1、港珠澳大桥主体工程桥梁主桥施工及方案港珠澳大桥主体工程桥梁主桥施工方案一、工程结构概况1、青州航道桥：采用半漂浮体系双塔整幅钢箱梁斜拉桥，桥跨布置为110+236+458+236+110=1150。青州航道桥主要结构及数量编号部位名称结构形式工程数量（约计）备注1桩基2.5m钢管复合桩+2.2m钻孔桩156根2现浇承台主墩：哑铃形承台，外轮廓尺寸36.5*83.75*6m2个6 个（约 49626立方砼）辅助墩、过渡墩：承台外轮廓尺寸 24*39.5*3m4个3索塔采用H桥塔，上横梁采用钢结构“中国结”造型，塔身 163m塔柱采用渐变倒圆角矩形断面2个（约20719立方砼）4预制墩身（辅 助墩
2、、过渡 墩）墩宽12m 厚5.5m，单节最大吊重约2100t4个5斜拉索采用1940Mpa平行钢丝索，最长 索长约250m,最大索重约 29t14+146加劲梁主梁采用“整幅式钢箱梁”方案， 标准梁段长度为 15m,截面尺寸35.34*17.2*4.5m约65块（约20460 吨）2、江海直达船航道桥：采用独柱型三塔整幅钢箱梁斜拉桥，桥跨布置为129+258+258+129=994m江海直达船航道桥主要结构及数量编号部位名称结构形式工程数量（约计）备注1:桩基2.5m钢管复合桩+2.2m钻孔桩60+26=86 根2现浇承台主墩承台厚9m,平面尺寸横桥向35m,顺桥向26m2个6 个（约 280
3、90立方砼）辅助墩、过渡墩：承台厚 6m平 面尺寸横桥向33m,顺桥向19m4个3索塔采用钢-混组合结构塔身，塔身高 约103m,索塔钢结构部分吊装重 量：主体部分采用大节段整体吊 装，吊重约1750t （未考虑吊具重 量）3个（索塔钢 结构部分总 重量约6500 吨）4预制墩身（辅 助墩、过渡 墩）过渡墩墩高18.8m,墩底厚4.5m, 宽12m采用预制空心墩身，分两 节吊装，吊重分别为500t和2300t4个5斜拉索中央单索面，平仃钢丝斜拉索， 钢丝抗拉强度1940Mpa最长索长 约135m最大索重约20t10+10+106加劲梁主跨和次边跨有索区段采用整箱 形式，边跨无索区段采用分体箱
4、形式，有索区段采用浮吊（索塔 处）和桥面吊机架设，最大吊重 约350t，边跨区段则利用大型浮 吊，采用大节段整体吊装，吊重 约3400t （均未考虑吊具重量）约65块（约24000 吨）3、九洲航道桥：采用双塔整幅正交异性桥面板钢箱梁斜拉桥，桥跨布置为85+127.5+268+127.5+85=693m九州航道桥主要结构及数量编号部位名称结构形式工程数量（约计）备注1桩基2.5m钢管复合桩+2.2m钻孔桩88根2现浇承台主墩承台 36.5*23.5m （横桥向*顺桥向）*5m,2个6 个（约 20525立方砼）辅助墩承台36.5*17 （横桥向*顺 桥向）*4.5m，过渡墩承台18*11（横桥
5、向*顺桥向）*4m4个3索塔采用钢-混组合结构塔身，主塔高 115.2m，塔柱和曲臂自塔底至塔 顶依次为：14m混凝土塔柱、5m 钢-混结合段和96.2m钢塔柱2个（索塔钢 结构部分总 重量约5610 吨）4预制墩身（辅 助墩、过渡 墩）过渡墩墩高18.8m,墩底厚4.5m, 宽12m采用预制空心墩身，分两 节吊装，吊重分别为500t和2300t4个5斜拉索采用直径7mm高强度镀锌平行钢 丝拉索，钢丝标准强度不低于1770Mpa7+76加劲梁主梁采用开口钢箱结合混凝土桥 面板的整幅断面形式，截面咼度4.485m,标准节段长12.5m，钢梁 顶宽12.5m，底宽11.5m约37块（约14614
