缝。

图5 主墩V型结构施工流程示意图

对于主桥和副桥的悬臂段、跨中段的施工，为满足结构物施工内力及线型要求，同时满足施工进度要求，除14#和15#主墩V型撑段外两侧各36.5m采用挂篮对称悬浇外[1-2]，其余跨中段均采用支架法对称现浇，支架现浇的施工流程图如图6所示。

图6 支架法现浇箱梁施工流程示意图

14#和15#主墩V型撑段外两侧各36.5m挂篮对称悬臂施工流程如图7所示。

图7 挂篮悬浇箱梁施工流程示意图

马尾大桥240m主跨开创性地采用钢-混凝土结合箱梁，主体结构为混凝土箱梁，截面均为三向预应力混凝土变高度单箱双室直腹板截面[3]；跨中结构为6.5m南台岛侧钢混结合段+90m整体钢箱梁段+6.5m马尾区侧钢混结合段，其中钢混结合段往混凝土箱梁侧长3.5m，往钢箱梁侧长3m，因此钢箱梁理论区段长(至结合面处)为96m。

钢混结合段及钢箱梁均采用挂篮配备连续千斤顶与钢绞线吊装。吊装前，对既有挂篮进行改造，拆除其模板系统，保留其承重桁架、锚固系统及行走系统，并安装连续千斤顶及吊装系统。

边跨合龙完成后吊装钢混结合段，精确定位后浇筑结合段混凝土，混凝土达到张拉强度后张拉钢混结合段的预应力并压浆，完成钢混结合段体系转换，最后整体吊装96m钢箱梁并精确定位，焊接焊缝完成钢箱梁合龙，最后完成施工体外索。

4 结论

桥梁的施工是一个庞大复杂的系统性工程，任何阶段的施工，都必须依据相应的施工技术制定出切实可行的施工方案，进而根据施工方案来指导现场施工。目前，马尾大桥的施工正在进行，各项施工均按照技术方案有条不紊地进行，施工实况证明了马尾大桥的施工方案是正确可行的。

[1] 张庆辉.湛江海湾大桥施工组织和施工方案[J].公路, 2005,5(5).

[2] 蒲黔辉,赵鹏辉.华阳特大桥施工技术和施工组织设计研究[D].四川:西南交通大学, 2013.

[3] 武电坤,杨兴,朱玉.马尾大桥跨江段主桥结构选型与设计[J].中外公路, 2016,36(5)：162-165.