浙交建设公司:鱼山大桥施工技术成为多个世界第一
日期:2021-12-21

“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”。鱼山大桥的建成,加快了宁波舟山港主通道项目的建设进

2018年12月31日,连接浙江舟山岱山岛与鱼山岛的唯一陆上通道——鱼山大桥建成通车,创造了同等规模跨海大桥快速施工新记录。大桥的建成为舟山绿色石化基地提供重要的交通保障。

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鱼山大桥是宁波舟山港主通道的支线工程,全长8.2公里,由浙江交通集团投资、设计、施工和管理。针对鱼山大桥工期紧的特殊需求,集团采用基于新一代桥梁工业化理念的快速施工技术,在保证质量安全的前提下,27个月完成建设任务,相比常规技术工期缩短23个月,创造了中国交通基础设施建设的新记录。

设计先行,上下结构同施工。鱼山大桥所处海域缺乏遮蔽,岛礁分布散乱,大桥设计基准风速每秒近44.4米,最大潮流速度达每秒3.7米,潮差达6.9米,且桥址区岩性复杂,基岩最大埋深在140米以上……面临如此复杂的建设环境,主通道指挥部从设计阶段开始,就转变理念,尽可能采用标准化设计方案,以设计先行,应对建设挑战。

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计熟事定,行必有功。为解决传统群桩基础施工时间长、承台浇筑质量和耐久性不易保证、波流力和冲刷作用强等问题,鱼山大桥项目非通航孔桥下部结构采用单桩独柱钢管复合桩设计方案。在鱼山大桥项目的钢管复合单桩中,基础最大桩径达5米,最大桩长达148米,采用有钢管段和无钢管段的两段式构造。有钢管段的桩径长度及钢管壁厚由地质条件、结构受力、沉桩能力、施工期承载等综合因素来确定,而无钢管段桩径主要取决于单桩竖向承载力要求。采用超大直径单桩按无承台设计后,相比群桩基础施工工期缩短40%,波流力减少80%,冲刷深度减少了20%以上,工期明显缩短,造价显著降低。

此外,鱼山大桥项目上部结构通航孔桥的设计采用混凝土与钢混合箱梁的连续刚构,260米的主跨跨中段采用89米钢箱梁,并采用整体运输方式进行吊装;非通航孔桥梁则根据水深、地质和墩高等条件,在浅水区采用50米节段预制架桥机逐跨拼装混凝土连续箱梁,深水区采用70米节段预制悬臂拼装混凝土连续箱梁。上部结构的节段梁预制拼装,全面实现了工厂化生产,并与下部结构施工并行开展,让工序衔接更紧密,在保证建筑构件质量的前提下,降低建造环境对项目施工的影响,加快施工进度。

理念引领,把握有效作业时间。年均台风次数多达6次,年均季风期长达173天,季风强度高达11级……复杂的气候条件不仅增加了鱼山大桥施工技术难度,也压缩了项目施工作业时间。鱼山大桥因位处浙江省沿海高风速带,台风、季风高发,如何在有效时间内高质量完成项目建设,鱼山大桥建造者给出了答案。在综合考虑结构性能、施工能力、经济合理性及美学效果后,鱼山大桥建设者践行桥梁工业化建造理念,以减少海上作业工序、海上作业时间及海上作业人员的“三减少”为原则,采用快速施工技术,实现了恶劣复杂海洋环境下高品质快速建设的目标。海上作业条件恶劣,那就改变海上作业环境。鱼山大桥为实现快速建造目标,3个月内采用标准化设计、模块化施工工艺,修建了7.8公里栈桥,将海上作业改为陆地作业,为外海作业提供了便捷、安全、舒适的陆运施工通道,提高了作业效率。

在改善施工环境的同时,工艺工法的创新使用更让施工效率大幅度提升。超长超大直径钢管复合桩的应用是鱼山大桥的施工技术难点,因其桩径大、护筒重量大、钢筋笼重量大(最重241吨)、混凝土浇筑方量大,由此带来了单桩定位难、成孔风险高、成桩质量控制难等技术难题。面对这些问题,鱼山大桥项目采用了打桩船整桩打设、沉管式导向装置技术,实现了3厘米内高精度的基础偏位控制。同时,通过先由履带吊单节起吊对接、再转用浮吊整节起吊下放的施工技术,解决了履带吊起重能力不足、浮吊时因摇摆起伏而引起的对接质量、速度和安全等问题,并将连续栈桥作为混凝土运输通道,达到了12小时2000立方米混凝土的输送能力,确保了超大桩基混凝土质量,解决超大方量桩基连续浇筑的混凝土供应问题。经第三方检测,所有桩基的超声波检测结果均为Ⅰ类桩,超长桩的垂直度最大偏差为1/220,达到了设计要求。