6、吨）、工程特点港珠澳大桥是中国交通建设史上技术最复杂、环保要求最高、建设要求及标准最高 的工程之一。桥位区水文、地质条件复杂、珠江口航道众多、航行密度大、对航行安全要求高； 工程方案研究中要满足香港及澳门机场航空限高要求（针对本工程的高度限制要求，青 州航道桥小于208米；江海直达船小于158米；九州航道桥小于138米。在施工生产中, 施工船机设备及设施高度均需考虑航空限高要求。）；桥轴线穿越珠江口中华白海豚保护 区，对环保要求高；大桥设计寿命为120年，要同时满足内地、香港、澳门有关技术标 准及法律、法规要求；业主提出的建设目标定位高；项目的特点及定位决定了本项目施 工工作也将是高标准、高难
7、度的。主桥预制构件重量大、体积大、质量要求严格、预制 和安装难度高。三、施工部署和主要施工手段及设备考虑到三座主桥中，以青州航道桥最为复杂、 最为典型，因此本方案以青州航道桥为主。1、 施工部署施工拟划分三个工段进行管理、指挥和调度，具体划分如下：主墩施工工段：主要负责 QZ3 QZ4墩基础、索塔混凝土结构、索塔钢结构及钢箱 梁施工；过渡墩及辅助墩施工工段：负责 QZ1 QZ2 QZ5 QZ6墩基础及墩身施工；陆上工段：专门为主墩、辅助墩和过渡墩所需钢构件、混凝土预制构件、钢筋和模 板等在陆上预加工、堆存、转运提供支持和服务，负责水上施工工段物资供应。在满足施工总体进度的前提下， QZ3 QZ
8、4墩基础优先开工，QZ1 QZ2 QZ5 QZ6 墩钻孔桩待QZ3 QZ43墩桩基施工完毕后陆续开钻。将QZ3 QZ43墩钻孔平台作为水上施工基地，布置供电系统、物资仓库、现场施工 人员办公及生活设施等。索塔墩是本工程施工的重点，从总进度计划上看，索塔施工的各环节始终处于本工 程的关键线路上；从施工难度上看，临时结构的规模巨大，水流、风浪等诸因素较复杂。2、 施工流程及关键设备2.1施工流程本工程索塔、辅助墩、过渡墩施工均采用搭设水上钻孔平台的方法进行基础施工， 基础施工完成后，部分拆除和改造施工平台，分块拼装和下沉钢吊箱围堰，钢吊箱封底 抽水干施工承台、主塔、墩身。主塔施工完成后开始进行钢箱
9、梁安装和挂索，调整桥面 线型。总施工流程如下：打桩船沉设辅助平台钢管桩-起重船配合搭设施工平台及下沉钢护筒（边施工平 台边进行抛填维护）f 完成试桩和钻孔桩施工施工平台改造钢吊箱围堰安装 -浇筑封底混凝土 f抽水f施工承台f主塔（墩身）底段浇筑 f安装爬模系 统一逐段爬升模板浇筑索塔下塔柱（墩身）、安装横梁现浇支架 f 逐段爬升浇筑索塔 中塔柱、横梁施工 f 逐段安装钢锚箱、逐段爬升浇筑索塔上塔柱、搭设零号块钢箱梁 及辅助墩、过渡墩墩顶钢箱梁安装支架 f索塔封顶f安装零号块钢箱梁 f安装桥 面吊机f逐段对称安装钢箱梁和挂索、斜拉索索力调整 f主桥合拢。2.2关键设备打桩船：我局现有技术性能优良
10、的打桩船 10艘，包括具有全回转功能、外海施工抗风浪能力强的天威号打桩船等 45艘可以投入本项目施工。混凝土拌和船：我局现有技术性能优良的各种混凝土拌合船 9艘，混凝土拌合能力为60270mVh,其中高性能、高效率的天砼号（270nVh ）、拌和7号（160mVh ）等23 艘可以投入本项目施工。钻机：采用KP3500型或购置德国产扭矩大于200kn-m、钻深大于130m的顶置式全 液压回转钻机，并配置空压机和泥浆分离器以满足钻孔桩施工需要。投入 20台左右。发电机：根据需要配备一定数量的 400kW和200kW发电机组。起重船：（350t全旋转起重船）（100t全旋转起重船）（3500t全旋
