跨鋼箱梁斜拉橋的關(guān)鍵施工工藝

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　　一、概述

　　南京長江二橋跨越流經(jīng)南京市區(qū)的長江，位于1968年建成通車的著名的南京長江大橋下游llkm.南京長江二橋南汊主橋為由過渡墩十輔助墩十南塔十北塔十輔助墩十過渡墩支承的跨度組合為58.5m＋246.5m＋628m＋246.5m＋58.5m=1238m的南、北對稱的雙塔雙空間索面漂浮體系鋼箱梁斜拉橋。南京長江二橋斜拉橋以其628m主跨跨度而名列世界十大斜拉橋第三位，享有國內(nèi)第一大斜拉橋之譽，并是南京長江二橋最大特色和亮點所在。

　　南京長江二橋南汊主橋為通航主航道橋，其地理位置在長江下游。南京長江二橋橋位水域水深流急，且受潮汐影響水位一日多變；其橋址地形高低不平且江岸多陡斜不穩(wěn)；其基礎(chǔ)位置地質(zhì)復雜，基巖軟弱。南京長江二橋斜拉橋主跨跨度之大在國內(nèi)前所未有，其風狀態(tài)下的大懸臂施工風險性很大。南京長江二橋施工工期短，其精品工程的標準對施工的要求極高。深水基礎(chǔ)的萬無一失、高索塔澆筑的速度與外觀、大噸位鋼主梁的架設(shè)、安裝，各項高標準指標的實現(xiàn)，構(gòu)成了南京長江二橋南汊主橋的突出施工難點。

　　承擔南汊主橋從下部到上部主體施工的湖南省公路橋梁建設(shè)總公司，虛心采納專家建議，學習國內(nèi)外先進理論和方法，嚴密組織，充分投入，精心施工，攻克了一道道難關(guān)，確保了南京長江二橋南汊橋順利建成并開創(chuàng)了許多值得借鑒的技術(shù)、工藝新思路。

　　二、50m深急水域大型鋼圍堰的穩(wěn)固

　　南京長江二橋南、北兩主塔采用了圓形雙壁銅圍堰著巖、堰內(nèi)21根φ3m，長度分別為102m，87m的鉆孔灌注樁、堰壁填充8700m3井壁混凝土、堰底澆筑8.5m厚封底混凝土、樁頂為6m厚鋼筋混凝土承臺即雙壁銅圍堰、基樁、封底混凝土、鋼筋混凝土承臺組合而成的大型聯(lián)合基礎(chǔ)以承受每墩約50萬kN橋梁動靜荷載和約75000kN的船舶水平撞擊荷載。

　　南、北塔兩個大型水中基礎(chǔ)，在施工低水位狀態(tài)下，北塔水深39m，南塔水深20m.兩域處地基覆蓋層厚度南塔為33m，北塔為29m，其中36m范圍內(nèi)基巖面最大高差分別為0.57m和1.06m。清除覆蓋層后，塔基礎(chǔ)施工水深最大達到68m.墩位處高水位施工時最大實測水流速度達到3.8m/s。

　　南、北塔兩個圓形雙壁銅圍堰外徑36m，內(nèi)徑33m，堰壁倉厚15m，圍堰最大高度為65.5m，是國內(nèi)迄今為止最大型的深水鋼圍堰。兩圍堰封底混凝土厚度各為8.5m，整體澆筑的混凝土體積都超過6200m3，也是國內(nèi)整體澆筑的最大數(shù)量的封底混凝土體積。

　　鋼圍堰采用塔位塊件拼接的方式拼裝和下沉，即鋼圍堰在岸上制作底節(jié)，底節(jié)沿滑道下水，底節(jié)被浮運至墩位，然后在底節(jié)上逐步拼接塊件并逐步在堰壁灌水而下沉至河床、接著在塊件拼接過程中在堰內(nèi)吹砂且在堰壁內(nèi)逐步澆筑混凝土，最終依靠重力（自重加壓重）穿過覆蓋層著巖。

　　經(jīng)過計算及專家論證，在長江6～8月洪水期間，鋼圍堰只有完成封底并完成了2～3根鉆孔灌注樁后，其抵抗巨大水流沖擊的安全性才能有充分把握。因此，如何確保鋼圍堰的順利著巖，使鋼圍堰在長江洪峰到來之前完成封底和2～3很鉆孔灌注樁施工，實現(xiàn)鋼圍堰有樁泄洪的目標，是鋼圍堰施工最關(guān)鍵的問題。在加大設(shè)備、材料和人員投入及管理力度的條件下，以下措施和工藝的采用是南京長江二橋鋼圍堰施工取得成功的最重要保證：

　　1、鋼圍堰施工時間的選定

　　為了確保鋼圍堰的安全渡洪，合理的鋼圍堰施工工期安排是非常重要和關(guān)鍵的。長江流域以雨洪徑流為主，每年5～10月為汛期，11月～翌年4月為枯水期，洪峰多出現(xiàn)在6～8月，1月或2用水位最低。南京長江二橋南汊主橋業(yè)主與承包商于1997年8月25日簽訂施工合同，于1997年10月6日舉行開工典禮，1998年3月11日完成了南、北主塔鋼圍堰安全、準確著巖，于1998年4用27日完成了兩塔鋼圍堰的水下混凝土封底，并于1998年5月10日洪峰到來前成功完成了兩主墩各3～6根鉆孔灌注樁的施工?？梢?，對于國內(nèi)規(guī)模最大的長江上的鋼圍堰施工，南京長江二橋做了合理的工期安排和嚴格的工期控制。合理的工期安排對于確保鋼圍堰施工的成功和降低鋼圍堰施工的造價有著重要意義。

　　2、全鐵錨錨碇系統(tǒng)的布設(shè)

