羅日陽(yáng)

(惠東縣交通工程建設(shè)服務(wù)中心，廣東 惠東 516300)

0 前 言

跨海大橋的質(zhì)量管控是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有能借鑒的工程案例不多，其設(shè)計(jì)、施工、規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)維護(hù)的難度和耗資均較大[1]。跨海大橋由于其地理位置的特殊性，需要常年受到海水侵蝕，對(duì)主體結(jié)構(gòu)的腐蝕較為嚴(yán)重，故在跨海大橋中耐久性這個(gè)指標(biāo)被提到一個(gè)顯著位置，相比傳統(tǒng)橋梁施工項(xiàng)目，不僅需要遵循“安全、適用、耐久、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)”的施工目標(biāo)，更加需要考慮海水侵蝕、臺(tái)風(fēng)激勵(lì)、漂浮物撞擊、輪船通航等一系列挑戰(zhàn)性問(wèn)題[2-4]。故如何總結(jié)現(xiàn)有跨海大橋工程案例先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)、施工工藝、管控措施對(duì)以后跨海精品工程具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。本文以港口濱?？绾４髽?yàn)槔榻B港口濱?？绾４髽蚴┕す芸胤矫娲胧瑢?duì)其它跨海工程施工有一定借鑒意義。

1 港口濱?？绾４髽蚬こ谈艣r

港口濱海跨海大橋及引道工程位于惠東縣港口濱海旅游度假區(qū)，是稔平半島環(huán)島路網(wǎng)的重要組成部分，也是連接港口和沙嘴尾的主通道，路線呈東西走向，西起沙嘴尾接縣道X210交界處，向東跨越海灣，經(jīng)旦家村終點(diǎn)連接X(jué)213線，本工程起點(diǎn)樁號(hào)為K0+000，終點(diǎn)樁號(hào)為K1+316.475，全線主要由跨海大橋及大橋東西引道組成，全線設(shè)跨海大橋1座，橋長(zhǎng)495 m；涵洞1道，長(zhǎng)29.53 m；以及橋東和橋西兩邊引道工程，項(xiàng)目全長(zhǎng)1.316 km。采用雙向四車道一級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，主要技術(shù)指標(biāo)為：設(shè)計(jì)速度：60 km/h；汽車荷載等級(jí)：公路-I級(jí)；設(shè)計(jì)洪水頻率：百年一遇；路基寬度：24 m；橋梁寬度：28 m；地震動(dòng)峰值加速度：0.1 g。港口濱?？绾４髽蜷_(kāi)工日期為2012年5月25日，于2014年10月完成施工，實(shí)際工期為29個(gè)月。港口濱海跨海大橋結(jié)構(gòu)概貌見(jiàn)圖1。

圖1 港口濱海跨海大橋結(jié)構(gòu)概貌圖

2 施工質(zhì)量管控關(guān)鍵性因素

港口濱海跨海大橋施工場(chǎng)地環(huán)境復(fù)雜，需要充分考慮建設(shè)的水文、地質(zhì)、氣候、通航要求、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、耐久性要求等待因素，將港口濱?？绾４髽虼蛟旄哔|(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的大橋需要把控影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵性因素。

2.1 氣象和水文因素

港口濱?？绾４髽蚪ㄔO(shè)地屬于東亞季風(fēng)區(qū)，受季風(fēng)環(huán)流的控制，風(fēng)速多年年平均值為5.0 m/s，風(fēng)速的季節(jié)變化是春季、初夏及秋季風(fēng)速較大，多年月平均風(fēng)速為5.0～5.4 m/s，盛夏及冬季風(fēng)速較小，多年月平均風(fēng)速為4.6～4.8 m/s。無(wú)霜期多于340天。年平均氣溫22.1 ℃，極端最低氣溫0.4 ℃；7月氣溫最高，月平均氣溫28.4 ℃，極端最高氣溫37.5 ℃；年日照2 013.3 h；年平均降雨量1 920 mm，4～9月雨量1 623.5 mm，占全年的85%，10月至次年3月雨量296.5 mm，占全年的15%。沿海海水年平均溫度在22.5 ℃以上。路線所在地區(qū)屬海洋性氣候，潮濕多雨，地表水體主要為海水，水量受潮汐影響。沿海海區(qū)潮汐為不規(guī)則半日潮，每月最高潮位和最低潮位的時(shí)間為農(nóng)歷的初二至初五、十六至十八。一年的最高潮位發(fā)生在每年農(nóng)歷十月至十二月的晚上大潮期，比其他月份的大潮位高出50 cm以上。最高潮位2.89 m，設(shè)計(jì)通航水位2.14 m。潮流方向：東南至西北方向，流速：靠外海為0.50 m/s，近岸為0.90 m/s。地下水主要類型為松散層的孔隙承壓水及基巖裂隙潛水，局部有裂隙泉水以下降泉形式流出地表，含水層主要是砂質(zhì)輕亞黏土，局部有砂、卵石層，地下水位較高，一般在地面下0.8～1.5 m之間，受季節(jié)影響顯著。

