跨海大桥工业化建造的提升

六横公路大桥位于舟山群岛南部，是连接舟山第三大岛六横岛和大陆的第一条陆路通道，同时与周边路网一同串联起了宁波舟山港的六横、梅山、穿山等核心作业区。六横公路大桥是从0到1的一条路，是六横产业发展，百姓共富的发展路、富裕路。从2003年开始，六横公路大桥即开始前期研究，但由于大桥所在海域通航等级高、建设条件复杂，受制于区域规划和资金问题，这条路一研究就是二十年。

2022年，“桥岛联动，一体开发”的战略，一举解决了区域规划、岛屿定位和大桥建设的问题，随后大桥的建设进入了快车道。2022年10月底大桥正式开工建设。至2024年2月，大桥已基本完成了水下部分的施工，两座世界级的通航孔桥：主跨1768米的双屿门大桥和主跨2×756米的青龙门大桥，已经基本转入了承台及以上部位的施工，大桥建设进入了崭新的阶段。

图1

六横公路大桥路线总长约29.6km，概算总投资176.5亿元，大桥设计速度100km/h。项目分两期实施，其中二期工程（本文项目）干岩互通至梅山互通段长约18.8km，概算总投资132.9亿元，采用双向四车道高速公路标准。

六横公路大桥的工程特点为规模宏大、建设条件恶劣、工业化建造需求迫切、海洋环境耐久要求高。

工程规模宏大 。本项目包含了双屿门通航孔桥主跨1768m，是世界上跨径最大的单跨吊钢箱梁悬索桥；青龙门通航孔桥主跨2×756m，是世界上跨径最大的钢箱梁三塔斜拉桥，大桥建成后，将成为地标建筑。

建设条件恶劣。 施工水域风大浪高，水深流急，作业时间短，设计风速大，强季风频发，施工期伴有台风侵袭，抗风问题突出。

工业化建造需求迫切。 由于有效作业时间短带来的高效建造需求大，包括型钢组合索塔工业化建造、引桥节段梁和墩身工厂化预制、重力式锚碇快速施工需求迫切。

海洋环境耐久要求高。 典型的海洋环境下，缆梁锚索腐蚀性大，高耐久、可更换、长期监测需求大；混凝土结构抗裂、耐氯离子及防盐雾侵蚀等性能要求高，高耐久性海工混凝土需求迫切。

图2 工程总体效果图

图3 双屿门大桥效果图

图4 青龙门大桥效果图

六横公路大桥是连接岛屿与大陆的大型跨海工程，跨越了双屿门和青龙门两个海域，海上路线总长约10公里，桥址区水深大部在10米以上，最大水深达85米，且受岛屿影响，潮流条件非常复杂；此外双屿门和青龙门通航5万吨级船舶，航道较为繁忙，青龙门航道每年开渔节后有大量的渔船通过，对于海上施工组织造成了非常大的影响；大桥地处东海外海，气象条件极其复杂，夏秋有台风，冬季有季风，年有效作业时间仅9个月左右，同时季风和台风留给主梁架设的窗口期非常短暂；最后，大桥六横岛侧涉及生态红线保护，青龙门海域地处马鲛鱼生态保护实验区，对于生态保护要求非常高。

基于上述特点，指挥部采用了“工业化建造、绿色化施工、本质化耐久、数字化管控、全过程防范”的建造技术。

通过工业化建造尽量减少现场作业，将作业转移至工厂内，将构件“建造”部分转换为“制造”，并充分利用海域优势，利用大型化的施工装备，采用大型化的结构构件，在提升施工速度、减少现场作业的同时，优化结构的受力性能。