　　鋼圍堰自墩位就位開始至完成封底混凝土和少量幾根鉆孔灌注樁施工以前，經(jīng)歷鋼圍堰著床前的水中漂浮、著床后人上較淺的底部嵌入、吹沙下沉后人上較深的底部嵌固等幾個不同受力狀態(tài)階段。這幾個階段鋼圍堰必須有一套絕對可靠的錨碇系統(tǒng)賴以依靠。在工期安排合理，三個階段均在非洪水時期的情況下，鋼圍堰在水中漂浮階段的錨碇系統(tǒng)的作用至為關(guān)鍵，因為這一階段鋼圍堰的穩(wěn)定狀態(tài)最不利，鋼圍堰與導向船組承受較大的水阻力，且鋼圍堰的全部水阻力與風壓均由錨碇系統(tǒng)承擔。根據(jù)計算，北塔鋼圍堰在著床前的最大水流阻力加風壓達到5000kN。

　　南京長江二橋鋼圍堰錨碇系統(tǒng)采用了全鐵錨錨碇系統(tǒng)。本系統(tǒng)在充分考慮了水流、風力的最不利荷載作用、鋼圍堰的最不利穩(wěn)定狀態(tài)、施工方便程度的基礎(chǔ)上，按前期、后期分兩期合理布置。事實再一次證明，該系統(tǒng)布設(shè)快、錨著力大、可靠性高、造價低、有安全儲備及應急手段，完全可在水深流急的類似施工中應用。

　　3、對河床變化的跟蹤觀測

　　墩位處河床受水流一般沖刷、局部沖刷以及堰內(nèi)吹砂影響，其地形隨時發(fā)生變化。鋼圍堰從著床開始，在覆蓋土層中下沉直至著巖，甚至在渡洪樁完成前的整個過程，其穩(wěn)定和安全狀況、平面位置以及傾斜度均受到河床地形變化的影響。因此，隨時掌握堰內(nèi)外河床變化情況是將鋼圍堰控制在理想狀況的必要條件。

　　南京長江二橋針對鋼圍堰施工建立了一套人員、裝備齊全的鋼圍堰觀測體系，在鋼圍堰著床過程中，對水深、河床地形狀況、水流速度、著床坐標、深度進行仔細觀測；在圍堰吹砂下沉過程中，跟蹤吹砂施工進行堰內(nèi)外即時觀測；在圍堰著巖后，每半月對河床進行觀測，為鋼圍堰準確、安全著床、防止鋼圍堰下沉過程中的涌砂傾斜、控制鋼圍堰著巖精度、掌握鋼圍堰著巖后的沖刷狀況提供了詳細而準確的依據(jù)。

　　4、漂浮狀態(tài)的塔吊布置

　　在以往的鋼圍堰塊件拼裝和堰內(nèi)清淤吹砂施工中，即使對于銅陵大橋31m直徑的大型鋼圍堰，也只需在導向船的一對對角各布置一臺20t桅桿吊機就可滿足全部吊裝要求。但對于南京二橋36m直徑的大型鋼圍堰，即使在導向船系統(tǒng)四個角共布置4臺20t桅桿吊機，對于鋼圍堰施工的吊裝需要，總還是有無法覆蓋的區(qū)域。為此，在南京二橋鋼圍堰施工中，除了在導向船3個角上布置3臺20t桅桿吊機外，還在導向船的船體上布置了一臺240t？m的塔吊，只有這樣布置吊機，鋼圍堰平面范圍才能全部被覆蓋。

　　塔吊布置在漂浮狀態(tài)的導向船體上的方式在國內(nèi)外屬于首次運用。南京二橋的這種嘗試，是建立在對導向船系統(tǒng)整體和局部結(jié)構(gòu)進行仔細分析計算并對船體局部進行結(jié)構(gòu)處理的基礎(chǔ)上的。南京二橋的這種吊機布置方式很成功，塔吊功效較吊機提高了5倍，充分滿足了鋼圍堰施工的全范圍水平與垂直吊裝要求。

　　5、拼接和定位的嚴格控制

　　鋼圍堰在漂浮和下流狀態(tài)的塊件拼接精度和焊接質(zhì)量以及它的整體平面位置和垂度控制是非常重要和難度較大的工作。南京二橋針對鋼圍堰施工，制定了一整套關(guān)于塊件拼接、整體定位精度和質(zhì)量控制的易于實行的理論方法和操作細則，同時也制定了完整細致、高標準的工序報檢程序。鋼圍堰的施工質(zhì)量得到了切實保證。

　　6、封底混凝土供應的充分保證

　　為保證鋼圍堰內(nèi)水下大面積、大體積封底混凝土強度、整體性和密水性，封底混凝土必須一次性不間斷連續(xù)澆筑，而且應該盡快一氣呵成。為此，在南京二橋大封底施工中，進行了大量前工藝技術(shù)準備和精心的施工組織。其中很關(guān)鍵的工作是對數(shù)量巨大的混凝土輸送供應的組織。

　　通過分析論證，采用水陸同時供應混凝土的方式。除了按以往方式在塔位鋼圍堰附近布置3臺50～60m3／h生產(chǎn)能力的水上混凝土攪拌站外，還在岸上與鋼圍堰之間搭設(shè)軍用舟橋，在岸上設(shè)立商品混凝土供應站。這種多方位封底混凝土供應方式在國內(nèi)是首次采用，它充分滿足了快速澆筑封底混凝土的輸送供應要求，創(chuàng)造了鋼圍堰封底僅用29小時澆筑6250m3混凝土的國內(nèi)最高紀錄。