根據(jù)勘察期間鉆取地下水和地表水水樣進(jìn)行水質(zhì)分析顯示，場(chǎng)地水對(duì)混凝土結(jié)晶類和結(jié)晶分解復(fù)合類具有強(qiáng)腐蝕性,對(duì)混凝土分解類無(wú)腐蝕性。

2.2 地質(zhì)、底層條件

表1 港口濱?？绾４髽蚬こ痰刭|(zhì)、地層情況

場(chǎng)地內(nèi)巖土種類較多，不均勻，性質(zhì)變化較大，為不均勻地基，地基等級(jí)為二級(jí)，對(duì)地基穩(wěn)定性不利。部分橋墩樁基礎(chǔ)持力層進(jìn)入弱風(fēng)化砂巖層，該層強(qiáng)度低，屬于軟巖，故樁基礎(chǔ)均按摩擦樁設(shè)計(jì)施工。

2.3 通航、防撞等級(jí)

港口濱?？绾４髽蚴瞧胶?、港口海岸線度假村海龜灣旅游開(kāi)發(fā)區(qū)的主要通道，需要滿足眾多類型船舶通航，且通航密度較高，主跨設(shè)計(jì)需要滿足每日通航數(shù)千次。且重量級(jí)通航船舶級(jí)別達(dá)到萬(wàn)噸級(jí)，這些船舶如散貨船、游船、大型游輪等對(duì)樁基沖撞威脅巨大，需要提高設(shè)計(jì)防撞等級(jí)，并且要考慮海中漂浮物對(duì)結(jié)構(gòu)碰撞損傷，需要加大下部構(gòu)造橋墩、橋臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸，提高結(jié)構(gòu)混凝土標(biāo)號(hào)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)配筋，增加鋼筋保護(hù)層厚度，同時(shí)需要考慮較為經(jīng)濟(jì)的防撞方案，避免總投資過(guò)大。

2.4 結(jié)構(gòu)耐久性

港口濱?？绾４髽蚪ㄔO(shè)難度遠(yuǎn)大于普通橋梁，這與跨海大橋修建環(huán)境和建設(shè)長(zhǎng)度要求密切相關(guān)，港口跨海大橋不僅需要克服惡劣的海洋氣候環(huán)境，還需要克服海峽地質(zhì)構(gòu)造多樣化、海水長(zhǎng)期侵蝕、臺(tái)風(fēng)風(fēng)振等多方面因素。港口濱?？绾４髽蛟O(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為100年；設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí)，對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性提出了新的挑戰(zhàn)。

3 施工質(zhì)量管控措施和效果

3.1 全面施工質(zhì)量管理組織機(jī)構(gòu)成立

港口濱?？绾４髽蛟诮ㄔO(shè)全過(guò)程采取了全面質(zhì)量管理措施，從項(xiàng)目研究論證開(kāi)始到建設(shè)運(yùn)營(yíng)階段由港口濱?？绾４髽蚩偛繉?duì)各個(gè)組織機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，統(tǒng)一全方位、全過(guò)程協(xié)調(diào)支配。組織機(jī)構(gòu)如圖2所示。

圖2 全面質(zhì)量管理組織機(jī)構(gòu)框圖

港口濱?？绾４髽蚴┕べ|(zhì)量管控部門(mén)下設(shè)項(xiàng)目副經(jīng)理和總工程師兩個(gè)主要負(fù)責(zé)人，一起成立工程技術(shù)部、質(zhì)安部、材料設(shè)備部、計(jì)劃財(cái)務(wù)部和辦公室等部門(mén)，對(duì)海洋橋梁、鋼平臺(tái)、路基、安全設(shè)施、路面、涵洞作業(yè)隊(duì)進(jìn)行管理和支配。施工質(zhì)量管控組織機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖3。