11、转起重船），可满 足安装起重作业需要。龙门吊：投入4台100t高架龙门吊。桅杆吊：投入4台WD7啲桅杆吊。千斤顶：投入200t千斤顶20台左右。塔吊：投入1台H3/36B改进型塔吊作为主塔及挂索施工起重设备；液压爬模：投入4套液压爬模作为主塔施工模板系统；桥面吊机：投入2台3500kN桥面吊机作为钢箱梁安装设备；振动锤：我局现有从荷兰进口的S-280型液压冲击锤可满足钢管组合桩和部分钢管 打入桩的施工3、影响施工作业的自然因素和有效作业天数的估计3.1台风据统计，从19492003年共55年间在广东中部邙阳江惠东）一带沿海地区登陆 的热带气旋有101个（其中达到台风量级的49个），年平均1.8
12、4个，其中13个年份达 3个以上，最多的1999年达6个，正面袭击拟建桥位或对桥位会产生严重影响的台风有 19个。台风来临时，施工船舶须拖至避风锚地避风。考虑船舶来回拖带时间，每次避风 估计耽误时间为10天。假定每年进行3次避风，则台风影响时间为：30天。3.2雾、雷暴本区域以澳门观测站记录的雾日最多，年平均达 19.3天。雾天主要发生在每年的14月，其中以3月为最多，平均7.3天。考虑部分起雾时间发生在夜间，因此雾日影 响时间按15天计算。年平均雷暴日以珠海观测站记录最多，年平均为 61.6天。雷暴天气主要集中出现 在49月，约占全年的8993%, 11月至翌年1月较少出现雷暴天气。考虑雷暴
13、与台 风影响叠加，全年雷暴影响按 40天计算。3.3风对于打桩船和起重设备，考虑风速6级风时停止作业，以珠海站统计为例，年平 均6级（10分钟最大风速10.8米/秒）以上大风日数10.7天，全年影响按11天计算。3.4浪根据九澳站1986年2001年波浪观测资料统计，有效波高大于1m的波出现频率为 4.96%。当浪高超过1m时起重及混凝土拌和船应停止作业。全年浪高1m的总天数为365dX（ 4.96%） =18.104d影响按18天计算。3.5潮流潮流对作业时间的影响主要在钻孔平台搭设和钢吊箱施工阶段， 当潮流流速2m/s时，施工作业难度很大。根据下表，潮流流速均小于 2m/s。可忽略潮流影响
14、。工程区附近测站潮流可能最大流速（m/s）、层次 测站、表0.2H0.4H0.6H0.8H底垂线 平均SW021.581.811.621.521.220.681.41SW071.571.781.851.661.301.141.553.6有效作业天数根据以上分析计算确定有效作业天数估计为:365d-30d-40d-15d-11d-18d = 251d四、桩基施工1、 概述青州航道桥桩基由QZ仁QZ6号墩共计156根直径分别为2.5m的钢管复合桩和2.2m 的钻孔桩组成。其中QZ3和QZ4号墩各38根，桩径为 2.5m钢管复合桩和 2.2m钻孔 桩，桩底标高分别-121m和-114m,桩长分别为(
15、68.3+58.5 ) 口和(57.3+55.5 ) m QZ1 QZ2 QZ3 QZ4号墩各20根，桩径为 2.5m钢管复合桩和 2.2m钻孔桩，桩底标高分 别-100m -100m、-91m -91m,桩长分别为(61.8+38.5 ) m (61.8+38.5 ) m (54.3+37) m (59.3+32)桩基础分两批施工，首先施工 QZ3 QZ4号墩，QZ1 QZ2 QZ5 QZ6号墩桩基础待 以上两墩桩基施工完毕后再陆续开钻。各墩首先进行钢管桩施打以及沉放钢护筒，搭设钻孔平台，进行浅层沼气排放工作(为便于区分，将施工辅助使用的钢管桩称钢管桩，将结构钢管桩称钢护筒，下同) 。2、
