關于港珠澳大橋海中橋梁工程非通航孔橋中上節墩身施工工藝的探討

摘要：港珠澳大橋海中橋梁工程非通航孔橋墩臺采用預制安裝工藝，分段式墩身的安裝場地位于海上，氣候環境較為惡劣，作業條件相對較差。中上節墩身的吊裝重量大，安裝精度及耐久性要求高，施工難度大，屬于國內罕見的海上分段式墩身安裝施工，是港珠澳大橋橋梁施工中的難點之一。本文結合港珠澳大橋海中橋梁工程的建設實際情況，對中上節墩身安裝施工工藝作初步探討，以達到安全施工的目的，為今后類似項目提供參考。

關鍵詞：港珠澳大橋中上節墩身施工工藝

中圖分類號：U215文獻標識碼： A

1.概述

作為世界級的跨海通道，港珠澳大橋在促進香港、澳門和珠江三角洲西岸地區經濟發展具重要的戰略意義。港珠澳大橋分為海中橋隧主體工程、香港及珠澳口岸工程、粵港澳三地接線工程。其中，海中橋梁工程包括九洲航道橋、江海直達船航道橋、青州航道橋、深水區非通航孔橋、水區非通航孔橋，非通航孔橋五部分。

港珠澳大橋非通航孔橋橋址位于南亞熱帶海洋性季風氣候區，常遭遇強對流天氣帶來的龍卷風、雷擊和短時雷雨大風等災害性天氣影響，橋位處于熱帶氣旋路徑上，登錄和影響橋位的熱帶氣旋十分頻繁，如現場采用澆筑法施工，將導致施工難度大，作業周期長，工程材料、人員運輸和施工進度等容易受到氣候影響的問題。

為適應海洋及氣候壞境的要求，保證工期如期完成，非通航孔橋墩身采用分段式設計，施工采用預制安裝工藝。墩身在預制場預制完成后，運輸到橋位進行海上安裝，墩身間采用干接縫或濕接縫進行連接，整個預制安裝工藝的關鍵在于如何克服海洋環境的影響，滿足安裝精度及耐久性的要求。此外，海上結構受力復雜，構件單件重量大等亦是本工程中上節墩身施工過程需要克服的難點。

本文結合港珠澳大橋海中橋梁工程非通航孔橋的建設實際情況，簡單分析中上節墩身安裝方案海上作業的特點及施工過程中的控制關鍵點，探討施工過程中應該注意的具體問題，以最低限度降低海洋環境對施工的影響，為今后類似項目提供參考。

2.中上節墩身安裝施工方案簡介

港珠澳大橋海中橋梁工程非通航孔橋設計采用預制結構墩臺，墩身采用薄壁空心墩身結構，包括整體墩臺、下節墩臺、中節墩身和上節墩身四種類型，非通航孔橋墩臺節段類型示意詳見圖1-1。

圖 1-1非通航孔橋墩臺節段類型示意圖

中上節墩身安裝施工方案總體步驟為：在非通航孔橋下節墩臺位置施工完畢后，運輸船只運輸中節墩身至安裝現場，浮吊安裝中節墩身。安裝過程主要包括墩身調位、預應力粗鋼筋連接、張拉、壓漿等工序。中節墩身和下節墩身之間，中節墩身和上節墩身之間采用干接縫或濕接縫連接方式連接，并通過連接張拉直徑75mm粗鋼筋等措施使各節段間緊密連接，在進行預應力粗鋼筋第一次張拉及復張拉后，完成預應力粗鋼筋波紋管灌漿并封錨。上節墩身吊裝施工方法與中節墩身基本相同。

3.工程施工關鍵點分析

根據港珠澳大橋海中橋梁工程的施工特點，為較好地克服惡劣海況的影響，在預定時間內安全地完成非通航孔橋的施工任務，應從以下方面控制施工關鍵點：

3.1滿足特殊的海上環境要求。

由于施工場地位于海上，與陸地相比，施工工程中需充分考慮復雜的航運需求、環保要求及航空限高要求。港珠澳大橋所在海域位于習慣航路上，航運船舶進出頻繁，航運狀態相當繁忙。加上部分中小型社會船舶時常不按規定航道航行，在一定程度上也加劇了施工水域通航現狀的復雜性；施工所在及附近海域具有較多的環境敏感區，其中以珠江口中華白海豚國家級自然保護區最為敏感。本工程正處于中華白海豚保護區實驗區及附近水域，需按有關方對白海豚保護提出的諸如瞭望觀察、監視、噪音及水污染監測與控制等要求嚴格執行；橋址位于大嶼山機場及澳門機場航空管制區域，根據民航等相關部門的規定，所使用的船機設備等高度不能超過航空限高，否則將影響正常的航空運輸。