　　南京長江二橋鋼圍堰施工從1997年11月6日鋼圍堰底節(jié)在塔位處完成就位開始至1998年5月10日實現(xiàn)有樁渡洪目標，花費了半年時間使龐大的鋼圍堰體系得到了穩(wěn)固，成功地抵抗了1998年夏季發(fā)生在長江上的舉世關(guān)注的特大洪水災害，在同時進行施工的長江上其他各大橋均停工的情況下，為南京二橋主塔基礎(chǔ)在洪水狀態(tài)下的不間斷施工直至最終取得速度與質(zhì)量上的巨大成功創(chuàng)造了充分有利的條件。值得提出的是，鋼圍堰各項施工質(zhì)量均達到和超過了設(shè)計和規(guī)范要求標準。其中，對于圍堰加工拼裝質(zhì)量，直任公差標準為±5cm，實際公差南、北塔分別為3.9cm和4.2cm，橢圓度在2cm以內(nèi)。其他如焊縫間隙、錯臺、垂直度等均被嚴格控制在要求精度以內(nèi)。另外，水密性和探傷檢測及實際使用證明焊接質(zhì)量完全符合規(guī)范、規(guī)定要求。對于圍堰的著巖精度，設(shè)計要求頂、底面中心偏位小于圍堰總高的l／100，而實際做到小于正1/200。對于封底混凝土的質(zhì)量，在每塔鉆孔取芯3很樣品，表明混凝土質(zhì)量均勻，無浮漿，水密性好，強度高，質(zhì)量非常理想。

　　三、3m大直徑超長基樁的成樁

　　南京長江二橋南北兩主塔各有21根φ3.0m的鉆孔灌注樁，基礎(chǔ)施工的關(guān)鍵在于基樁成孔技術(shù)。鉆孔施工在鋼圍堰完成了封底后正式開始。鉆孔采用清水護壁，旋轉(zhuǎn)鉆機氣舉反循環(huán)鉆進方法，鉆具以牙輪滾刀鉆形式為主。

　　南、北塔從基巖面著起的最大鉆孔長度分別為47.17m和59.95m，從平臺面著起的最大鉆桿自由長度分別為107m和130m.鉆孔所要穿過的巖層基本為膠結(jié)礫巖層，部分極軟巖的天然單軸抗壓強度平均值為1.259MPa，礫巖強度為50MPa以上。

　　由于巖石強度大，鉆桿自由長度也大，因此，鉆孔施工著重要解決的問題是保證成孔的垂直精度和避免過去常出現(xiàn)的斷鉆桿、掉鉆頭現(xiàn)象。鉆孔施工的首要保證因素是鉆機的性能。本橋兩個主塔基礎(chǔ)采用了性能優(yōu)越的2臺德國WIRTH鉆機、針對大直徑鉆孔施工不斷進行了改進的共5臺洛陽和武漢鉆機。本次采用的鉆機和對鉆機的使用，除了鉆機扭矩、鉆桿強度和剛度、鉆頭牙輪的布置和材質(zhì)以及對鉆頭的修復方法有其先進性外，關(guān)鍵技術(shù)在于鉆進過程中設(shè)置了導向鉆桿和改進了鉆頭配重方式，從而有效地解決了鉆孔垂度、鉆孔進尺速度、鉆具穩(wěn)定可靠性的問題。

　　為了保證鉆孔的垂直度，首先要對鉆機底座進行精確測量，控制好其平整度。此外，鋼護套安放的穩(wěn)定和垂直程度也是鉆孔垂直精度的必要保證。圍堰著巖后，由于巖畫的高差，因而護筒安放采用了先鉆后埋的方式，即在孔位使用鉆機以刮刀鉆頭先掃除障礙物并進入巖面。然后下放鋼護筒，并震打使之進入巖面而穩(wěn)固。護簡采用上口導向下口自垂定位法，即鋼護筒的下放僅設(shè)置了上導向架，而取消了下定位畢。鋼護筒下放接高的精度采用綁線法控制。

　　南京長法二橋的兩主塔42根3m大直徑孔灌注樁僅用了130天不到的時間以無任何缺陷優(yōu)質(zhì)的成績完成，大大地提前了工期。在施工質(zhì)量方面，護筒實際最大傾斜率為42％，也遠遠小于1/200的標準；其他驗收項目如沉淀厚度、混凝土強度、超聲檢測、鉆芯取樣等結(jié)果均十分理想。

　　四、5100〈d〉大體積大規(guī)格承臺澆筑的溫度提制

　　南京長江二橋兩個主塔承臺底面標高為-11.0m，頂面標高為一5.0m，處于水面以下。承臺在鋼圍堰內(nèi)抽水以后以圍堰內(nèi)壁為側(cè)模，在樁頂部鋼爐筒上搭設(shè)底模進行澆筑。承臺直徑為33m，厚度為6m，采用30號混凝土的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土體積為5130m3。

　　南京長江二橋承臺混凝土澆筑屬于大體積混凝土施工，其溫差應力造成混凝土開裂的問題必須采取溫度控制措施加以解決。本橋主塔承臺采用的溫控措施如下：

　　1、模擬實際情況進行溫控計算，確定澆筑方法，制定溫控標準，提出溫控措施。

　　2、進行水化熱試驗，確定發(fā)熱參數(shù)，選定混凝土配比。選用水化熱低的#425礦渣硅酸鹽水泥，摻用25％級粉煤灰代替部分水泥以降低水化熱。摻高效緩凝外加劑以削弱溫升峰值。

　　3、承臺分1m，2m，3m三層澆筑?；炷羶?nèi)表溫差、表面與環(huán)境溫差、層間溫差均按25℃撥制。

　　4、布置縱橫交錯的多層分布的水平流通散熱管。其水平、豎向間距均為1.2m。

　　5、在承臺水平軸線附近同一豎直斷面各層中埋設(shè)溫度傳感器，布設(shè)溫度測點進行溫度監(jiān)測，以便及時掌握信息，調(diào)整和改進溫控措施。

　　6、制定詳細表格，由專人負責做溫度監(jiān)測詳細紀錄。溫度峰值（約2.5～3d后）出現(xiàn)前每2小時觀測一次，峰值出現(xiàn)后每4～6小時觀測一次。

　　7、控制散熱管進水溫度，使水溫和混凝土溫度之差小于25℃。

　　8、散熱管通水時間機溫差控制情況調(diào)整，時間盡量長一點。

　　9、每層混凝土澆筑完畢待終凝后立即在上表面作蓄水養(yǎng)護，蓄水深度不小于30cm。

　　南京長江二橋南、北兩塔分別于1998年11月20日和12月6日完成承臺施工。由于采取了切實可行和嚴格的溫控措施，兩個大型承臺的施工均符合25℃的溫控標準，承臺無任何裂縫與龜裂紋。