16、钻孔平台设计与施工2.1 QZ3、QZ4号墩钻孔平台设计2.1.1设计思路利用钢管桩及钢护筒共同作为钻孔施工钢平台的支撑。 首先沉放钢管桩形成起始平台，然后利用该平台作为钢护筒下沉测量控制以及先期下沉的钢护筒的依托。利用设置 在定位船上的导向架沉放钢护筒，将已经沉放的钢护筒与起始平台连接，步步为营，稳 扎稳打，沉放所有钢护筒，施工剩余的钢管桩，最终形成钢平台。利用钢管桩及钢护筒 共同作为钻孔施工钢平台的支撑，有助于提高平台结构的整体稳定性，对于保证钻孔桩 施工质量和安全是十分有利的。由于主桥离岸线较远，且施工条件复杂，为尽量减少恶劣天气对施工的不利影响， 在QZ3号平台上布设泥浆制备处理设施、
17、发电机组及储油设施、压缩空气供应设施、现 场物资仓库等，将施工人员办公生活设施放置在施工船平台上，将 QZ3号墩及施工船平台共同作为主桥水上施工基地。2.1.2设计条件1水文条件(见下表)：钻孔平台设计水文条件表序号设计参数数值1高潮位3.52m （澳门最高潮位）2低潮位1.24m （澳门最低潮位）3垂线平均流速最大垂线平均水流流速约为 2.2m/s4允许冲刷深度5.0m （抛填维护后的允许冲刷深度）5风速澳门年平均风速分别为 3.6米/秒6最大波冋2.86m平台顶标高=最高潮位+最大波高/2+富余高度=3.52+2.86/2+1=5.95m6m2其它设计参数其他设计参数表序号分项参数取值1平
18、台顶标高钻孔施工平台为+6.0m;两端的辅助平台为+8m；2钢护筒最长护筒67.5m，一次性施沉，重量约 97t，采用S-280型液压冲 击锤，导向架定位导向；3起重设备平台上下游共布置2台WD7（桅杆吊；4钻机荷载施工平台考虑8台KP3500型钻机同时作业，钻机隔孔布置，考虑 冲击系数1.3 ;5平台均载按10KN/m考虑；6船舶荷载两侧各系泊2艘1000t级驳船，靠船力各取 30t，其余船舶靠抛锚 定位作业。2.1.3平台结构型式平台基础采用？1500X16mn钢管桩以及？2500X 25mnffl护筒作为支撑，钢管桩桩顶标高为+6.0m,钢护筒顶标高为+6.0m。上下游平台的上部结构采用
19、贝雷桁架通过牛腿与 钢管桩连接，标高1.0m处用？800x10mn钢管作为下层平联。所有构件之间的连接均 采用焊接方式。QZ4号墩和QZ3号墩形式一样，同时施工。2.2 QZ1、QZ2 QZ5和 QZ6墩钻孔平台设计参数QZ1号墩设计参数：QZ1号墩设计参数表序号分项参数取值1起重设备平台上布置1台WD70桅杆吊2钻机荷载考虑4台KP3500型钻机作业，冲击系数 1.3 ；3船舶荷载系泊1艘1000t级驳船，靠船力取 30t。2.3钻孔平台施工天威号等打桩船进行钢管桩、钢护筒沉放，100t起重船进行上部结构安装2.3.1施工工艺流程打桩船抛锚定位一沉放钢管桩一安装起始平台上、下层平联一定位船、
20、起重船抛锚 定位f沉放钢护筒f定位船、起重船移位f连接钢护筒与起始平台f沉放其余钢护筒同 时焊接护筒之间的平联一沉放其余钢管桩-安装桅杆吊一平台面板安装一钢平台施工完毕2.3.2钢管桩制作、运输钢管桩在专业钢结构加工厂制作好后，驳船运输至施工现场。233钢管桩沉放钢管桩沉放分两个部分进行，首先沉放起始平台的钢管桩，其余部分钢管桩待钢护 筒沉放完毕后再行施打。钢管桩沉放前根据桩位图计算每一根桩中心平面坐标，直桩直接确定其桩中心坐 标，斜桩通过确定一个断面标高后，再计算该标高处钢管桩的中心坐标，同时确定好沉 桩顺序，防止先施打的桩妨碍后续的桩施工。利用打桩船上配置的打桩定位仪测量定位 沉桩。沉桩施