（1）型钢劲性骨架组合结构索塔

本项目双屿门和青龙门大桥采用“型钢劲性骨架组合结构索塔”技术。索塔截面采用型钢组合结构，在减少普通钢筋数量的同时，有效提升结构的抗震性能，同时避免了钢结构在外海的耐久性难题。永久结构型钢+临时型钢+普通钢筋在工厂整体制造，现场采用徐工集团制造的超大型塔机XGT8300-320S（最大额定起重量320吨，起升高度可达314.3米，将构件吊装至400米仅需13分钟，可实现每秒5毫米精准就位）进行骨架的整榀安装。

图5 型钢劲性骨架整榀吊装

青龙门大桥索塔横梁更是首次采用工厂整体预制，现场采用大吨位浮吊一次整榀吊装到位的技术，可以节约工期约一个月。

上述技术当前均已充分论证，即将开始试制造和试验段的试安装工作。

（2）通航孔桥钢梁双节段吊装

为减少双屿门大桥海上架梁渡台风险，其钢梁架设采用双节段整体吊装技术，标准段吊装重量约636吨，可以大幅减少主梁安装时间，为大桥主梁架设安全渡台提供了坚实的基础。

图6 双屿门大桥主梁吊装

（3）青龙门超大型防撞套箱整体制造安装

青龙门大桥索塔承台由41根桩基构成，采用整体八边形设计。承台防撞套箱是双壁围堰结构，总长约86米、总宽为48米，面积4128平方米，近似于十一个标准篮球场大小，高度为9.8米，最大壁厚10米，约为三层楼高，是“世界最大宽度、最大壁厚、最大拼装尺寸、最大海上运输尺寸、最大海上整体吊装重量”的整体式防撞套箱。为保证这“五项世界之最”的平稳安全下放，指挥部根据技术管理清单，提前半年开展技术方案的编制、内审等工作，并通过多次模拟吊装工况，确保施工安全。截至2024年2月，三个索塔防撞套箱已成功安装，青龙门大桥转入水上施工阶段。

（4）智造工厂基地布置

除两座通航孔桥外，本项目海上引桥采用70米跨径箱梁，下部结构采用钢管桩（最大直径2米，长114米）、大节段预制墩（最大吊装重量560吨），上部结构采用节段预制拼装箱梁；其他引桥采用30米或40米预制T梁。全线预制混凝土结构约31万方，钢结构（含钢管桩）约23.7万吨，其中上部结构和索塔钢材约10.2万吨。

本项目钢结构（含索塔型钢进行骨架）和混凝土结构均采用专业工厂制造的模式。其中主体工厂以位于舟山的中铁建智慧化产业园区、中铁宝桥舟山基地、上海振华重工等为基础，分别开展海上预制桥墩、预制节段梁，以及主体钢结构的加工制造工作。

图7 中铁宝桥舟山基地

通过结构创新和施工技术创新，确保生态红线保护区的无公害穿越，最大程度上降低施工作业对于环境的影响。首先，工业化建造技术可以有效的减少对现场的影响，这是对现场环境最大的保护手段之一。再者，本项目针对六横侧双屿门东引桥紧邻生态红线，空间极为局促，海岛环境脆弱的特点，设计了超大直径管柱式基础，并配套了“削竹式”支护的绿色施工方案。

双屿门东引桥结合结构受力、红线布置，以及现场地形、地质、地貌，采用了直径9m的大直径管柱式基础；桩基洞口开挖采用“削竹式”支护的方式，桩基本体开挖根据地质情况不同分别采用波纹钢板+型钢加劲、锚杆+喷锚支护的方式。

图8 现场施工照片

作为跨海百年工程，为保证结构的耐久性，本项目从设计开始，创立了“本质耐久”的理念，一方面通过加强结构受力验算和细节设计，提升结构耐久性，再者通过应用和研发高耐久材料，从本质上提升结构耐久性。

本项目在国际上首次研发了1860MPa的高强双相不锈钢钢绞线锚固系统，在海洋环境下，其理论使用寿命可达200年。

图9 2304双相不锈钢耐蚀当量示意

高强双相不锈钢锚固系统应用于双屿门大桥隧道锚的大缆锚固系统。当前双相不锈钢钢绞线已经实现量产，配套锚具业已完成试制，接下来将进行整个锚固系统的型式试验和盐雾试验等工作。