　　五、195m大高度大斜率索塔的澆筑

　　南京長江二橋南北兩索塔為多邊形外形的混凝土結(jié)構(gòu)，從承臺頂面算起總高度為195.55m。索塔對稱地由上、下游兩個肢塔，通過下、中、上三道橫梁相連構(gòu)成。索塔以下、中橫梁為界區(qū)分為下、中、上三部分。下塔柱為索塔承臺頂面至下橫梁部分，為抵抗船撞水平力，從船撞線以下其樁身分別為多室或?qū)嵭牡淖兘孛驿摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，船撞線以下其柱身分別為多室或?qū)嵭牡淖兘孛驿摻罨炷两Y(jié)構(gòu)，船撞線以上則為單窒空心變截面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。下塔柱橫橋向由內(nèi)向外傾斜，內(nèi)側(cè)斜率為1：2.7387，外側(cè)斜率為1：3.4021。下塔柱總高度為35.11m。中塔柱為索塔下橫梁至中橫梁部分，其柱身為標準的等截面空心外側(cè)帶有裝飾凹槽的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。中塔柱橫橋向由外向內(nèi)傾斜，斜率為1：5.8395。中塔柱總高度為95.30m.上塔柱為索塔中橫梁以上的有索區(qū)部分，其柱身除塔部分外，為標準的豎直的等截面空心斷面并設(shè)置了環(huán)向預應力的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其柱身外側(cè)同樣設(shè)置有裝飾凹槽。其總高度為65.00m。索塔下橫梁作為聯(lián)系肢塔、承擔懸拼過程主梁重量的受力大而復雜的構(gòu)造物，其長為34.7m，寬為7.8m，高為8.0m，為預應力混凝土箱形結(jié)構(gòu)。索塔中橫梁位于中塔柱和上塔柱交接處，其長為5m，寬為7.1m，高為8m，為蝴蝶外形的預應力混凝土箱形結(jié)構(gòu)。索塔上橫梁位于上塔柱中上部，為與中橫梁形狀基本相同的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

　　南京長江二橋索塔施工主要難度在于它的大高度和大傾斜率以及復雜體系所帶來的施工設(shè)備和通道的布置、索塔澆筑模板的設(shè)計和運用、斜塔柱在施工過程中的根部應力限制、大體積攢混凝土澆筑的質(zhì)量保證、高空作業(yè)的結(jié)構(gòu)和人員安全保障以及索塔施工的精度控制等一系列需要花更大精力和更多投人著力解決的問題。針對這些問題，南京長江二橋主塔施工采取了下列措施：

　　1、根據(jù)索塔結(jié)構(gòu)、施工階段等的具體特點，按照方便、安全、經(jīng)濟的原則合理選用和布置塔吊、電梯、水土拌和站系統(tǒng)以及行走通道，并充分滿足索塔施工的需要。

　　2、根據(jù)塔柱的構(gòu)造特點，下塔柱澆筑采用了翻模系統(tǒng)，而中、上塔柱澆筑則采用了一套自升爬模系統(tǒng)。爬模系統(tǒng)的設(shè)計和運用達到了安全、靈活、方便、剛度大、外表和線形易于控制、功能齊全的效果。中、上塔柱爬模系統(tǒng)既起模板作用又充分起到了牢固的施工平臺作用。

　　3、增加勁性骨架的剛度，使之充分起到了高空傾斜狀況下的可依靠作用。改善勁性骨架的構(gòu)造設(shè)計和安裝方式，采用對整體分塊吊裝，并附可能預先安裝的索塔結(jié)構(gòu)件于其上的上塔方法，提高了工效，減少了高空作業(yè)工作量。

　　4、下塔柱施工采取鋼絞線預拉方式有效控制了下橫梁施工在其根部內(nèi)側(cè)所產(chǎn)生的過大拉應力。

　　5、下橫梁施工采用兩次澆筑，首次多后決少的澆筑方式，并在澆筑過程設(shè)置大剛度的豎、斜鋼管以及牛腿支撐體系，克服了可能的混凝土開裂以及在下窄上寬的不利空間中無法有效布撐等難題。

　　6、中塔柱澆筑通過設(shè)置預施水平頂力的主動模撐進行中塔柱根部應力控制，解決了大高區(qū)、大斜率柱身澆筑線形與應力控制難以解決的問題，理想地實現(xiàn)了線形、內(nèi)力雙控目標，并且顯著地加快了施工進度。

　　7、在索塔施工測量中，應用GPS技術(shù)建立高精度控制網(wǎng)，采用高精度瑞士萊卡TC2002型智能全站儀進行索塔施工定位，首創(chuàng)并成功運用錨固中心、下口中心直接觀測的空間斜拉索套筒定位技術(shù)，全面、充分地保證了索塔施工精度。

　　同時，為了提高素塔施工先進技術(shù)含量，追求和實現(xiàn)精品工程目標，南京長江二橋通過1：1實體模型試驗驗證，在上塔柱施工中成功采用了小半徑大噸位預應力布設(shè)、預應力真空輔助吸漿法壓漿等國際先進技術(shù)；通過對索塔施工的混凝土配比的數(shù)百次試驗、模板結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、振搗理論與實際操作的試驗、研究和探索，獲取了最佳的蒙塔混凝土施工效果。

　　南京長江二橋南、北兩個高索塔施工，索塔鋼筋混凝土、預應力施工質(zhì)量優(yōu)秀，外觀質(zhì)量達到了國內(nèi)最高水平。索塔斜拉索套筒精度均滿足設(shè)計要求。索塔軸線、縱、橫、標高偏差在5mm以內(nèi)，傾斜度小于1／13500，兩塔間628m跨徑，誤差小于3mm，這些指標都遠遠高于國家驗收標準。