21、工要点及注意事项：1打桩船利用船载GPS定位测量系统测量进行初步定位，启动调平系统调平船体, 然后通过调整锚定系统，将打桩船精确定位在桩位上；2为确保沉桩质量，钢管桩沉入施工应选择在天气情况较好期间进行；3钢管桩平面位置偏差应不大于土 15cm垂直度应控制在i/ioo以内；4应尽量使船体与水流方向一致，以提高钢管桩的定位精度；5沉放钢管桩时应防止船体挤靠已沉钢管桩，并防止锚缆挂靠钢管桩；6已沉放好的桩应按设计要求及时连接，尽量缩短单桩抗流时间。2.4起始平台搭设钢管桩整根沉放，经平联后形成钢护筒沉放初始平台。初始平台形式见下图。2.5钢护筒沉放2.5.1钢护筒结构钢护筒直径为2.5m,采用厚2
22、5mm勺钢板卷制拼焊而成。最长护筒底标-62.5m，顶 标高+6.0m,全长68.5m。单根钢护筒重约97t。为了保证钢护筒的沉放精度，所以采用整根吊装并沉放的方法施工。2.5.2护筒制作及运输1材料钢护筒材质为Q235A手工焊焊条采用J422焊条，埋弧自动焊焊丝采用 H08A焊 剂采用HJ431。钢材和焊接材料均应有质保证书和出厂材质证明；2护筒制作、运输方案钢护筒由有资质的专业钢结构加工厂制作。首先在车间内制成 10m长的标准节段，用拖车运至加工厂江边码头，进行接长，然后用 100t浮吊装船运至施工现场。3划线、号料和切割a、 划线和号料应根据工艺要求预留制作和电焊收缩的余量、以及切割、开
23、坡口等 加工余量；b、 号料前应验明材料规格，钢材型号。合理排料，提高材料利用率；c、 气割前应将钢材切割区域表面的铁锈，污物等清除干净，气割后应清除熔渣和 飞溅物；d、 号料时划出检查线及中心线、弯曲线，并注明接头处的字母及焊缝代号等。4矫正a、 在环境温度低于-5C时不能进行冷矫正和冷弯曲；b、 矫正时的加热温度控制在 700800C，矫正后必须缓慢冷却；c、 矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤。戈懺痕深度不得大于 0.5 mm。5钢板边缘加工a、 钢板边缘加工的切削量不应小于 2 mm；b、 采用数控切割机进行下料、开坡口，边缘加工允许偏差直线度为 1/3000且不大 于2mmc、
24、 对接接头安装错边量允许偏差为 t/10，且不大于3mm对接接头间隙允许偏差 为土 1mmd、 焊缝坡口的尺寸应按工艺要求进行，坡口角度允许偏差为土 5，留根允许偏差 为土 1mm间隙允许偏差为土 1mm6卷板工艺a、 卷板前应熟悉图纸、工艺、精度、材料性能等技术要求；b、 检查钢板的外形尺寸，坡口的形式与尺度，装配及焊接收缩余量和样板的正确 性，以及检查划制的板料中心线、检验线的正确性等；c、 对中：将四面开好坡口的板料置于卷板机上滚弯时，为了防止歪扭，应将板料 对中，使板料的纵向中心线与轴轮线保持严格的平行，并用挡板挡紧；d、 板料位置对中后，一般采用多次进给法滚弯调节上轮（在三轮卷板机上
25、）使板 料发生初步的弯曲，然后来回滚动而弯曲。当板料移至边缘时，检查所划的检验线的位 置是否正确，然后逐步压下上滚轮并来回滚动，使板料的曲率半径逐渐减小，达到规定 的要求。；e、 在卷板时，由于钢板的回弹，卷圆时必须施加一定的过卷量，在达到所需的过 卷量后，还应来回多卷几次；f、 卷弯进程中，应不断用样板检验弯板两端的半径。7单件组装a、 单件组装前应对部件的尺寸检查合格；连接接触面和沿焊缝边缘每边 3050 mm 范围内的铁锈、毛刺、污垢等应清除干净；b、 钢护筒壳板纵向接逢的装配采用在筒身的纵向接逢的两边对应处分别焊上几对 角钢，用螺栓调节；c、 纵向板边错位的装配：采用在筒身纵向接逢的一