3.2施工時間窗口的選擇

預制墩身安裝施工為水上船舶作業，吊裝重量大，安裝精度要求高，施工過程受水流、波浪和風等因素影響較大，對水文氣象等環境要素條件要求較嚴格，因此需要選定合適的安裝作業窗口。根據吊裝經驗，預制墩臺安裝施工應選擇作業點風速6級風以下，無雨霧天氣，且溫差變化較小的時段內進行。浮吊作業環境條件要求見表1-1。

表1-1 浮吊作業環境條件要求

3.3安裝精度控制

預制墩身的安裝受風-浪-流耦合作用，結構受力復雜，精度控制是中上節墩身施工過程的一個關鍵點，精度控制既要求保證施工誤差累積不能偏離理想施工狀態和最終目標狀態，也要保證克服施工過程中客觀存在的機械性能限制和施工誤差，避免在施工階段反復調整，施工精度難以保證，甚至無法達到。中、上節墩身吊裝采用干接縫或濕接縫連接，墩身重量及吊裝高度都較大，對平面位置和傾斜度的安裝精度要求高，要求傾斜度不大于H/3000，截面中心位置偏差不大于10mm。

為保證安裝精度，施工過程中需嚴格控制各工序，如粗鋼筋對接精度控制，軸向偏位允許值較小，張拉力要求控制準確，壓漿高度大，對真空度要求嚴格。干接縫匹配性要求極高，需嚴格控制剪力鍵的外形尺寸及上下面的對應性，環氧樹脂涂抹時間要求短，且需飽滿均勻。濕接縫的連接混凝土需滿足防收縮、防裂縫、耐久性好、力學性能好等質量要求。

4. 施工保證措施匯總

為了能更好地控制上述施工關鍵點，保證工程質量及工期的要求，施工過程中需采取有效的控制保證措施，匯總如下：

施工保證措施匯總表

關鍵點 保證措施

滿足特殊的海上環境要求 ?與相關部門協商，設置臨時航道，設置浮標指示標志，警示標志等；

?根據相關規定，制定白海豚保護的相關預案；

?采用滿足相關部門要求的的施工器械；

施工時間

窗口的選擇 ?了解氣象預報、天氣變化情況；

?選擇平潮且氣象條件適宜的時段作業；

安裝精度控制 ?采用工廠化施工，保證墩身的預制精度；

?采用完善的水域布置和錨纜定位方案，測量人員指導精確拋錨駐位。

?專門設計吊掛糾偏系統，采用簡單高效的糾偏控制系統進行糾偏控制；

?對于干接縫：墩身預制時采用高精度干接縫上下面匹配鋼模板，確保接縫對接嚴密、平順，且有效控制粗鋼筋預留孔道的偏差值；確保壓漿質量滿足設計要求安裝前，測量對接上下面的結構特征數據，分析是否影響干接縫對接；通過模擬施工，使施工人員熟練掌握環氧樹脂涂抹技巧，并采用專業涂抹工具，確保涂層均勻；

?對于濕接縫：設計預制墩身精確定位系統，輔助墩身安全落位并完成體系轉換，該定位系統具有三向調位功能，能實現墩身精確調整與定位；采用合適的配合比、澆筑工藝及質量控制措施，保證連接混凝土防收縮、防裂縫、耐久性、力學性能等質量要求。

?電腦程序控制專業設備，實現張拉全程數字化可控，提高張拉準確性；

?反復工藝試驗，確定真空壓漿的各項參數，施工中嚴格執行；

?對吊裝操作人員充分交底并提前演練，使之熟練掌握各項操作；

?使用數字傾角儀對墩身垂直度進行實時監控，使用全站儀對墩身平面位置和標高進行高精度測量。

5.小結

隨著工程的不斷推進，港珠澳大橋海中橋梁工程非通航孔橋中上節段墩身吊裝順利，能在比較短的時間內完成規模宏大的施工任務，各項控制指標均達成了預期效果，本文在實際工程滿足進度、質量的基礎上，綜合考慮海況氣候等因素對工程的影響，對非通航孔橋中上節墩身施工工藝的關鍵點及施工保證措施作了初步探究，為今后類似項目提供參考。

參考文獻：

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[6]?趙傳林，徐波，秦觀.港珠澳大橋超大型預制墩臺吊裝工藝探討.中國港灣建設.2013 (06)

作者簡介：陳東興（1987-），男，廣東臺山人，助理工程師，工學學士