中鐵十五局七公司天津濱海西外環(huán)海河特大橋工程建設(shè)難點多

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由中國鐵建中鐵十五局集團七公司負責承建施工的天津濱海新區(qū)西外環(huán)高速公路海河特大橋是國內(nèi)最大的鋼混組合、全焊接桁梁橋，在工程建設(shè)亮點紛呈的同時，施工難點多，被譽為“鋼絲繩上的攻堅戰(zhàn)”。

天津濱海新區(qū)西外環(huán)高速公路（津漢高速-海景大道）公路北接濱海新區(qū)在建津漢高速公路，向南依次與京津高速公路、第九大街、津濱高速公路、津塘二線、天津大道、津晉高速公路以及海景大道相連，是濱海新區(qū)規(guī)劃的“1環(huán)11射、5橫5縱”的路網(wǎng)骨架中濱海環(huán)線的重要組成部分。該高速的開工建設(shè)對落實城市空間戰(zhàn)略布局，串聯(lián)濱海各功能區(qū)，構(gòu)建新區(qū)南北快速通道，引導區(qū)域土地開發(fā)，完善客貨系統(tǒng)分離，編織便捷交通網(wǎng)絡(luò)，助港城分離具有重要作用。

由中鐵十五局七公司負責承建施工的天津濱海新區(qū)西外環(huán)高速公路海河特大橋，全長1640m，設(shè)計為雙向八車道，分左幅、右幅，橋面寬43m，設(shè)計荷載為公路－I級，橋梁設(shè)計基準期100年，總投資3.6億元，是全線最大的橋。該橋主橋（95m+140m+95m）設(shè)計采用鋼桁架連續(xù)梁跨海河主河槽，共有鋼桁架12榀，引橋為簡支變連續(xù)小箱梁，共有箱梁516片，大橋設(shè)計樁基465根、承臺28個、墩柱264個、系梁168個、蓋梁84個。

該橋建設(shè)的最大亮點和難點在主橋，一是造價高，330m長投資2億元；二是海河上的深水基礎(chǔ)施工；三是國內(nèi)最大的鋼混組合、全焊接桁梁橋，其工序繁多、工藝復雜、技術(shù)含量高、施工難度大，是全線的重點控制性工程，是國內(nèi)高速公路上百米大跨徑橋梁建設(shè)中首次運用此工藝，也是集團公司首次接觸的新工藝。

