喬長(zhǎng)慶

（中鐵十五局集團(tuán)第二工程有限公司 上海 201714）

1 工程概況

杭州灣地區(qū)環(huán)線(xiàn)并行線(xiàn)G92N寧波段濱海樞紐互通采用變形苜蓿葉形（單環(huán)式）與甬舟高速正交互通，占海域面積約408 707 m2。建成后將成為亞洲最大的海上互通立交樞紐工程。濱海互通由總長(zhǎng)2 390 m的主線(xiàn)高架橋和A～H共計(jì)8條匝道橋構(gòu)成，均位于海中，其中主線(xiàn)下穿A、D、G、F匝道，上跨金塘跨海大橋（甬舟高速），形成上中下三層復(fù)雜立交結(jié)構(gòu)。匝道橋基礎(chǔ)采用鉆孔樁＋矩形柱式墩＋系梁，上部結(jié)構(gòu)均為鋼－混凝土組合梁結(jié)構(gòu)形式。本工程地質(zhì)和水文情況復(fù)雜，氣象條件惡劣，工期緊，具有橋梁工程規(guī)模大、建設(shè)條件復(fù)雜、技術(shù)難度大和建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)高的特點(diǎn)［1－3］。

2 海上施工平臺(tái)設(shè)計(jì)思路

本工程海上施工平臺(tái)按照滿(mǎn)足功能需求、動(dòng)態(tài)布置的原則［4－5］，項(xiàng)目部依托公司科技中心專(zhuān)家、項(xiàng)目技術(shù)骨干、外聘專(zhuān)家和技術(shù)咨詢(xún)單位組成科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行科技攻關(guān)。首先進(jìn)行施工的功能需求分析，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)信息，明確施工技術(shù)路線(xiàn)，依據(jù)功能需求確定臨時(shí)設(shè)施，組織物流交通線(xiàn)路，初步實(shí)現(xiàn)與技術(shù)路線(xiàn)相符合的海上橋梁施工平臺(tái)功能需求；然后進(jìn)行施工平臺(tái)規(guī)劃設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足功能要求的前提下，確定海上施工平臺(tái)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)、設(shè)備型號(hào)、作業(yè)平臺(tái)位置等。通過(guò)技術(shù)論證確定設(shè)計(jì)方向，聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，并進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)及受力驗(yàn)算，確保結(jié)構(gòu)可靠。施工階段，在節(jié)約成本及滿(mǎn)足工期的前提下，分階段分區(qū)域進(jìn)行。對(duì)施工平臺(tái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，并根據(jù)施工情況，及時(shí)拆除不需要的棧橋，見(jiàn)圖1。

圖1 海上施工平臺(tái)設(shè)計(jì)思路

3 海上施工總體技術(shù)路線(xiàn)及平臺(tái)分區(qū)

3.1 施工技術(shù)總體路線(xiàn)

特殊的結(jié)構(gòu)和施工條件決定了本工程的施工過(guò)程設(shè)計(jì)需統(tǒng)籌兼?zhèn)?、綜合布設(shè)、平臺(tái)共用、安拆有序［6］。濱?；ネò凑沼蓽\及深、從下到上、分區(qū)域分階段原則組織施工。首先沿設(shè)計(jì)線(xiàn)路搭設(shè)海上施工棧橋，然后依托棧橋搭設(shè)施工作業(yè)平臺(tái)，完成基礎(chǔ)及下部構(gòu)造施工。樁基采用反循環(huán)鉆施工，鋼筋籠在鋼筋加工場(chǎng)制作后運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。承臺(tái)采用托梁套箱法施工，選擇低水位時(shí)間，在鋼護(hù)筒外壁焊接牛腿，搭設(shè)承重梁，吊裝預(yù)制混凝土底模，澆筑預(yù)制底板濕接縫混凝土，拼裝鋼套箱，底板止水后完成鋼筋綁扎、混凝土澆筑施工。墩柱采用大型整體鋼模板，一次澆筑成型。墩柱鋼筋結(jié)構(gòu)較大，吊裝運(yùn)輸變形大，采用初步加工成型＋海上平臺(tái)整形后再吊裝施工的方法。上部構(gòu)造安裝施工時(shí)，互通區(qū)內(nèi)先場(chǎng)外組合，后通過(guò)船舶運(yùn)輸至卸貨碼頭，采用提梁機(jī)、架橋機(jī)架設(shè)，部分區(qū)域無(wú)法使用架橋機(jī)架設(shè)的可依托重型棧橋，履帶吊架梁。