　　六、300t大噸位大體積鋼箱梁塊件的安裝

　　南京長江二橋南汊主橋鋼箱主梁采用塊件對稱懸臂拼裝焊接的方法安裝。該方法總體安排和步驟如下：

　　1、在靖江長江邊專門的制造場地進行鋼箱梁快件的預拼制作；

　　2、索塔施工完成后，在鋼圍堰和下橫梁位置搭設(shè)支撐托架，以作為無索區(qū)鋼箱梁塊件安裝的承托。鋼箱梁無索區(qū)部分是鋼箱梁懸拼的起始依托，因此，托架的搭設(shè)、無索區(qū)塊件的安裝是控制懸拼進度的工作，應盡早盡快進行；

　　3、元索區(qū)鋼箱梁安裝完畢前，在南京金陵船廠進行鋼箱梁塊件懸拼吊機的加工制作；

　　4、由于鋼箱梁塊件采用船運方式進入橋位區(qū)，那么橋位淺水和灘地將無法使用吊機直接懸拼。為此，在兩岸淺水和輔助墩與過渡墩之間的輔助跨灘地區(qū)搭設(shè)支撐排架，以作為岸側(cè)鋼箱梁塊件安放的承托。岸側(cè)淺水區(qū)排架上預先安放的塊件仍可由吊機起吊安裝，而輔助跨內(nèi)預先安放的塊件則可由千斤頂?shù)仍O(shè)備先于斜拉索的安裝而精確安裝成整體。排架需要設(shè)置鋼管鉆孔灌注樁，且其他搭設(shè)工作量很大。另外，從減輕靖江場地塊件存放壓力的角度考慮，排架的搭設(shè)、岸側(cè)塊件的安放也應與托架、懸拼工作同時甚至應盡早盡快地進行；

　　5、利用?？吭诩荏w前端的大型浮吊吊裝，采用連續(xù)千斤頂牽引或頂推的方法，完成托架，排架上鋼箱梁塊件的安放工作；

　　6、在托架上精確安裝無索區(qū)鋼箱梁；

　　7、在無索區(qū)鋼箱梁上安裝完成第一對斜拉索后，采用浮吊整體起吊吊機主構(gòu)架的方式在無索區(qū)鋼箱梁上安裝懸拼用吊機；

　　8、兩索塔同時進行懸拼施工；

　　9、在邊跨合龍施工前，完成輔助跨排架上塊件的精確焊拼安裝，輔助跨鋼箱梁向岸側(cè)方向預移55cm安裝形成整體。預移空隙是為合龍過程溫度變化所留。邊跨合龍段為靠近于輔助墩的淺水區(qū)排架上的一段塊件；

　　10、在以吊機完成邊跨合龍段之前的最后一段鋼箱梁塊件的懸拼后，合龍塊向江側(cè)方向主梁靠攏，輔助跨鋼箱梁則整體向合九塊靠攏而完成邊跨合龍施工；

　　11、繼續(xù)進行主跨懸拼施工直至完成主跨合龍段安裝。主跨合龍段處于斜拉橋整體的中心位置，為元索的一段塊件，也是全主梁最后一段安裝塊件。

　　鋼箱梁截面高為3.5m，寬為38.2m.托架鋼箱梁塊件長7.25～7.5m，最重梁段為200t；排架鋼箱梁塊件最長為15m，最重梁段為270t；吊機懸吊梁段全部為標準梁段，其長為15m，重為270t.浮品吊裝施工，加上特制的吊架，吊裝重量超過了300t。

　　南京長江二橋大噸位大體積鋼箱梁塊件的安裝施工采用了以下幾個重要工藝措施：

　　1、托架、排架的架設(shè)

　　托架、排架的平面中軸線與橋軸線重合。托架為以索塔承臺及鋼圍堰為依托塔設(shè)的鋼管樁及萬能桿件支架。由于無索區(qū)鋼箱梁是出鋼圍堰范圍8m，所以托架鋼管樁為傾斜方式。托架的傾覆趨勢依靠下橫梁設(shè)置的拉壓構(gòu)造抵抗。排架由兩部分組成，由輔助墩向江側(cè)方向淺水區(qū)的支承基礎(chǔ)為鋼管混凝土鉆孔樁，上部為萬能桿件梁。輔助墩與過渡墩之間的灘地的支承基礎(chǔ)采用入上鋼管樁和鋼構(gòu)件梁構(gòu)造，南岸以貝雷架為梁體，北岸以六、四架為梁體。托架、排架結(jié)構(gòu)的設(shè)置，要考慮到塊件移動過程中的沖擊和不均勻荷載作用。對于排架，在等待吊機懸吊和邊跨合龍的過程中，其上塊件的存放達半年時間之久。在此期間耕架除受鋼箱梁荷載作用外，還要受到?jīng)_刷、風荷載、雪荷載及船撞作用力影響，這些不利情況必須在結(jié)構(gòu)設(shè)計和架設(shè)中加以充分考慮。

　　2、浮吊的塊件吊裝

　　無索區(qū)、岸側(cè)淺水區(qū)、輔助跨內(nèi)鋼箱梁塊件均采用350t浮吊在托架或排架端部水域逐一吊裝上架體。由于鋼箱梁塊件沒有被考慮設(shè)置相應結(jié)構(gòu)而可被浮吊直接起吊，因此，專門加工的鋼箱梁與浮吊之間的聯(lián)系吊架被用作浮吊起吊鋼箱梁的工具。

　　3、塊件的移位和定位

　　托架和排架的頂面設(shè)置了平面中心線與橋軸平面線重合的雙排軌道。鋼箱梁塊件被吊裝上架體后，以四個滑塊將其支承住。然后采用托或頂滑塊的方式使塊件滑移到位?；瑝K移動采用鋼、鋼摩阻滑動方式。為控制鋼箱梁塊件順利而準確地落在滑塊上，在鋼箱梁和架體上相應設(shè)置了限位裝置。對于托架和輔助跨排架上的梁體，塊件還需要進行縱橫向的精確移位。塊件的橫向移位采用4個千斤頂同時頂4個滑塊側(cè)面的方式進行。