整個主橋建設(shè)亮點紛呈，施工貫穿一個“難”字。一是協(xié)調(diào)難。該橋位于濱海新區(qū)和津南區(qū)交界處，僅330m主橋部分就涉及兩個區(qū)，三個鎮(zhèn)和三個村的協(xié)調(diào)工作，而且要分別面對兩家國土、電力、水務(wù)和海事等部門。二是深水樁基施工難。主橋1#和2#中墩位于海河中，每個墩位設(shè)計70m長鉆孔灌注樁基礎(chǔ)48根，共計96根。涉水樁基施工和陸上施工不同，除辦理施工手續(xù)和制定施工方案外，在海河上還要搭建棧橋，水上樁位放樣，鋼護筒（長19m）定位。在70長的樁基鉆孔作業(yè)中，要隨時面對海河河床上的孤石和流沙等地質(zhì)突變，給成孔和進度帶來巨大挑戰(zhàn)。特別是在環(huán)境保護方面，為杜絕樁基施工造成海河水質(zhì)污染，該項目先對大量泥漿進行沉淀，然后再進行外運處理。三是超大圍堰施工難。為確保深水承臺施工安全和質(zhì)量，該項目1#、2#水中墩采用拉森鋼板樁圍堰施工工藝，圍堰頂面高程為3.200m，圍堰尺寸為47.40ｍ×16.15m，利用27m長PU28-1型鋼板樁作為圍護結(jié)構(gòu)，打入河槽粉質(zhì)粘土層，入土深度11.8m，每個圍堰共打入拉森鋼板樁220根，內(nèi)設(shè)圍囹支撐體系5道。在施工中，必須做到插樁正直，分散偏差，有差即糾，調(diào)整合攏，合攏和堵漏是圍堰成敗的關(guān)鍵。四是超大承臺施工難。該橋1#和2#中墩承臺分左右幅，單幅承臺臺長22.855m、寬14.5m、高4m，鋼筋布局為底部7層主筋，頂部5層主筋，共用鋼筋220T，需澆筑C35混凝土1325m3。除大方量混凝土持續(xù)供應(yīng)連續(xù)施工外，降低水化熱和溫度峰值也是確?；炷翝仓|(zhì)量的關(guān)鍵。為降低混凝土的水化熱和溫度峰值，確保超大承臺澆筑質(zhì)量，該項目在施工采用“分段分層澆筑，薄層澆筑，循序漸進，一次到位”的方法澆筑，并在承臺內(nèi)部設(shè)置8層冷卻水管降溫。五是鋼桁梁加工基地選址難。整個鋼桁梁用鋼量1.2萬t，最高段12.5m，最長段63m，加上曲線型和全焊接，鋼桁梁必須在天津、在車間里加工，臨近碼頭，靠水路運輸。大面積臨時征地，搭建上萬平米大型車間，修建碼頭，加上工期不確定因素對施工企業(yè)來說支出的成本無法想象。經(jīng)多方協(xié)調(diào)和努力，該項目協(xié)調(diào)租用上游11km處的寶成集團2個大型車間作為加工基地，并把附近的碼頭進行適當改造作為拼裝場地。六是鋼桁梁制作加工難。整個鋼桁梁造價1.6億元，用鋼量1.2萬t，由12榀桁片組成，分13段拼裝，最大單榀重115t，最長桁架63m。其中，每榀桁片中墩支點處梁高12.5m，邊墩支點處梁高3m，跨中梁高3.5m，主梁頂面
線形與道路縱斷相同，梁底面線型為懸鏈線。每榀桁架由上、下節(jié)段和腹桿組成，上節(jié)段線形隨道路縱斷線型，下桁架線型為懸鏈線，腹桿分為豎桿和斜桿，腹桿節(jié)點之間的間距隨梁高變化。上、下桁架為箱型截面，上桁架為等高度箱型截面，下桁架為變高度箱型截面，截面普通段采用24mm的鋼板，中墩局部區(qū)域采用30mm鋼板。該橋鋼桁梁設(shè)計具有四大特點，鋼混、大跨度、曲線型和全焊接。由于大跨度和曲線型，整個鋼桁梁每個桿件加工尺寸各不相同，給鋼板下料，切割，焊接，拼裝和安裝等增加了難度。由于全焊接，其結(jié)構(gòu)復雜，焊接部位繁多，技術(shù)要求高，加工難度大，焊接成為整個鋼桁梁制作加工的重中之重。在長達10公里長的焊縫施工中，由于構(gòu)件承載力的不同和作業(yè)面的限制，技術(shù)要求很高，除全熔透對接和全熔透角對接外，僅焊接工藝方法就有氣體保護焊、手工焊和埋弧自動焊，焊接位置更囊括平焊、立焊、仰焊和橫焊等多種方式。此外，整個鋼桁梁加工還要克服和解決鋼板矯平、機加工精度、大構(gòu)件（桁片或桁架）多次翻身焊接吊裝點設(shè)置和變形控制、單榀對接口質(zhì)量、熱處理、鋼板切角控制、焊接變形控制、矯正、焊接質(zhì)量、除銹、噴漆和烘干等諸多技術(shù)難題。七是現(xiàn)場拼裝難。鋼桁梁制作和安裝分三步走，即車間桿件加工、拼裝碼頭單元件組裝和現(xiàn)場單元件安裝?，F(xiàn)場安裝采用在現(xiàn)場設(shè)置臨時預拼平臺，對廠內(nèi)制作的鋼結(jié)構(gòu)單件進行全斷面預拼，對各段尺寸進行檢查，預拼完成后，利用龍門吊對稱吊裝鋼梁段至河面已搭設(shè)的作業(yè)平臺，在水上作業(yè)平臺進行正式組裝焊接的方法進行安裝。鋼桁架梁安裝完成后，進行橋剪力鍵安裝，澆注配重混凝土。首先，進行兩岸龍門吊雙棧橋的施工。隨后，在邊跨側(cè)利用2臺500t吊車拼裝跨線龍門吊機，利用120t龍門吊進行鋼桁梁拼裝施工。其中，主跨通航孔范圍內(nèi)鋼梁（合攏段）架設(shè)受航道影響，采用一臺200T浮吊吊裝。除受到主航道通航影響外，風力和溫度對安裝影響很大。由于水上作業(yè)，船舶搖擺不定，加上大構(gòu)件高空吊裝，風速超過6級將無法施工，而該地頻海，不但多風，而且大。由于鋼桁梁設(shè)計為大跨度、曲線型和全焊接，桁梁安裝精度是施工控制的關(guān)鍵，在千分之零點五的誤差范圍內(nèi)順利完成大型構(gòu)件的吊裝和焊接將是一項巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。由于鋼桁梁制作采用全焊接，為確保焊接質(zhì)量，該項目在施工中采用特種合金焊條，而該焊條在溫度低于-5℃時焊縫會產(chǎn)生崩裂，無法施工。由于主橋設(shè)計大跨度和全焊接鋼桁梁，溫度對鋼桁梁的產(chǎn)生熱脹冷縮效應(yīng)。為降低鋼桁梁熱脹冷縮內(nèi)應(yīng)力，
確保精確合攏，該橋設(shè)計合攏室外溫度必須在20℃左右進行，也就意味著在天津能滿足合攏的月份只有5月份和9月份。如果在5月份完不成，只能中斷等到9月份進行，9月份完不成，只能再到來年5月份。要在一個月內(nèi)完成12榀，24個對接處焊接量將是一場巨大挑戰(zhàn)，直接關(guān)系著項目的成敗。

自開工以來，該項目迎難而上，積極克服建設(shè)資金短缺、征地、海事、水務(wù)和阻工等諸多難題，勇于探索和破解各項技術(shù)難題，不斷攻堅克難，掃除障礙，確保了工程建設(shè)穩(wěn)步推進，取得了良好成績。

目前，該項目鋼桁梁制作和安裝技術(shù)嫻熟，全體參建員工正奮戰(zhàn)一線，精耕細作，力求精益求精，全力打造精品工程，讓亮點更靚。