3.2 海上施工平臺(tái)交通物流分析

海上施工物流交通依托海上運(yùn)輸平臺(tái)連接施工作業(yè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)?；炷涟韬驼?、鋼筋加工場(chǎng)、鋼梁加工場(chǎng)、卸貨碼頭、存梁平臺(tái)、提梁站等生產(chǎn)設(shè)施和工點(diǎn)通過(guò)棧橋、車(chē)輛和船舶相互聯(lián)系，共同形成一個(gè)完整的交通物流網(wǎng)絡(luò)，為施工順利進(jìn)行提供基礎(chǔ)物質(zhì)保證。根據(jù)主體結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)，可分為兩個(gè)階段，見(jiàn)圖2。

圖2 各施工階段交通網(wǎng)絡(luò)

在基礎(chǔ)及下部構(gòu)造施工階段，以拌和站、鋼筋加工場(chǎng)為交通中心，岸上人員、機(jī)械設(shè)備、鋼筋加工場(chǎng)的成品鋼筋、拌和站中的混凝土，需沿互通區(qū)支棧橋通向互通區(qū)，依托主線(xiàn)棧橋、匝道棧橋運(yùn)輸至各個(gè)施工作業(yè)平臺(tái)，形成以建筑材料至施工點(diǎn)、施工點(diǎn)位置根據(jù)進(jìn)度情況進(jìn)行調(diào)整的放射型交通樹(shù)狀網(wǎng)絡(luò)。

在上部構(gòu)造施工階段，特別是梁體安裝施工階段，以卸貨碼頭為中心，根據(jù)梁體架設(shè)要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的條件，以梁體運(yùn)輸路線(xiàn)和架設(shè)路線(xiàn)主干的擴(kuò)張型交通流為主。梁體通過(guò)船只運(yùn)輸至卸貨平臺(tái)，然后通過(guò)提梁站、架橋機(jī)架設(shè)至設(shè)計(jì)位置。另一個(gè)路線(xiàn)為通過(guò)卸貨平臺(tái)，依靠現(xiàn)有棧橋，運(yùn)輸至架梁區(qū)，通過(guò)履帶吊吊裝至設(shè)計(jì)位置。

3.3 海上施工平臺(tái)分區(qū)位置

根據(jù)交通物流分析，對(duì)拌和站、鋼筋加工場(chǎng)、卸貨平臺(tái)、提梁站在充分考慮征地、滿(mǎn)足海事部門(mén)要求的前提下，結(jié)合施工技術(shù)難度、成本等因素，首先確定施工棧橋的走向；然后根據(jù)物流情況，初步沿匝道線(xiàn)路方向?qū)⑹┕み\(yùn)輸平臺(tái)線(xiàn)路繪制于施工平面布置圖上；最后根據(jù)每段棧橋的使用功能（是否過(guò)履帶吊、是否過(guò)運(yùn)梁車(chē)、是否用履帶吊吊裝鋼梁），確定具體樁號(hào)。通過(guò)功能需求確定棧橋受力情況進(jìn)而進(jìn)行分段定位。

4 海上平臺(tái)施工設(shè)計(jì)

從施工控制和成本節(jié)約等角度考慮，海上施工平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)，以提高海上施工平臺(tái)材料周轉(zhuǎn)率，達(dá)到快速設(shè)計(jì)、便捷施工、節(jié)約成本的目的［7－8］。

4.1 海上運(yùn)輸平臺(tái)的施工設(shè)計(jì)