　　對于托架及輔助跨排架上的鋼箱梁塊件，經(jīng)過縱橫定位后可進行落架操作，使鋼箱梁定位在正確的標高位置上。塊件采用4個扁式千斤頂支承在軌道上落梁。之所以采用扁頂，是因為鋼筋梁塊件要通過下橫梁輔助墩永久支座而不可能將軌道面設(shè)置得比設(shè)計梁底面太低。另外，箱梁和架體的受力要求也決定了不宜在軌道以外的其他位置設(shè)頂。精確定位后的鋼箱梁塊件支承在永久支座或鋼軌與梁底之間的鋼模塊上。塊件定位后兩個塊件之間以臨時匹配件固定后可施焊逐步連成整體。由于4個滑塊等高，所以經(jīng)縱橫定位后的鋼箱梁塊件在落架結(jié)束后并不因為落梁操作而造成平面位置的變動。作為基準件的下橫梁上的塊件和過渡墩上的塊件，采用對鋼箱梁縱軸線上前后兩點及與縱軸線垂直的橫基線上左、右側(cè)兩點進行共同控制定位的方法，可達到事半功倍的效果。

　　4、吊機的塊件吊裝

　　采用了在同類型的法國諾曼底橋成功使用的橋面吊機技術(shù)系統(tǒng)。橋面吊機主要由吊架、扁擔梁、千斤頂撬座、軌道梁等幾個部分組成。該吊機可起吊500t重的梁體，起吊過程可調(diào)整塊件縱、橫向斜度、縱向位置，但塊件橫向位置需采用手拉葫蘆拉動或其他輔助方式微調(diào)。吊機可在橋面軌道上滑移前行。

　　5、吊機在橋面上的安裝

　　吊機總重約90t，其受力主構(gòu)架為鋼桁架結(jié)構(gòu)。由于橋面空間及橋面以上吊裝能力的限制，吊機安裝采用構(gòu)件單件在橋面組裝的方法是不可行的。因此安裝只能從吊機主構(gòu)架整體上橋方面作考慮。如果吊機主構(gòu)架能上橋，則吊機其他的配套構(gòu)件和設(shè)備重量均較輕，可將它們?nèi)菀椎匕惭b到橋面或吊機上。因此吊機安裝問題的關(guān)鍵是如何實現(xiàn)吊機主構(gòu)架整體上橋的目的。

　　吊機安裝施工利用350t浮吊吊裝，采用吊機橫桿件臨時后移、浮吊載至前移的方案，一舉解決了長X寬X高=30mX16mX15m龐大體積吊機在40m吊高狀態(tài)下，利用空間容納能力相對不足的浮吊，一次性就位于橋面軌道上的當初認為無法解決的難題。

　　6、懸拼塊件的拼焊

　　每段塊件在被起吊與主梁平齊后，以栓接匹配方式使之與主梁臨時連接，然后施焊，以完成懸拼施工。塊件對接的頂?shù)酌婢植垮e位，采用焊座、施頂?shù)鸟R平方法消除。塊件精確定位并匹配后，另由其他專門承包商完成鋼箱梁的施焊工作。

　　7、合龍段的安裝

　　邊跨合龍段采用千斤頂縱橫定位，采用扁頂落梁使之與已懸拼過來的主梁對接。接著已安裝成整體的總長為59m的輔助跨鋼箱梁整體，以千斤頂頂動，并在過渡、輔助墩頂永久支座上滑動55cm，使之與合龍段對接。為了克服簡支在兩個永久支座上的鋼箱梁的彎曲線形所造成的對接口轉(zhuǎn)角，另在過渡墩設(shè)置了千斤頂進行垂直調(diào)節(jié)，以保證輔助跨鋼箱梁與合龍段接口的平順合龍。

　　中跨合龍段采用兩臺懸拼過來的吊機對稱起吊的方式進行吊裝。由于合龍段的特殊構(gòu)造以及起吊方式的改變，吊機系統(tǒng)被專門改造。合龍過程采用了水箱配重方法，水箱隨起吊量的逐步施加而逐步放水釋重，以保證過程中合龍標高的穩(wěn)定。合龍過程還設(shè)置了勁性加強件臨時抵抗溫度變化對施焊質(zhì)量的影響。

　　主橋從1999年12月5日正式開始第一段鋼箱梁吊裝，至2000年7月9日按計劃完成跨合龍。鋼箱梁安裝施工全過程是安全順利的，懸拼施工達到了正常天氣情況下5-6天一個節(jié)段的高速度。合理的工藝措施確保了全部鋼箱梁安裝施工的成功。合龍精度達1mm.

　　七、336m大長度斜拉索的牽引和張拉

　　南京長江二橋的兩個索塔，每塔在其兩側(cè)每一側(cè)有20對斜拉索，每塔斜拉索總數(shù)量為20x2x2＝80根。斜拉索以空間形式布置。索塔每側(cè)有上、下游兩個空間索面。斜拉索在橋面上按15m和12m兩種間距布置，12m間距處于輔助跨內(nèi)。斜拉索在索塔上的錨固間距由下而上由2.5m變?yōu)?.75m.斜拉索采用鍍鋅平行鋼絲、聚乙烯防護、冷鑄錨頭構(gòu)造形式，按拉索直徑分類共有φllZmm，φ120mm，φ130mm，φ141mm，φ150mm五種規(guī)格。最大的斜拉索長度為336.7m，相應重量達27.02t。

　　斜拉索的牽引和張拉對應于梁段的安裝進行。在無索區(qū)鋼箱梁第一對斜拉索牽引和張拉完成后，即開始第一對鋼箱梁塊件的懸拼施工。此后。每安裝一塊鋼箱梁，即在該塊鋼箱梁上進行斜拉索的牽引和張拉施工。