26、边焊上厂形铁扣紧调控另一边， 直径对齐。纵缝调平见下图。纵缝调平示意图 单向推撑器示意图d、 局部椭圆度装配在钢护筒内壁径向布置一组或多组单向推撑器，具体位置视钢护筒局部椭圆度而 定，采用调节螺栓控制钢护筒的椭圆度。单向推撑器见上图。e、 各吊装段均应在旋转胎架上安装，定位焊接前，应按图纸及工艺要求检查焊件 的几何尺寸、坡口尺寸、根部间隙、焊接部位的清理情况等，如不符合要求，不得进行定位焊。定位焊不得有裂缝、夹渣、焊瘤、焊偏、弧坑未填满等缺陷。如遇定位焊开裂, 必须查明原因，清除开裂焊缝，并在保证构件尺寸的条件下作补充定位焊。f、 定位焊所用焊条的型号应与正式焊接所用的型号相同，焊接高度不超过
27、设计焊接高度的2/3，长度以40mn为宜，间隔不大于400mm并应由具有焊接合格证的工人操 作。8装配a、将各拼装好的钢板钢护筒吊至总装胎架上进行总装。总装胎架采用滚轮式，各 钢护筒件可在上面转动，每个胎架设四个轮子为一组。小合拢时可用二组胎架进行，当 大合拢时要有三组进行。钢护筒节段总装配见下图。I A 400滚轮ir 1-=iF滚轮支架弋以1壬11厂-11组合底盘钢护筒节段总装配图b、用“马”板在钢护筒内进行定位先用“马”板12块沿大接逢圆周相互间隔30进行马板定位。“马”板的尺度采用 厚30 mm长600 mm宽250 mm “马”板采用双面角焊缝焊在钢护筒内侧。然后进行 定位焊，最后进
28、行环缝的焊接工作。每个钢护筒的纵向接逢线应相互错开，间距不小于 1100 mm钢护筒环缝定位见下图。环缝“马”板定位示意图9焊接工艺a、 钢板在焊接时，不仅要考虑外界的温度，而且还应考虑焊件的厚度。b、 在施焊前焊条应按要求进行烘焙。焊丝应除净锈蚀和油污。c、 焊工必须持有合格证后方可施焊，合格证中应注明焊工的技术水平及所能担任 的焊接工作，如停焊时间超过半年以上应重新考核。d、 施焊前焊工应复查组装质量和焊缝坡口区两侧的清理情况，如不符合要求，应 清理合格后方可施焊。施焊完后应清除熔渣及金属飞溅物。e、 多层焊接应连续施焊，其中每一层焊道焊完后应及时清理焊渣，如发现有影响 焊接质量的缺陷，必
29、须清除后再焊。f、 严禁在焊缝区以外的母才上打火引弧。g、 纵向对接焊缝应在焊件的两端临时配置引弧板和熄弧板，其材质、板厚及坡口 型式与焊件相同，当施焊完成后用气割切除并修磨平整，不得用锤击落。h、 焊接完毕后，用机械方法或火焰方法进行校正。i、 钢护筒上口与端头处接口，以及部分厚板采用 V型坡口。j、 钢护筒环缝焊接将已卷成型的钢护筒吊放在特制的环缝焊接台架上，见下图。钢护筒环缝焊接胎架示意图对于V型焊接坡口外部焊缝时，将焊接平台调节到顶部，自动焊机放在焊接平台上， 使焊丝对准钢护筒的中心线上，焊机不动钢护筒旋转，即可进行焊接。当焊接 V型坡口内部电焊时，先炭刨清根出白，然后将胎架旋转 90
30、度，并将焊机平台移至下方伸进钢护筒内，焊机不动，由钢护筒旋转，然后进行内环缝焊接。k、护筒纵缝焊接将护筒的纵缝方向与焊接平台吊臂方向相一致，使钢护筒不转，由自动焊机行走， 完成外部纵向焊缝。在焊接内部清根后的纵缝时，同样将焊接平台架移至下方，伸进钢 护筒，由焊机自动行走，完成内部纵向焊缝。10钢护筒加工允许偏差a、 板厚18mn钢护筒体卷圆后，应用样板进行检查，在任何 20圆弧内，钢护筒的 局部允许偏差为板厚的10%最大偏差不得超过厚度的12%b、 钢护筒直径允许偏差如下：OD (max.)- OD (min.) 0.3% of D nomOD (max.)- OD (mi n.) 20 mmOD =任意位置处的外直