濱?；ネㄖ饕ㄟ^(guò)搭設(shè)鋼棧橋作為物流交通干道，用來(lái)連接場(chǎng)站和各個(gè)施工點(diǎn)。棧橋邊線(xiàn)與匝道橋箱梁投影邊線(xiàn)相距2 m，鋼棧橋設(shè)計(jì)寬度為9.0 m，標(biāo)準(zhǔn)跨長(zhǎng)12 m，每3～5跨設(shè)置制動(dòng)墩，設(shè)伸縮縫1 道。根據(jù)施工需要按荷載 100 t、150 t、200 t調(diào)整分配梁、貝雷片間距進(jìn)行斷面布置，見(jiàn)圖3。不同斷面結(jié)合地質(zhì)條件、受力特點(diǎn)確定樁長(zhǎng)。

圖3 海上運(yùn)輸平臺(tái)（棧橋）斷面

4.2 海上作業(yè)平臺(tái)的施工設(shè)計(jì)

海上作業(yè)平臺(tái)為樁基、墩臺(tái)施工提供作業(yè)面。濱?；ネㄔ训雷鳂I(yè)平臺(tái)結(jié)構(gòu)類(lèi)型較多，根據(jù)橋梁設(shè)計(jì)特點(diǎn)，分為單獨(dú)作業(yè)平臺(tái)和作業(yè)平臺(tái)＋支棧橋兩種結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

在施工棧橋空間滿(mǎn)足的情況下，依托施工棧橋連接施工作業(yè)平臺(tái)，部分機(jī)械短時(shí)間可在施工棧橋上進(jìn)行作業(yè)。若達(dá)不到要求，則采用作業(yè)平臺(tái)＋支棧橋類(lèi)型，施工機(jī)械可以在支棧橋上作業(yè)并長(zhǎng)時(shí)間停放，不干擾棧橋交通。平臺(tái)橋面采用 12a型鋼＋10 mm花紋板的組合橋面體系，主體結(jié)構(gòu)為貝雷梁＋鋼管樁結(jié)構(gòu)形式。

4.3 海上卸貨碼頭的施工設(shè)計(jì)

為架設(shè)2.4萬(wàn)t鋼混組合梁設(shè)卸貨平臺(tái)1座，位于甬舟高速以南約355 m處、主線(xiàn)B128～B129墩之間。卸貨碼頭由2個(gè)工作平臺(tái)、1個(gè)存梁平臺(tái)和靠船樁組成，見(jiàn)圖4。U型港池長(zhǎng)約78 m，寬約18 m，兩側(cè)為臨時(shí)卸貨平臺(tái)，采用2臺(tái)100 t跨港池龍門(mén)吊卸貨，兩側(cè)卸貨平臺(tái)上各設(shè)有1條龍門(mén)吊軌道，軌距32 m。

圖4 海上卸貨平臺(tái)（碼頭）布置

臨時(shí)卸貨平臺(tái)采用鋼結(jié)構(gòu)，樁基采用φ800鋼管樁，樁上設(shè)雙榀 40a型鋼作為橫梁，縱梁采用HN650型鋼及 14a分配梁，上鋪10 mm厚花紋鋼板。卸貨平臺(tái)側(cè)面設(shè)鋼管樁輪胎護(hù)舷。卸貨平臺(tái)可兼作橋墩鉆孔平臺(tái)。

4.4 海上提梁站的施工設(shè)計(jì)

在F0～F2和E14～E16墩跨處各設(shè)1處提梁站，提梁站采用跨墩龍門(mén)吊形式，由具有專(zhuān)業(yè)資質(zhì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，型號(hào)為DTJ90×2提梁站。一組提梁站設(shè)置兩個(gè)跨墩龍門(mén)吊機(jī)，全橋共2個(gè)。每組提梁站的龍門(mén)吊機(jī)跨距按24 m考慮，橫橋向跨越棧橋和起始橋跨。龍門(mén)吊機(jī)具體結(jié)構(gòu)及布置見(jiàn)圖5。