　　斜拉索有兩種牽引進索塔套筒的方式，一種是橋面進索，一種則是水面進索。

　　南京長江二橋的水面進索方法是建立在受力分析和全面布置基礎(chǔ)上的。其設(shè)施主要由四大部分構(gòu)成，一是放索體系，二是牽引和張拉體系，三是連接體系，四是護索體系。放索體系由載索船、船上放索架、架上索盤、盤上斜拉索等組成；牽引體系由牽引件即鋼絲繩、鋼絞線或拉桿穿過套筒的卷揚機、連續(xù)千斤頂、張拉千斤頂及牽引鋼絲繩繞過塔頂固定轉(zhuǎn)向輪的卷揚機等組成；連接體系包括鋼絲繩與斜拉索冷鑄錨頭、鋼絲繩與拉桿、拉桿與錨頭、拉桿與拉桿、鋼絞線與拉桿、鋼絞線與鋼絲繩等之間的接頭及鋼絲繩與斜拉索的連接夾具、臨時錨固連續(xù)千斤頂鋼絞線的開合法蘭及臨時錨固拉桿的開合螺母等構(gòu)件，張拉體系由張拉千斤頂、拉桿、反力架、油泵等組成；護索體系由轉(zhuǎn)向輪、拉索托輪、防磨輪胎等設(shè)施組成。該方法施工要點是：

　?。?）保護放索體系的穩(wěn)定。本橋?qū)Υw、索盤轉(zhuǎn)動、索在橋下空中的穩(wěn)定都采取了重要措施；

　?。?）保證牽引和連接體系的安全。長索必須在下端先錨固后，采用卷揚機、連續(xù)千斤頂、張拉千斤頂接力的方法牽引。在包括連接件在內(nèi)的斜拉索進入套筒口過程中，通過過塔頂?shù)木頁P機鋼絲繩調(diào)節(jié)，確保連接鋼絞線、拉桿及斜拉索錢頭與套筒之間的平行。嚴防磨擦損傷；

　?。?）保證護索體系的實效性。

　　本橋斜拉索的牽引施工在沿用以往成熟工藝的基礎(chǔ)上，針對本橋的特點又重點克服了以下三個難點：

　　1、解決空間索面斜拉索牽引過程中的拉索防護問題。

　　空間索面斜拉索被拖過橋面的狀態(tài)，不像直索面那樣有固定的直線線路，它在通過橋面懸臂端時需要設(shè)置運轉(zhuǎn)靈活的平、豎面的且使拉索保持小彎曲狀態(tài)的轉(zhuǎn)向裝置；在斜向滑過橋面時還要設(shè)置位置不固定的防磨損支墊系統(tǒng)，以保證它不受損傷。針對上述兩方面的需要，大直徑空間轉(zhuǎn)向裝置和輪胎支墊體系被采用，使牽索施工簡便、順暢，并有效地防止了斜拉索的破損和鋼箱梁表面的磨損。

　　2、解決牽索過程中索盤轉(zhuǎn)動不勻問題

　　由于卷在索盤上的橋面固定端冷鑄錨頭的重量的存在，必然會造成牽索過程中索盤的突然加速轉(zhuǎn)動。這種突發(fā)轉(zhuǎn)動依靠剎車裝置往往不能被有效控制，從而使得操作很費勁、緩慢，甚至有時下安全。本次施工采用了對稱安裝配重件的方法，保證了索盤均勻穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動。

　　3、解決已成橋邊跨水面進索的問題

　　在橋面斜拉索錨固點前方橋下上索能使斜拉索較平順地上橋，且當斜拉索前端被牽至套筒口附近時，其尾端也已上橋至錨固點附近。但本橋到邊跨懸拼至排架位置時，已無法在懸臂端前下方上索。對于岸上輔助跨內(nèi)的斜拉索，其橋面錨固點已在岸邊水域前方很遠的灘地區(qū)，情況更為不利。本橋采用了在岸邊水域橋面?zhèn)认路缴纤鞣椒?。采用此方法，有兩個難點需要解決。一是斜拉索的平面彎曲變得更復雜了。本橋通過改變轉(zhuǎn)向裝置的擺放位置和增設(shè)平面限值平滾的方法得以解決；二是當斜拉索上端至套筒口位置時，其下端仍在索盤上，即斜拉索還有很長一部分無法上橋。對于這個問題，本橋采用了使斜拉索在橋面彎曲或跨索塔擺放的解決方法，即當斜拉索上端被牽至套筒口后，在橋面另設(shè)卷揚機和夾具牽引斜拉索，使其橋面部分盡量多道小彎曲地平躺至索塔附近，或者使其橋面部分平躺至索塔另一側(cè)。這樣增加了橋面容索能力，使斜拉索能夠全部上橋。

　　本橋斜拉索的張拉最大噸位為460t，最大張拉噸位的斜拉索采用600t千斤頂張拉。

　　本橋斜拉索的牽引和張拉施工是非常成功的，施工中所采用的工藝簡便實用，安全性高。施工速度快，費用節(jié)省，值得推廣應用。

　　八、628m大跨度復雜體系主粱的施工控制和體系轉(zhuǎn)換

　　對于南京長江二橋628m特大跨度五跨連續(xù)這樣復雜體系的斜拉橋主梁施工，大懸臂狀態(tài)下結(jié)構(gòu)線形及內(nèi)力的控制及合龍過程的體系轉(zhuǎn)換，是施工中難度很大且很關(guān)鍵的工作，它需要采取正確的結(jié)構(gòu)分析理論和方法、規(guī)定嚴密的控制要求確定合理的施工方法和工序、實施嚴格的施工組織才能確保取得成功。

　　本橋施工控制的基本思路是，主、邊跨鋼箱梁懸臂拼裝以無索區(qū)索塔的下橫梁上正中間的鋼箱梁塊件為基準，輔助跨鋼箱梁支撐拼裝以過渡墩的永久支座上的鋼箱梁塊件為基準，各自向著合龍方向逐步進行鋼箱梁拼裝施工。在拼裝過程中，通過跟蹤分析，逐步對標高、索力、內(nèi)力、軸線、對接焊縫進行控制，保證斜拉橋主梁的順利合龍。

