泰州大桥施工安全关键技术

1.3　泰州大桥施工安全关键技术

泰州大桥主桥工程采用主跨2×1080m的“三塔双跨”新型悬索桥结构，由北锚碇、北塔、中塔、南塔、南锚碇五部分组成。本节简要阐述泰州大桥施工技术难点和创新点，以及采用的安全关键技术。

1.3.1　锚碇及引桥施工安全技术

南北锚锭及引桥结构非常相似。其中：北锚碇沉井长和宽分别为67.9m和52m，高度57m，共分11节，入土深度近59m；南锚碇沉井基础长67.9m，宽52m，高41m，共分8节，下沉入土深度42m。南北锚锭底节为钢壳混凝土沉井，其余为混凝土沉井。北锚和北塔之间的北引桥桥跨布置为67.5＋70＋100＋70＋67.5＝375m；引桥上部结构为预应力混凝土连续梁。引桥下部结构采用矩形空心墩身、矩形分离式承台、钻孔灌注桩基础。下面以北锚碇为例进行介绍。

北锚碇基础所处地质条件复杂，锚碇施工过程中沉井下沉存在诸多难点：一是沉井基础的平面尺寸庞大，下沉规模居世界前列；二是沉井位置地质以砂层为主，存在丰富的潜水，易出现涌砂等不利状况；三是沉井重量大，所穿过的地基的承载力相对较小，其下沉过程中的下沉系数较大，施工中难以控制；四是沉井为钢筋混凝土沉井，每次浇筑的混凝土方量巨大，对混凝土浇筑设备及工艺的要求较高，且浇筑过程中不能产生过大的下沉和偏斜。因此，在北锚碇的施工过程中，采取了一系列安全技术和监测措施，对沉井下沉过程进行控制，防止沉井下沉中出现偏斜，并造成地面沉降。

图1－20　泰州大桥北锚锭及引桥施工现场图

1.3.2　南塔施工安全技术

南塔工程塔身为双肢对称排列，设上下横梁，钢筋混凝土结构，塔柱顶标高为＋180m，底高程为＋8.3m。

为加快施工进度并提高混凝土的外观质量，南塔塔柱浇筑施工采用了两套先进的DOKA液压自动爬模系统，共设39个施工节段，每施工节段高4.5m，浇筑强度30m³/h，如图1－21所示。

液压爬模具备自动爬升、操作简便、作业人员少、施工效率高、外观质量好等优点，在不少大中型工程建设项目中得到广泛应用。但液压爬模结构复杂且体积庞大，其安装、调位和脱模以及模板的收分等操作和使用环节的安全风险很大，是施工中安全控制的重点。

经过半年的施工，泰州大桥南塔工程液压爬模顺利完成了全部38次的爬升作业，未发生一起安全事故。液压爬模施工的安全控制措施取得了良好的效果，可供类似工程借鉴。

图1－21　泰州大桥南塔液压爬模施工现场图

1.3.3　中塔沉井水上施工安全技术

沉井是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础。

泰州大桥中塔基础采用了长58m、宽44m、高76m的沉井，是世界上入土最深的水中沉井。该沉井分成上下两段：下为钢沉井，由厂内预制后拖运至现场定位；上为混凝土沉井，由水上接高完成。钢沉井水上定位、着床困难，混凝土沉井水上接高难度大。

泰州大桥钢沉井具有体积大、重量大的特点，所以对其浮运、定位、着床困难相当大，泰州大桥对此设计了一套完整的方案，对钢沉井的浮运、定位、着床，混凝土沉井的水上接高、吸泥下沉，以及船舶防撞进行了有效的安全控制。以中塔防撞为例，由上下游独立防撞墩、桥梁自身加强及在基础外围设置的附着式钢套箱防撞设施和桥区通航管理措施共同形成防撞体系保护大桥。

泰州长江大桥中塔沉井基础施工技术工艺创新及其成功实施，开辟了深水超深巨型沉井施工新途径，其安全控制技术也已经相当成熟，它的施工经验必将为大型桥梁等水下基础工程施工提供有益的借鉴。

图1－22　泰州大桥中塔沉井施工现场图

1.3.4　中塔钢塔施工安全技术

泰州大桥中塔为世界最高的纵向为人字形、横向门式框架型钢结构塔，中塔高192.0m（标高：＋8.0～＋200.0m），交点以上塔柱高120.0m，交点以下塔柱高72.0m。中塔吊装施工过程中主要涉及起重作业、电焊工作业、特高空作业、大型浮吊船舶作业、水上作业、临边作业等；施工过程中用到的主要大型设备有大型浮吊、塔吊、MD　3600塔吊、施工电梯等。施工难度极高，安全风险非常大。

