超级工程泉州湾跨海大桥主体工程建设管理及技术创新

　　消息来源：工程管理前沿
　　作者：杜俊、翁方文
　　单位：中交第二航务工程有限公司
　　引用：
　　Jun DU,Fangwen WENG. Construction management and technology innovation for main projects of Quanzhou Bay Bridge[J]. Frontiers of Engineering Management, 2021, 8(1): 151-155.
　　文章链接：
　　http://journal.hep.com.cn/fem/article/2021/2095-7513/28665
　　https://link.springer.com/article/10.1007/s42524-020-0147-8
　　建设单位：东南沿海铁路福建有限责任公司
　　设计单位：中铁第四勘察设计院集团有限公司
　　施工单位：中交第二航务工程局有限公司
　　监理单位：中铁武汉大桥工程咨询监理有限公司
　　1 、工程概况
　　中交二航局新建福厦铁路6标位于福建省泉州市，线路经过台商投资区、晋江市、石狮市，设置泉州湾跨海大桥跨越泉州湾，轴线距离已建成通车的泉州湾公路大桥85m，合同段起止里程桩号为DK148+566.12～DK176+020.75，线路长度27.455km，涵盖包括路基工程、桥梁工程、隧道工程及轨道工程，其中桥梁共6座/25.623km，隧道2座/608m，路基1.236km，轨道工程正线铺轨52.468km，项目规模大。
　　图1. 新建福厦铁路6标地理位置及线路走向图
　　本项目路线长、桥梁结构类型多、施工工艺涵盖面广，具有管理理念新颖、桥梁结构形式新颖（多联无支座3×70米连续刚构）、质量目标及标准化要求高、智能化及信息化要求高、环保要求高、项目规模大、技术难度大、管理难度大、征拆协调难度大等的特点。 泉州湾海域海况复杂，具有大潮差的半日潮、大风天气多的特点，桥区航运繁忙，水上施工作业安全风险等级较高。跨海大桥海上路线长达9.4km，共计167个海上高墩，是全线施工难点及控制性工程。需搭设9.4km栈桥及167个施工平台，临时措施投入量大，海上基础需采用钢吊箱、钢围堰进行承台施工，高墩需采用液压爬模或翻模进行施工，施工及组织及技术难度极大。本项目始终保持＂超前谋划、顶层设计、步步为营＂的技术理念，从设计优化、工艺优化、措施优化三大方面着手，结合设计变更进行工艺优化，加强现场技术质量管理，全力打造＂跨海高铁工程＂和＂高铁跨海大桥＂双品牌。
　　2 、工程建设技术创新
　　2.1 桥梁工程2.1.1 UHPC栈桥面板工厂化预制与安装福厦铁路项目海上施工作业需搭设9公里钢栈桥，栈桥面板采用超高性能混凝土UHPC。该材料是由活性干混料、石英砂、镀铜钢纤维、水和高效减水剂按一定比例配制而成，它通过提高组分的细度与活性，使其材料内部的缺陷减至最少，以获得由其组分材料所决定的最大强度及优异的耐久性。在施工性能方面，UHPC具有优异的和易性，易于施工操作和保证均匀密实。施工过程中拌和物工作性能良好、1h工作性能无损失。经测试UHPC抗折强度达到26MPa、抗压强度达到150MPa，均能达到设计指标要求。在本项目的实施过程中，UHPC材料为项目组提供了技术保障，解决了钢栈桥易被海水腐蚀的问题，不仅节约资源，还降低成本。
　　图2. UHPC栈桥面板
　　2.1.2 潮汐地区单壁钢吊箱施工关键技术桥塔墩位于东海海域泉州湾深水区，气候和海况复杂，水深受潮汐影响，设计及施工条件复杂。钢吊箱作为承台施工时的挡水和模板结构，吊箱内尺寸为承台外廓尺寸外扩5cm，为26.6m×40.6m，吊箱壁体高10.1m，吊箱顶标高+7.475m，底标高-2.625m。针对不利工况采用了装配式单壁钢吊箱围堰结构及整体吊装施工方法，快速形成围堰结构；并结合水位情况，封底混凝土分两次进行浇筑，有效避免海洋复杂水域环境影响，并有效较少了施工投入。通过在钢护筒上设置反压牛腿及环向钢筋提高了封底混凝土握裹力。为了提高封底混凝土的施工质量，将封底混凝土采用一层水下施工+一层干施工的工艺，并设置多层连通器，保证吊箱内外水头差，同时在吊箱底部设置集水井及盲沟，从而实现了吊箱底部积水的及时排除，保证了吊箱内部干环境。泉州湾跨海大桥主墩钢吊箱的施工总体工艺为：钢吊箱分块制作及总拼->浮吊整体起吊，驳船运输至现场->浮吊整体吊装就位，安装吊挂系统->哈弗板安装，浇筑封底混凝土->围堰内抽水，吊挂系统拆除->承台、塔座施工->钢吊箱拆除。