不仅如此,鱼山大桥项目在建设过程中采取模块化施工理念,由局部小模块到大模块,达到工厂预制生产与现场施工两不误的效果。快速施工建造理念的实践,不仅实现了鱼山大桥27个月完工和高品质的建设目标,还丰富了跨海桥梁快速建造技术的设计理论和建造方法。在有力地保护海洋环境的同时,为推动舟山绿色石化基地和舟山江海联运服务中心建设、促进舟山群岛新区的经济发展打下了良好的基础。

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创新驱动,技术服务行业建设。“苟日新,日日新,又日新。”技术引领进步,创新驱动发展,这是鱼山大桥项目一以贯之的理念。在项目建设过程中,主通道指挥部结合建设实际,针对建设过程中海洋环境复杂、施工标准要求高、建设工期被压缩等问题与要求,开展了一系列创新科技研究,不仅试用于鱼山大桥项目本身,还为其他跨海大桥建设提供了借鉴。

在非通航孔桩基施工中,建设者利用钢护筒整节沉桩的沉管式导向装置和“T型测量法”等高精度定位技术,满足了超长超大直径钢管复合桩的高精度定位要求,并针对超长连续、超大跨度及超高箱梁节段预制拼装中误差累积导致线形和合龙误差过大的难题,建立了短线法施工全过程精细化、数字化几何控制体系和信息管理平台。在节段预制阶段,将已预制节段的实际几何参数及其误差回测值输入短线法线形监控平台,实现对新浇筑节段匹配预制误差的实时纠正。不仅如此,还开展了包括国家自然科学基金项目《跨海桥梁超大直径复合断面独柱桩墩多灾害性能设计理论研究》《岱山县鱼山大桥工程桥墩局部冲刷与波流力试验研究》等十余个课题的研究工作。通过设计、建造过程中及后续的科学研究,鱼山大桥项目建设者对跨海桥梁的高品质快速建造进行了全面的研究和探索,为类似桥梁的建设提供了崭新的思路,并形成了桥梁结构理论、桥梁设计、施工、监测和维护方面的技术标准和设计指南。

此外,为了提升施工安全、质量和工效,指挥部通过创新竞赛,激发产业工人以“小发明、小创造、小革新、小设计、小建议”为主要内容的“五小”创新,切实提高生产效率和工程品质。在这一过程中,诞生了可移动双层叠合式屋盖养生房、体外索转向器定位胎具、波纹管定位胎具、临时拉杆定位胎具等26项“微创新”,其中10项发明或实用新型专利已被受理。同时,还开展了提高节段梁保护层合格、提高短线匹配法节段梁养护质量等10项QC专题研究,成果发表3项;短线匹配法节段梁预应力管道充气橡胶棒成孔施工工法、基于专用定位胎具的节段梁体外索预埋件定位施工工法等6项工法,已申请省部级工法。

智能精准,展现毫米级控制。精益求精,以专业、专注的态度筑就精品,这是鱼山大桥建设者的匠心。在建设过程中,鱼山大桥节段梁预制安装质量目标是无垫片安装,且合龙误差不超过2厘米,实现节段梁预制安装的“毫米级”控制。为了达到安装精度要求,鱼山大桥项目部通过对影响精度因素的敏感度分析,控制计算误差、预制测量误差、预制模板误差、桥位现场测量误差,并要求施工、监理、监控单位制定对策,将误差降到最低,将工程做到最细。对于节段梁模型参数,项目部根据实测进行模型参数修正,通过对比实验,选择最佳养护房装置,打造恒温恒湿厂房,并对养护喷头形式和布设位置进行了优化。同时,严控3个月存梁时间,减少混凝土徐变对节段梁的影响。在节段梁预制测量过程中,为减少预制厂地基沉降对预制测量产生影响,项目部发明了专用测量构件组合装置,减少测量仪器系统误差,并采用两种测量方法“六点全站仪法”和“四点尺量法”,双法互相复核……科学方法,多方测量,专用装置,多措并举降低测量误差。

不仅如此,鱼山大桥项目还采用了混凝土箱梁短线法节段预制、悬臂拼装和钢箱梁整体吊装的施工工艺。针对长跨度箱梁节段线形控制难题,建立了精细化的施工全过程数字化几何控制体系。同时,积极创建“智慧工地”,利用BIM和互联网技术,建立公路产品信息库,探索在手机或电脑上管控建设工地现代化管理手段,实现了产品的信息化、精准化管理,所有信息均可通过统一的管理平台获取,让桥梁建造与互联网技术有效结合。

“千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金”。鱼山大桥的建成,加快了宁波舟山港主通道项目的建设进度。2021年底舟岱大桥通车后,主通道将与舟山跨海大桥相连,使舟山连岛工程总建设里程达86.68公里。远期还将连接北向大通道,组成世界上最长的连岛高速公路和世界上规模最大的跨海桥梁群,对完善地区综合交通网络、支撑国家产业布局规划、推进长三角一体化发展具有重要意义。



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