图10 隧道锚锚固系统示意图

树立了全过程风险防范意识，在设计中开展大桥施工抗风、成桥抗风和行车风环境研究，确保大桥建设和运营安全，通过数字化手段，对关键施工环节进行全过程监控，保障施工安全。

（1）通航孔桥抗风风险控制

本项目百年一遇设计基准风速达44.3m/s，双屿门大桥颤振检验风速为83.8m/s，青龙门大桥颤振检验风速为88.6m/s。此外，大桥建设周期长，主梁架设避让台风期的难度大，而双屿门大桥作为悬索桥，架设阶段的颤振等抗风安全性问题突出；青龙门大桥最大双悬臂达327米，架设阶段抖振影响大。再者，本项目地处外海岛屿，全线缺乏遮蔽，且本项目今后服务于集装箱和产业园区车辆，其行车安全性需要格外关注。

针对上述问题，指挥部在工可阶段即与设计单位（浙江数智交院）联系同济大学、西南交通大学开展了抗风选型研究，在初步设计和施工图设计阶段，委托两家高校背靠背开展了抗风性能研究，并在浙江省交通运输厅支持下，申报了《强/台风海域超大跨度悬索桥结构和风振性能控制研究》课题，对大桥建设、运营、维护阶段的抗风性能进行了系统性研究，大桥设计充分采纳了相关研究成果。以下对双屿门大桥的抗风性能保证措施做概略介绍。

图11 全桥气弹模型（全桥气弹模型采用了全碳纤维外衣）

为保证双屿门大桥的颤振性能，对五种整体式主梁和一种分体式主梁的抗风性能进行了1:70的风洞模型试验，试验在同济大学和西南交通大学开展。试验证明，分体式主梁的颤振性能显著优于整体式主梁。

图12 整体式主梁示意

为保证分体式主梁的涡振性能，同济大学和西南交大制作了1：25的大比例尺节段模型，对涡振性能进行了深入研究。结合试验成果，设计单位对主梁的气动外形进行了优化，包含在分体式箱梁中央采用了一定透风率的格栅，风障的横梁采用交错式布置，外侧护栏路缘石与风嘴流线型过渡，水平分流板下缘封闭以及检修车轨道两侧设置导流板等措施。

图13 分体式主梁及气动优化措施示意

接下来，伴随大桥建设进度，指挥部牵头继续委托了同济大学、西南交通大学和湖南大学，结合大桥实际进度，对主梁架设过程开展精细化研究工作。

（2）大体积混凝土智能温控系统

本项目混凝土现场浇筑方量达120万方，其中锚碇14万方，承台和封底26万方，索塔约15万方。为保证大体积海工混凝土的浇筑质量，指挥部选择中交四航院开展了大体积混凝土的温控专项研究，并开发了大体积混凝土的智能温控系统。在双屿门大桥承台浇筑中，本系统正式投入使用。智能温控系统通过现场视频、传感器等收集数据，实时上传至项目管理系统，做到对现场施工情况的实时掌握。

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（3）组建重大安全风险防控的第三方协作团队

大桥引入重大风险监控第三方团队，实施船舶24小时警戒巡逻，人员24小时监控、调度，阻拦过往船只误闯施工区域，及时掌握施工船舶动向；引入安全管理第三方团队，协助指挥部和项目部管理危大工程、平安工地创建、隐患排查与治理、标准化建设、教育培训等工作，进一步提升项目安全管理水平、强化本质安全管理。

图15

图16

目前，六横公路大桥水下施工已近尾声，逐步转入水上施工阶段。六横大桥建设者将锚定“高质量建设、高水平安全、高品质服务、高品位文化”的恒亘百年的现代化跨海桥梁示范工程目标，奋力将六横公路大桥二期工程打造为平安百年品质示范工程。