《交通運(yùn)輸科學(xué)技術(shù)新成果推廣目錄》（２０２０）——第二部分橋梁《復(fù)雜海域大跨度棧橋建造技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)研究》?

本期項(xiàng)目簡(jiǎn)介

完成單位: 中鐵大橋局集團(tuán)第五工程有限公司、 中鐵大橋局集團(tuán)有限公司、 中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司、 中鐵大橋局集團(tuán)第六工程有限公司

主要完成人: 葉紹其、 張紅心、 肖世波、潘勝平、 劉傳志、 劉科、 陳洪軍、 何萬(wàn)虎、 吳漢湘、 沈大才、 徐啟利、 朱雷、 孫國(guó)光、 吳強(qiáng)、 頓琳、 劉毅

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

　　(一)項(xiàng)目背景

　　跨海橋梁具有跨線(xiàn)長(zhǎng)、整體規(guī)模大、施工環(huán)境惡劣等特點(diǎn),施工組織難度大,因此棧橋成為主要的施工組織保障,被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中,為主體結(jié)構(gòu)施工承擔(dān)材料、人員、機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸通道。

　　目前國(guó)內(nèi)外棧橋多停留于應(yīng)用層面,對(duì)其結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)荷載、關(guān)鍵施工工藝仍缺乏系統(tǒng)性研究。傳統(tǒng)棧橋特點(diǎn)為通常采用貝雷梁,可實(shí)現(xiàn)跨度12~15m;目前淺(無(wú))覆蓋層尚無(wú)規(guī)范可計(jì)算鋼管樁入巖深度及入巖標(biāo)準(zhǔn);目前國(guó)內(nèi)外尚無(wú)使用小導(dǎo)管架輔助棧橋施工的技術(shù);棧橋基礎(chǔ)樁徑較小,樁間間距小,抵抗水平能力較弱,無(wú)法滿(mǎn)足海洋環(huán)境水平力較大的受力要求;連接系施工方法通常采用桁片散裝現(xiàn)場(chǎng)組焊。

　　(二)技術(shù)概況

　　該項(xiàng)目以平潭海峽公鐵兩用大橋?yàn)楸尘昂鸵劳?針對(duì)復(fù)雜海域惡劣的施工環(huán)境,覆蓋層淺薄、巖面傾斜、裸露等導(dǎo)致棧橋設(shè)計(jì)與施工難度大的問(wèn)題,結(jié)合海況、地質(zhì)等條件和工程實(shí)際情況,通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究,建立了復(fù)雜海域大跨度棧橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),提出了鋼管樁入巖錨固深度計(jì)算方法及一整套鋼管樁入巖判定標(biāo)準(zhǔn),研發(fā)了小導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)、具有伸縮調(diào)節(jié)功能的整體桁片式連接系、大跨度大橋玉#桁梁等,形成了整套棧橋快速施工技術(shù)。

　　(三)適用范圍

　　適用于跨海橋梁的建設(shè)。

　　(四)獲獎(jiǎng)情況

　　獲湖北省公路學(xué)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)2020年度科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。

項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)

　　本項(xiàng)目依據(jù)極限狀態(tài)法建立棧橋的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),研究新的棧橋結(jié)構(gòu)形式,以適應(yīng)惡劣海況對(duì)棧橋基礎(chǔ)產(chǎn)生的巨大波浪力和水流力;針對(duì)復(fù)雜的施工海況條件和地質(zhì)條件,研究棧橋鋼樁插打、連接系安裝等快速法施工工藝。主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)有:

　　(1)建立了復(fù)雜海域大跨度棧橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),填補(bǔ)了水深、流急、風(fēng)大、浪高復(fù)雜地質(zhì)條件下棧橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的空白。

　　(2)提出了鋼管樁入巖錨固深度計(jì)算方法,建立了一整套鋼管樁入巖判定標(biāo)準(zhǔn),形成了淺(無(wú))覆蓋層區(qū)插打鋼管樁入巖判定標(biāo)準(zhǔn)和入巖錨固深度的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