泰州大桥中塔吊装施工具有以下难点：一是中塔高192.0m，为世界最高的人字形钢塔；二是中塔中最轻的D0节段约228t，最重的D5节段约497t，节段重量大；三是工作面为船舶通航、大型船舶浮吊作业、塔吊作业三者相结合，危险程度高。

最初拟采用大节段吊装，但通过风险评估，发现如果采用这种方式，必须使用大型门吊吊装，其设计、制造难度大，现场吊装作业风险很大，而且大节段还需直立运输，运输安全风险也较大。综合考虑后最终采用了纵向分块、小节段吊装方案，并通过采取一系列的安全控制技术，保障了钢塔吊装施工的顺利完成。

图1－23　泰州大桥钢塔吊装现场图

1.3.5　猫道及主缆施工安全技术

猫道是悬索桥上部构造施工最重要的高空工作通道和临时作业场地，平行于主缆线形布置。泰州大桥猫道分左右两条，分别设于左右主缆下方，设计宽度4.0m，全长逾3km。每条猫道下设10根φ54镀锌钢丝承重索，竖向设3根φ22镀锌钢丝扶手索，且每隔6m设置一栏杆立柱。

图1－24　泰州大桥猫道及W形主缆施工现场图

在整个上部施工期间，猫道作为索股牵引、索股调整、主缆紧固、索夹及吊索安装、钢箱梁吊装、主缆缠丝防护等施工的作业平台，其架设与拆除基本上在高空和水上进行作业，难度大，危险程度高，需要有合理、可靠、安全的工艺作保障。泰州大桥猫道架设采用了长江航运史上首次半幅通航技术。

泰州大桥主缆长3117m，主缆成型后为W形，主缆架设长度世界第一。两根主缆总重1.7万t，采用预制平行钢丝索股，每根主缆由169根索股组成，单根索股重约47t。主缆采用预制平行钢丝索股，每根主缆由169根索股组成，每股由91根直径为5.2mm的镀锌高强钢丝组成。

整个主缆施工过程在高空、水上进行，是一项危险性较高的施工作业。主缆施工涉及先导索过江、主缆架设、紧缆施工、索夹及吊索安装、主缆缠丝等众多施工工序，而且，泰州大桥采用主跨2×1080m的“三塔两跨”新型悬索桥结构，中塔采用世界上高度第一的钢塔，这些都大大增加了主缆施工的安全风险。通过采取一系列的安全控制技术，保障了主缆施工的顺利完成。

1.3.6　钢箱梁施工安全技术

泰州大桥主跨两根主缆横向间距为34.8m，加劲梁为扁平钢箱梁结构。全桥共划分136个制造梁段，其中标准梁段128个，特殊梁段8个，每节梁段约250t，全桥钢箱梁总重量有3万多吨。钢箱梁吊装采用小节段吊装方案，通过船舶运输至桥下江面定位，垂直起吊至预定的桥面位置。

泰州大桥钢箱梁吊装因跨度大、水面宽、梁段自重大，工作面又是水中定位、陆上支架、空中猫道三者结合，安全风险很大。钢箱梁吊装采用了国内自主研发的KLD370型全液压跨缆吊机，吊装过程需占用航道，对过往船舶的通航安全造成影响，这些都是吊装安全控制的重点。

泰州大桥采用南北两侧同步对称吊装，通过对泰州大桥所在航段通航环境、船舶交通流组成形式、桥区通航分道及其两侧可通航宽度、运梁船定位作业安全水域范围、钢箱梁吊装作业组织形式，以及吊装工艺、吊装顺序、吊装作业对通航的限制要求和气象条件以及可能存在的安全风险等多个方面综合分析，决定采用“非作业桥跨单向通航，作业桥跨内的吊装作业船舶一侧通航、另一侧禁航”的管制方式。桥塔跨边吊装作业基本不占用通航分道，实施一般性作业警戒维护，海事部门对其警戒维护工作进行监管。遇有特殊情况，申请海巡艇现场临时交通管制，从整体上缩短了吊装作业和交通管制时间，从而基本上实现了钢箱梁水上吊装的“本质安全”。

图1－25　泰州大桥钢箱梁吊装现场图