圖3 施工質(zhì)量管控組織機(jī)構(gòu)框圖

港口濱海跨海大橋施工質(zhì)量監(jiān)理部門(mén)的監(jiān)理模式按一級(jí)監(jiān)理機(jī)構(gòu)設(shè)置，在工地現(xiàn)場(chǎng)設(shè)立總監(jiān)理工程師辦公室，委托某路橋梁工程檢測(cè)有限公司負(fù)責(zé)監(jiān)理的各種抽檢及平行試驗(yàn)，以滿足監(jiān)理工作需要。為了確保本項(xiàng)目的監(jiān)理工作質(zhì)量，選派了一批長(zhǎng)期從事公路監(jiān)理的骨干力量為本項(xiàng)目服務(wù)。擬配總監(jiān)1人、試驗(yàn)檢測(cè)工程師1人、公路工程師1人、橋梁工程師1人、合同管理工程師1人、監(jiān)理員2人、試驗(yàn)員1人。監(jiān)理組織機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖4。

圖4 監(jiān)理組織機(jī)構(gòu)

3.2 主體部分構(gòu)件施工管控措施

臺(tái)背填筑包括橋臺(tái)臺(tái)背回填、錐坡填筑以及鋼筋混凝土圓管涵頂面及兩側(cè)、蓋板涵涵臺(tái)臺(tái)后回填。為了減少結(jié)構(gòu)物處填土不均勻沉降，保證行車的舒適性，本項(xiàng)目港口濱?？绾４髽蚣靶蚺_(tái)被回填均用粗砂分層填筑碾壓，圓管涵及蓋板涵涵臺(tái)被采用透水性砂礫土。壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

1)港口濱?？绾４髽驑蚺_(tái)臺(tái)背填筑。港口濱?？绾４髽驑蚺_(tái)座板臺(tái)采用反開(kāi)挖施工，僅開(kāi)挖出滿足座板承臺(tái)施工基坑。橋梁上、下部施工完畢后進(jìn)行錐坡施工時(shí)，完全清除臺(tái)前預(yù)壓土方。臺(tái)后20 m范圍內(nèi)路基填土采用粗砂分層壓實(shí)，用水密法和插入式振搗棒、夯機(jī)、小型壓路機(jī)進(jìn)行，并嚴(yán)格控制臺(tái)后填土回填速率，確保不發(fā)生樁頂位移的情況。

2)小橋薄壁橋臺(tái)臺(tái)背回填。薄壁橋臺(tái)臺(tái)后填土在上部實(shí)心板澆筑完畢并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行，臺(tái)后20 m范圍內(nèi)路基填土應(yīng)采用粗砂分層、對(duì)稱壓實(shí)，填料施工工藝和大橋相同。

3)鋼筋混凝土圓管涵和蓋板涵回填。蓋板涵臺(tái)后填土待上部構(gòu)造施工完畢，端縫以及錨栓孔內(nèi)填塞的混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后進(jìn)行，并同時(shí)兩端臺(tái)后對(duì)稱分層填土夯實(shí)，每層松浦厚度不大于30 cm，臺(tái)后填料選用透水性較好的砂礫土。

鋼筋混凝土圓管涵涵頂及涵身兩側(cè)在不小于兩倍孔徑范圍內(nèi)的填土需分層對(duì)稱夯實(shí)，壓實(shí)不小于96%。

3.3 耐久性施工管控措施

港口濱?？绾４髽蛘麄€(gè)施工過(guò)程均處于海水腐蝕環(huán)境當(dāng)中，而大橋設(shè)計(jì)年限為100年，需要對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性進(jìn)行綜合考慮，做好防侵蝕措施。海水微量元素中對(duì)混凝土、鋼筋侵蝕主要元素為氯離子，而能有效抵抗氯離子滲透的有效措施為以低水膠比和大摻量礦物摻和料的高性能混凝土為代表有明顯的效果，高強(qiáng)混凝土不僅擁有強(qiáng)度高、固化穩(wěn)定的特性，其摻合料高性能混凝土還能提高混凝土耐久性，因此在海洋環(huán)境建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用，因此大橋水下部分樁基礎(chǔ)盡量采用擁有摻合料高性能混凝土進(jìn)行防侵蝕，同時(shí)增加鋼筋保護(hù)層厚度、嚴(yán)控混凝土開(kāi)裂來(lái)提高水下主體(樁基礎(chǔ)、樁身、引橋承臺(tái)、墩身等)的耐久性結(jié)構(gòu)。同時(shí)對(duì)大橋局部部位可以采取防腐措施，比如涂層保護(hù)、摻加鋼筋阻銹劑、環(huán)氧涂層鋼筋、不銹鋼鋼筋、硅烷浸漬等等措施來(lái)提升結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)階段耐久性。港口濱?？绾４髽虿扇〉哪途眯源胧┲饕幸韵聨c(diǎn)：