　　(3)研發(fā)了小導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)、具有伸縮調(diào)節(jié)功能的整體桁片式連接系、大跨度大橋玉#桁梁整體安裝工法,形成了整套棧橋快速施工技術(shù)。

同類(lèi)項(xiàng)目比較

　　本項(xiàng)目主要研究了復(fù)雜海域棧橋設(shè)計(jì)及施工技術(shù),通過(guò)理論計(jì)算、數(shù)值模擬、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)以及施工動(dòng)態(tài)分析相結(jié)合的方式,對(duì)復(fù)雜海域環(huán)境下棧橋的設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行了深入的研究,取得的主要?jiǎng)?chuàng)新性成果及與同類(lèi)技術(shù)對(duì)比見(jiàn)表1。

應(yīng)用案例

　　該成果在平潭海峽公鐵兩用大橋成功實(shí)施,推廣應(yīng)用到珠海金海公路大橋,改善了海上惡劣的施工條件,棧橋從建設(shè)以來(lái)經(jīng)受了多次臺(tái)風(fēng)考驗(yàn),實(shí)踐證明該成果對(duì)跨海橋梁的棧橋施工具有重要指導(dǎo)意義,產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益,市場(chǎng)前景廣闊。

　　平潭海峽公鐵兩用大橋全長(zhǎng)16郾34km,橋址處氣象、海況惡劣,地質(zhì)條件復(fù)雜,結(jié)合工程特點(diǎn)全線(xiàn)設(shè)置施工棧橋,將長(zhǎng)樂(lè)岸與人嶼島、長(zhǎng)嶼島、小練島及大練島等四個(gè)島嶼連接起來(lái),僅在通航孔處斷開(kāi),形成了一條水上施工便道。全線(xiàn)棧橋總長(zhǎng)7491郾8m,橋面寬8m,鋼管樁+貝雷梁、導(dǎo)管架+支撐樁+大橋玉#桁梁兩種結(jié)構(gòu)形式(見(jiàn)圖4)。

　　珠海金海公路大橋全長(zhǎng)22郾80km,橋址臺(tái)風(fēng)、暴雨頻繁,地質(zhì)條件復(fù)雜,結(jié)合工程特點(diǎn)全線(xiàn)布置施工棧橋,僅在通航孔處斷開(kāi),形成貫通水上施工通道。全線(xiàn)棧橋總長(zhǎng)2032m,橋面寬8m,鋼管樁+貝雷梁結(jié)構(gòu),見(jiàn)圖5。

社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益

　　采用自主研發(fā)的大橋玉#桁梁作為棧橋上部結(jié)構(gòu),其最大跨度從15m跨越至36m,節(jié)約了鋼管樁基礎(chǔ)的用量,減少了海上打樁作業(yè)。棧橋施工后,與采用獨(dú)立式海中施工平臺(tái)相比,提高了工作效率,節(jié)約船機(jī)費(fèi)約10765郾86萬(wàn)元。該技術(shù)成果已成功運(yùn)用于平潭海峽公鐵兩用大橋的棧橋施工,實(shí)踐證明該技術(shù)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)施效果良好,為大橋的順利實(shí)施奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ),并已成功推廣到珠海金海公路大橋的建設(shè)中。

　　跨海橋梁具有規(guī)模大、長(zhǎng)聯(lián)、多孔,依據(jù)海洋地勢(shì)布設(shè),施工條件惡劣,氣象水文多變,船機(jī)設(shè)備有效作業(yè)時(shí)間短等特點(diǎn),該技術(shù)成果在此方面具有廣闊的技術(shù)前景,對(duì)后續(xù)瓊州海峽通道、渤海海峽通道及臺(tái)灣海峽通道等類(lèi)似跨海橋梁的建設(shè)具有重要借鑒意義。