　　图3. 主墩钢吊箱下放
　　2.1.3 海上钢混组合吊箱承台施工工艺泉州湾跨海大桥钢混组合吊箱的施工工艺为：壁体、底板分块加工→钢吊箱施工准备→底板拼装及湿接缝浇筑→钢吊箱拼装→千斤顶整体下放→拉压杆受力→底板注浆封堵→围堰内抽水→受力体系转换→承台施工→钢吊箱拆除。钢吊箱加工主要包含壁体结构加工和钢构件加工。钢混组合吊箱由6块直面壁体（尺寸为5.7m×8.15m）和4块转角壁体（尺寸为2.85m（横桥向）×0.9m(顺桥向)×8.15m（高））组成，壁体结构在型钢胎架上分块加工。与传统施工工艺相比，无封底钢混组合吊箱壁体采用锁扣连接，拼装施工操作简便，周转使用快，同时节省了混凝土及钢材的用量，避免了大型水上设备的投入，降低了施工成本。具有良好的经济性、实用性和推广应用价值。
　　图4. 下放系统安装
　　2.2 新工艺、工法的研发2.2.1 桩基钢筋笼施工定位的多功能井字架桩基钢筋笼多功能井字架包括型钢组成的井字架、4个可活动的钢筋笼支撑板、4根套在钢筋笼主筋上的竖向钢管、2根防上浮的水平钢管及钢管之间的连接件等。多功能井字架在钢筋笼下放过程中方便钢筋笼对接，下放到位后能使钢筋笼竖向和水平向定位准确，保证钢筋笼不发生明显的偏位，在灌注混凝土时竖向钢管能有效防止钢筋笼上浮，从而确保钢筋笼在孔位内的空间位置准确。同时，可针对各桩基的直径不同预先将井字架做得足够大，并根据需要在井字架上不同位置预留水平钢管孔位，从而满足不同桩径对应的不同水平钢管位置需求。
　　图5. 多功能井字架
　　2.2.2 一种优化的承台模板配置方法该承台模板配置方法是一种专用于大量矩形承台模板统一配置的优化方法。主要利用计算程序统筹考虑，对承台模板的尺寸进行规划，并满足各项加工及施工时的尺寸要求，达到节省成本、方便周转的目的。该方法将模板配置的需求转化为计算程序，利用计算机数据处理的优势对大量的配置结果进行筛选优化，从而找到最符合需求的模板配置方案。该方法适用于矩形承台，同时承台数量越多，越能体现出优势，能有效避免模板配置不合理的问题，并节省成本。
　　图6. 方法流程
　　3 智能施工探索
　　3.1 塔吊安全监控系统利用物联网云计算机和无线数字传输等新一代信息技术，施工塔吊安全监测系统可通过各种传感器，实时采集机械运行数据。同时，信息平台中心实时进行数据处理，实时监测并采集施工塔吊运行的安全性能指标，包括吊重、升降机载重、起重力矩、塔吊变幅、塔吊高度、塔吊工作回转角、塔身倾斜角度及作业环境风速等数据，在临近额定限值时可发出语音预警和报警，提醒操作人员和管理人员实时注意塔吊情况。可实时对塔吊上岗人员进行抓拍，发出危险操作预警，并向管理人员发送违章报警推送短信，生产机械违章报警数据表等，实现数据的可追溯性。能有效的避免和预防安全事故的发生，为项目的安全生产保驾护航，同时也大力推动了项目智慧工地的建设。
　　3.2工程项目工序管控及内业资料基础数据的智能化管理本项目结构物多，检验批、工序管控资料文件、施工日志、记录表等资料数量多。以桩基为例，检验批数量多达85575份。各类文件资料数据采集、编写、存档难度大，现场过程管控环节多、工作量大，传统的过程管控及文档管理模式已不能满足现阶段项目管理需求。项目部通过调研，拟采用钉钉管理系统针对建筑工程文件存档、过程管控及检验批资料填写质量、效率进行有效管理与控制。通过智能化管理，提高最大的是工作效率及节约了大量因文件资料等影响的时间，同时也避免了因文件管理、资料质量导致反复修改及打印造成的办公用品、交通运输、通讯费用的浪费，同时也大大减轻了管理人员的工作量，达到了节省成本和大大提高工作效率的目的。同时极大的解决了现场技术等人员与内业资料人员的对接问题，能更好更高效的沟通，紧密配合。工序管控及内业资料基础数据智能化管理技术主要包括建立系统维护秩序、明确各级人员责任分工、文件传阅、方案报审、文档资料管理等。
　　4、结语
　　泉州湾跨海大桥主桥主塔封顶，福厦项目建设进入了关键时期。项目始终重视技术创新管理，施工规范化，管理专业化、标准化、数字化、精细化，使工程施工更加安全、优质、高效。项目通过精心设计、精心组织、精心施工和科技创新，摒弃传统，探索创新，融入大国工匠精神，积累具有一批代表性的建设和管理的科研成果，最终建成＂精品、绿色、智能、人文＂工程。