圖5 海上提梁站設(shè)計(jì)斷面（單位：m）

5 海上施工平臺(tái)受力驗(yàn)算及分析

整體受力計(jì)算分正常工作階段及非工作階段兩種情況考慮。不同階段考慮兩種荷載組合形式，即標(biāo)準(zhǔn)組合和基本組合［9－10］。荷載組合形式：

標(biāo)準(zhǔn)組合計(jì)算結(jié)果用來(lái)評(píng)價(jià)剛度指標(biāo)，基本組合計(jì)算結(jié)果用來(lái)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度指標(biāo)。在施工過(guò)程中正常工作狀態(tài)主要考慮的荷載有：恒載、履帶吊自重＋吊重、水流力、風(fēng)荷載；在非正常工作狀態(tài)下作業(yè)平臺(tái)上人員及車(chē)輛設(shè)備均需撤離，計(jì)算時(shí)只考慮風(fēng)荷載與水流力作用。

采用有限元軟件進(jìn)行仿真模擬，計(jì)算得出的各構(gòu)件最大軸力、最大彎矩、撓度均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，見(jiàn)圖6。依據(jù)《碼頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》《公路橋涵地基及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》驗(yàn)算鋼管樁基礎(chǔ)嵌固深度、入土深度及整體穩(wěn)定性［11］。

圖6 海上施工平臺(tái)仿真計(jì)算模型

6 海上施工平臺(tái)施工與監(jiān)測(cè)

海上平臺(tái)在施工前，編制專(zhuān)項(xiàng)施工方案并上報(bào)進(jìn)行評(píng)審，同時(shí)利用BIM技術(shù)進(jìn)行濱?；ネㄊ┕み^(guò)程模擬，并邀請(qǐng)專(zhuān)家對(duì)施工模擬過(guò)程進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

鋼棧橋、作業(yè)平臺(tái)采用“釣魚(yú)法”施工，見(jiàn)圖7。施工過(guò)程中，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)棧橋格構(gòu)柱相對(duì)沉降、橋面撓度、裂縫情況，定期檢查鋼管樁的腐蝕情況。如出現(xiàn)裂縫過(guò)大、撓度過(guò)大等異常情況，應(yīng)立即停止使用。棧橋由專(zhuān)人管理，控制人員及車(chē)輛出入［12］。

圖7 海上施工平臺(tái)鳥(niǎo)瞰圖

7 結(jié)束語(yǔ)

（1）本濱?；ネ?xiàng)目受海況、設(shè)計(jì)、海事等影響，異常復(fù)雜，施工難度大，其施工技術(shù)路線(xiàn)的確定，對(duì)施工平臺(tái)設(shè)計(jì)起決定性作用。施工難度和施工條件的限制，決定了其施工技術(shù)路線(xiàn)需要和多方溝通，不斷論證、不斷完善。

（2）按照功能復(fù)合、動(dòng)態(tài)布置原則，嚴(yán)格執(zhí)行施工技術(shù)路線(xiàn)，選定臨時(shí)設(shè)施，以海上物流交通組織為中心進(jìn)行平面布置，通過(guò)不同施工階段的交通物流分析，對(duì)其功能進(jìn)行分區(qū)，根據(jù)受力特點(diǎn)，確定常規(guī)棧橋、重型棧橋具體段落和位置，為濱?；ネㄊ┕ぴO(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。

（3）濱?；ネㄊ┕て脚_(tái)設(shè)計(jì)涉及船舶碼頭、起重設(shè)備和海洋環(huán)境保護(hù)等專(zhuān)業(yè)性較強(qiáng)的知識(shí)。通過(guò)團(tuán)隊(duì)科研攻關(guān)，確保了其功能的實(shí)用性、設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)性、結(jié)構(gòu)的可靠性。

（4）本工程結(jié)合不同施工階段的平臺(tái)功能需求，對(duì)海上施工平臺(tái)進(jìn)行系統(tǒng)化、模塊化設(shè)計(jì)，提高了材料的周轉(zhuǎn)率和施工速度，確保了杭甬復(fù)線(xiàn)高速濱?；ネǔ笠?guī)模施工平臺(tái)順利施工。