　　按照施工控制的基本思路，在主梁施工過程中，本橋著重解決了托架和排架上基準塊件精確定位、標高與索力及縫寬三者之間的綜合控制、主梁軸線控制等主要問題，最終確保了斜拉橋主梁的順利合龍。

　　本橋所采用的鋼箱梁和斜拉索的安裝、合龍段的安裝、雙懸臂狀態(tài)臨時抗風設(shè)施的設(shè)置、懸拼過程臨時減震機構(gòu)的設(shè)置、邊跨永久配重體系的配置、斜拉索兩步一次張拉、懸拼匹配等方案、方法，所確定的懸拼、輔助跨拼裝、合龍段的安裝施工程序等工序，以及嚴格實施的定位精度、張拉設(shè)備標定等控制要求為施工控制的順利進行提供了充分有力的保證，在國內(nèi)是少有的。

　　對于本橋主梁施工中的體系轉(zhuǎn)換，其關(guān)鍵點在于如何在中跨合龍時在主跨結(jié)構(gòu)由單懸臂狀態(tài)向斜拉橋五跨連續(xù)狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中控制溫度變化以保證整個體系轉(zhuǎn)換過程中不出現(xiàn)內(nèi)力對正在焊接中的合龍段施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。

　　在以索塔為中心的主梁對稱懸拼施工中，為了控制懸拼過程中不平衡重量對索塔所產(chǎn)生的彎轉(zhuǎn)力，本橋在塔中心順橋向兩側(cè)的下橫梁邊緣處各設(shè)置了一排拉壓臨時支座。其中抗壓性能由鋼支座提供，鋼支座支承在下橫梁頂?shù)念A埋鋼板上。在合龍前，鋼支座與箱梁底面和下橫梁須面是焊連在一起的，以限制主梁結(jié)構(gòu)在懸講過程中的漂浮不穩(wěn)；抗拉性能則由固定在鋼支座和下橫梁上的預應力鋼絞線提供。

　　本橋在中跨合龍過程中采用以下措施解除拉壓臨時支座，在不影響中跨合龍段施工質(zhì)量的前提下，完成斜拉橋的體系轉(zhuǎn)換：

　　1、經(jīng)過合龍前24小時的晝夜觀測，選定溫度較均勻的晚上10：00～第二天早上7：00穩(wěn)定時段完成合龍段主要安裝工作，并在主要焊縫完成后的本時段內(nèi)迅速解除拉壓臨時支座；

　　2、在合龍口設(shè)置臨時勁性骨架，以限制合龍口兩端的豎向錯動；設(shè)置斜交叉對拉葫蘆，以限制合龍口的橫向錯動。在合龍段鋼箱梁縱向兩端，以及合龍口兩側(cè)主梁懸臂端設(shè)置抗拉壓臨時栓接加強件，以抵抗焊縫口的變化趨勢；

　　3、在解除臨時支座的抗拉作用時，先剖開鋼支座與下橫梁預埋板之間的焊縫，然后解除鋼絞線。在解除鋼絞線過程中，采用汽車壓重的方法阻止主梁的突然上上浮。當鋼絞線全部解除后，汽車逐步開走，使主梁緩慢上浮，以使主梁平穩(wěn)完成其所積蓄的彈性能量的釋放。

　　南京長江二橋南汊主橋于2000年7月9日清晨7：00全部解除臨時支座而完成斜拉橋合龍的全部關(guān)鍵施工，標志全橋順利合成，合龍誤差幾乎為零。南京長江二橋斜拉橋的施工控制系統(tǒng)，充分地保證了斜拉橋主梁懸拼、合龍、體系轉(zhuǎn)換施工安全順利進行。主梁全部合龍后，合龍段、全斜拉橋線形平順、美觀。根據(jù)橋面鋪裝前對斜拉橋的全面測試結(jié)果，理論計算和實測值對比情況是，主梁標高最大誤差在6cm以內(nèi)，軸線最大偏差在0.9cm以內(nèi)，塔頂位移最大差值為0.7cm，索力最大誤差在索力的5％以內(nèi)。其他情況，索塔、主梁應力完全符合設(shè)計要求。對于如此特大跨度和復雜體系的斜拉橋，這樣的成果達到了國內(nèi)外斜拉橋施工的非常高的水平。

　　九、3年短工期高標準施工質(zhì)量的嚴格保證

　　南京長江二橋是在原南京長江大橋建成32年后建設(shè)的、南京市跨長江的第二座大橋。原南京長江大橋早已遠遠無法滿足南、北交通的需要。南京長江二橋的建設(shè)任務迫在眉睫。原南京長江大橋舉世聞名，南京長江二橋必須以高標準、高質(zhì)量創(chuàng)立更佳聲譽與之相對應因此，在短期內(nèi)高標準完成南京長江二橋的建設(shè)是擺在橋梁建設(shè)者面前艱巨而光榮的任務。

　　南京長江二橋南汊主橋于1997年10月6日正式開工，于2000年7月9日全橋順利合龍，主橋施工時間為2年9個月，主橋施工質(zhì)量完全滿足業(yè)主精品工程要求。在短期內(nèi)使規(guī)模巨大的工程高質(zhì)量地完成，除了采取加大投入、充分發(fā)揚拼搏精神等措施外，非常重要的還是要在工藝技術(shù)、施工組織方面深挖潛力。為此，在南京長江二橋南汊主橋的施工中，采用了許多新工藝、特殊工藝是成功的關(guān)鍵。

　　南京長江二橋南汊主橋下部構(gòu)造即A標段施工的最終質(zhì)量評定得分為97.6分，為國內(nèi)最高水平，其上部構(gòu)造即B標段施工還未被最終評定，但有關(guān)專家已給予了高度評價和肯定。南京長江二橋南汊主橋施工成果的取得，得益于先進的管理、先進的工藝技術(shù)和先進設(shè)備采用的巨大共同作用。