1)加大下部構(gòu)造橋墩、橋臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸，提高結(jié)構(gòu)混凝土標(biāo)號(hào)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)配筋，增加鋼筋保護(hù)層厚度。

2)對(duì)橋梁主要上部結(jié)構(gòu)、橋墩蓋梁均采用全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3)根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期及所處的環(huán)境類別和環(huán)境作用等級(jí)，綜合《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》[5]、《公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)規(guī)范》[6]和《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)范》[7]中要求：最低混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35，腐蝕作用等級(jí)為D級(jí)的最大水膠比為0.4，最小膠凝材料用量為340 kg/m3；腐蝕作用等級(jí)為E級(jí)的最大水膠比為0.36，最小膠凝材料用量為360 kg/m3；腐蝕作用等級(jí)為F級(jí)的最大水膠比為0.32，最小膠凝材料用量為380 kg/m3。

4)在港口濱海跨海大橋浸水結(jié)構(gòu)(港口濱海橋墩柱、系梁、樁基，小橋臺(tái)身、承臺(tái)、支撐梁)混凝土中添加鋼筋阻銹劑進(jìn)行防腐，按10 kg/m3阻銹劑添加。

5)所生產(chǎn)的混凝土抗?jié)B系數(shù)不小于7。

6)對(duì)于橋梁欄桿、花窗等采用涂氟漆進(jìn)行防腐處理。

3.4 施工組織管控措施

港口濱?？绾４髽蛟谑┕と^(guò)程是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，施工階段一環(huán)扣一環(huán)，如在主航道橋過(guò)渡墩施工組織控制中從樁基施工、承臺(tái)施工、墩身施工、墩頂主梁安裝等一系列工種、人員、機(jī)械、材料安排是否銜接得體影響整個(gè)項(xiàng)目運(yùn)作效率。而且在施工過(guò)程中還需要克服臺(tái)風(fēng)、航運(yùn)協(xié)調(diào)、生態(tài)環(huán)境評(píng)估等一系列棘手問(wèn)題。總之，港口濱海跨海大橋施工組織始終遵循著基本原則為：保障施工安全和施工質(zhì)量、確保工程進(jìn)度、降低施工成本、最大工種執(zhí)行規(guī)?；a(chǎn)和機(jī)械化作業(yè)，同時(shí)減少海上作業(yè)時(shí)間，制定合理科學(xué)的施工組織流程管控制度，確保責(zé)任到人。

3.5 施工質(zhì)量管控效果

港口濱?？绾４髽蜷_(kāi)工后，全面強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量監(jiān)控，在不同的施工階段采取了有針對(duì)性的不同控制方式保證質(zhì)量，使得整個(gè)施工過(guò)程在有效的監(jiān)控之下進(jìn)行，對(duì)所有分項(xiàng)工程都做了平行檢測(cè)和抽驗(yàn)工作并進(jìn)行了獨(dú)立評(píng)定。施工單位基本上能夠按照施工規(guī)范以及監(jiān)理工程師提出的要求進(jìn)行各分部分項(xiàng)工程的施工，施工質(zhì)量根據(jù)《公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》(JTG F80/1-2004)中的方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)定，均能達(dá)到合格要求。 其中: 橋梁工程97.7分，環(huán)保工程98.3分，交通安全設(shè)施97.5分，建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量評(píng)分97.8分，建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量等級(jí)評(píng)定為合格。經(jīng)業(yè)主委托，檢測(cè)單位分別于2014年9月對(duì)主橋進(jìn)行了荷載試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果顯示，主橋強(qiáng)度、剛度較好，滿足設(shè)計(jì)使用荷載要求，可以交付使用。

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