蘇通大橋主跨鋼箱梁水上吊裝工藝及通航管理

(江蘇省蘇通大橋建設指揮部，江蘇 南通 226010)

蘇通大橋位于江蘇省南通市和蘇州(常熟)市之間，是交通部規(guī)劃的“沈陽至海口”國家重點公路跨越長江的重要通道，也是江蘇省公路主骨架網(wǎng)的重要組成部分。蘇通大橋跨江大橋總長8 146 m，由北引橋、主橋、輔橋和南引橋組成，其中主橋全長2 088 m，主跨為1 088 m的雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，是目前世界上第一大跨徑斜拉橋。

蘇通大橋主跨鋼箱梁采用全焊扁平流線形結構，由索塔區(qū)梁段、標準梁段和中跨合龍段組成，所有鋼箱梁均采用工廠化預制，運梁船浮運至現(xiàn)場，分別采用大型浮吊和橋面吊機進行吊裝就位，計劃作業(yè)時間從2006年8月至2007年7月底，歷時1年。由于施工時，浮吊和運梁船需占用通航水域，對長江過往船舶的安全航行帶來較大影響，特別是標準梁段吊裝作業(yè)，隨著工程的推進，運梁船將分別占用推薦航路和主航路，需要海事部門采取單向通航、封航等交通管制措施。

1 蘇通大橋航運狀況

橋位處，船舶平均流量在2 500艘/d以上(高峰流量可達 5 000余艘/d)；上水船舶大多利用潮汐集中上行，高峰流明顯，據(jù)統(tǒng)計，上水船舶白天一般在當日高潮前1.5 h左右開始，持續(xù)時間1.5～2.0 h，高峰流占全天上水船舶總數(shù)的65%左右；夜晚船舶高峰流較白天要小，持續(xù)時間大約1 h。在所有船舶中，海輪約占13%；黃砂船約占71%；危險品船約占4%；其他船(含集裝箱船、散貨船等)約占12%。

根據(jù)交通部交水發(fā)[2001]763號文《關于蘇通長江公路大橋通航凈空尺度和技術要求的批復》和《長江江蘇段船舶定線制規(guī)定(2005)》等有關規(guī)定，施工期主通航孔通航凈空寬度不小于891 m，設置深水航道寬度400 m，中間為分隔線，兩側各150 m水域為上、下行推薦航路。見圖1。

圖1 通航水域示意圖(單位：m)

2 鋼箱梁吊裝與通航相關性分析

蘇通大橋主跨鋼箱梁吊裝是全橋的關鍵性控制工程，為防范鋼箱梁大懸臂在臺風季節(jié)的最不利風險，必須確保大橋于臺風季節(jié)到來前實現(xiàn)合龍；在長江黃金水道實施通航管制，涉及到眾多港航企事業(yè)單位的協(xié)調，而且，架設鋼箱梁用的臨時墩和托架等大臨設施在吊裝期作業(yè)內不能拆除，一方面影響船舶分流，另一方面自身也面臨船撞的風險。因此，必須科學分析鋼箱梁吊裝對船舶通航的影響，研究采取有針對性的施工安全和通航安全管制措施。

2.1 基本思路

鋼箱梁吊裝對船舶通航的影響，主要是由于作業(yè)時，施工船舶占用通航水域，特別是江側用于施工船舶定位用的錨占用通航水域引起的，因此，通過精確計算每塊鋼箱梁吊裝時，船舶外側的錨與相應側主墩之間的距離，可以準確預測作業(yè)時施工船舶對通航的影響情況，在此基礎上，研究采取不同的拋錨方法和交通管制措施，就能有效地減少吊裝作業(yè)對通航的影響。

2.2 主要施工船舶技術參數(shù)

見表1所列。

表1 主要施工船舶技術參數(shù)

2.3 索塔區(qū)梁段吊裝

2.3.1 基本情況

蘇通大橋索塔區(qū)梁段分A、B1及B2類，其中B1及B2焊接為一體整體吊裝，A梁段長13.2 m，B1+B2長22.2 m，共6大塊，最大起吊重量約695 t。根據(jù)施工方案，作業(yè)時，浮吊船在拖輪協(xié)助下，到達指定位置沿橋軸線方向橫江停泊，見圖2。

圖2 索塔區(qū)梁段吊裝示意圖

2.3.2 通航安全影響分析

根據(jù)施工方案，浮吊船尾錨需向江心側拋300 m纜繩，現(xiàn)場平均水深30 m，則尾錨距相應側主墩中心線距離d錨>94+(3002-302)1/2>344 m，即浮吊船拋出的尾錨占用了作業(yè)面?zhèn)鹊娜客扑]航路和大部分通航分道，對作業(yè)面?zhèn)鹊拇昂叫性斐奢^大影響，而且，浮吊船將梁段擱置在墩身橫梁或支架上，定位精度要求較高，要盡可能防止他船興波的影響。

2.3.3 通航安全管制措施

由于南北兩側索塔區(qū)梁段吊裝非同時進行，作業(yè)面?zhèn)却翱衫@過船舶尾錨水域航行，因此，需要采取單向通航的交通管制措施，且北側吊裝作業(yè)應盡量避開上水船舶高峰流，大型海船通過時要注意控制航速。

2.4 標準梁段吊裝

2.4.1 基本情況

主跨標準梁段共64塊，每塊鋼箱梁長16 m，不含風嘴頂板寬35.4 m，中心線處高4 m，最大起吊重量約450 t。作業(yè)時，由運梁船裝運梁段至現(xiàn)場，在橋軸線指定位置順江(頂流)拋錨定位，用橋面吊機進行起吊作業(yè)。吊裝作業(yè)時，橋面吊機對運梁船定位要求較高，定位偏差在2.5 m以內，每次吊裝約需10 h，為盡可能減少交通管制次數(shù)，盡可能采用南北兩側同時起吊的方法。

2.4.2 通航安全影響分析

根據(jù)施工方案，作業(yè)時，運梁船沿船舶首尾線45°方向拋纜繩，現(xiàn)場平均水深30 m，以北側吊裝為例，起吊梁段中心距4#墩中心線的距離為36.8 m，每塊梁段作業(yè)時，梁段中心距主4#墩中心線距離d梁和外側錨距主4#墩中心線距離d錨分別為：

d梁=36.8+16×(N-3)

(1)

d錨=36.8+0.5B+16×(N-3)+(L2-302)1/2·cos45°

(2)

式中：B——運梁船船寬；

N——標準梁段號(標準梁段起始段編號為3號)；

L——纜繩長度。

結合橋區(qū)水域情況，通過建立數(shù)學模型，精確計算，將施工對通航的影響總體分為兩個階段，即影響推薦航路及施工水域階段(階段1)和影響深水航道階段(階段2)。其中第2階段，隨著工程的推進，運梁船拋錨作業(yè)相互影響，需要分別采取不同的作業(yè)方法。具體情況見表2。

表2 影響情況表

為防止發(fā)生船舶走錨，以兩船最小出纜長度200 m計算。

階段1：從第3號梁段至第12號梁段，施工船舶對上水通航分道內船舶有影響。

階段2：從第13號梁段起，運梁船江側錨將占用部分深水航道直至全部深水航道，對過往船舶有較大直至重大的影響。從第25號梁段起，運梁船之間錨位相互交叉；從第30號梁段起，由于兩船間距逼近，同時拋錨作業(yè)水域受限，因此，永裕07運梁船先進場粗定位，然后讓出部分水域，金虹1號再進場拋錨，雙方精確定位后，兩側同時起吊；吊裝第34號梁段時，作業(yè)空間嚴重受限，永裕07必須待金虹1號鋼箱梁起吊至一定高度后再進行吊裝。

若運梁船拋纜長度加長，則兩船拋起錨作業(yè)出現(xiàn)相互影響的局面將提前。

2.4.3 通航安全管制措施

階段1，作業(yè)后期，需要封閉上水推薦航路，海巡艇加強巡航，小型船舶沿深水航道右側行駛；階段2，由于兩側同時起吊，對過往船舶影響嚴重，需要全面封航。

2.5 合龍段吊裝

合龍段一塊，長約6.4 m，起吊重量約120 t。

運梁船占據(jù)深水航道的中央，對過往船舶有嚴重影響，需要全面封航。

3 施工總結

蘇通大橋鋼箱梁吊裝水上施工復雜，對通航安全影響大，需要采取巡航、單向通航和全面封航等多種交通管制措施，通航安全管理難度大。為盡可能減少施工對通航的影響，應統(tǒng)籌考慮，周密謀劃，認真做好以下五方面工作。

1) 加強組織領導，健全協(xié)調機制；

2) 細化方案研究，優(yōu)化施工工藝；

3) 加強施工過程安全控制，消除事故隱患；

4) 加強應急管理，確保突發(fā)情況下的應急處置；

5) 加強輿論宣傳，提高全社會的關注度。

蘇通大橋主跨鋼箱梁吊裝從2006年8月19日開始，索塔區(qū)梁段至8月31日15時48分結束，期間，共實施交通管制8 d，歷時67 h，比原計劃縮短63 h；標準梁段及合龍段吊裝于2006年11月7日開始，至2007年6月18日結束，歷時8個月。海事部門針對長江船舶交通密集，轄區(qū)錨地水域不足和自然氣候多變等特點，采取遠程控制、近程攔截和核心區(qū)防護等措施，對擬通過蘇通大橋的船舶進行宣傳、控制和攔截，在長江吳淞口至泰州200余km的江面上設置了8道攔截線，首次在長江下游成功實施了大規(guī)模的交通管制，為吊裝作業(yè)創(chuàng)造了良好的施工作業(yè)環(huán)境。施工單位嚴格按照指揮部的要求，優(yōu)化工藝，落實安全防范措施，每次吊裝作業(yè)都在規(guī)定時間內提前完成，整個工程較原計劃提前1個月順利完成，將施工對通航的影響減少到了最低限度。