苏通大桥工程施工设计方案

..苏通大桥方案目录TOC\h\z\t"标题A,1,标题B,2\l"_Toc36520651#_Toc36520651"1.项目概况1\l"_Toc36520652#_Toc36520652"1.1项目地理位置及主要功能1\l"_Toc36520653#_Toc36520653"1.2前期工作概况1\l"_Toc36520654#_Toc36520654"2.主要技术标准3\l"_Toc36520655#_Toc36520655"3.建设条件6\l"_Toc36520656#_Toc36520656"3.1地形地貌6\l"_Toc36520657#_Toc36520657"3.2气象7\l"_Toc36520658#_Toc36520658"3.3河势及河床稳定8\l"_Toc36520659#_Toc36520659"3.4水文8\l"_Toc36520660#_Toc36520660"3.5工程地质11\l"_Toc36520661#_Toc36520661"3.6地震13\l"_Toc36520662#_Toc36520662"4.主航道桥桥型及结构方案17\l"_Toc36520663#_Toc36520663"4.1总体设计17\l"_Toc36520664#_Toc36520664"4.2结构设计17\l"_Toc36520665#_Toc36520665"4.3施工方案24\l"_Toc36520666#_Toc36520666"5．专用航道桥桥型及结构方案28\l"_Toc36520667#_Toc36520667"5.1总体设计28\l"_Toc36520668#_Toc36520668"5.2结构设计29\l"_Toc36520669#_Toc36520669"5.3施工方案31\l"_Toc36520670#_Toc36520670"6.引桥桥型及结构方案33\l"_Toc36520671#_Toc36520671"6.1总体设计33\l"_Toc36520672#_Toc36520672"6.2结构设计33\l"_Toc36520673#_Toc36520673"6.3施工方案36\l"_Toc36520674#_Toc36520674"7.接线工程37\l"_Toc36520675#_Toc36520675"7.1接线工程主要技术标准37\l"_Toc36520676#_Toc36520676"7.2接线工程设计路段划分37\l"_Toc36520677#_Toc36520677"7.3接线工程路线走向37\l"_Toc36520678#_Toc36520678"7.4接线工程概况37\l"_Toc36520679#_Toc36520679"8.交通工程及沿线设施39\l"_Toc36520680#_Toc36520680"8.1管理养护机构39\l"_Toc36520681#_Toc36520681"8.2交通安全设施39\l"_Toc36520682#_Toc36520682"8.3监控系统39\l"_Toc36520683#_Toc36520683"8.4通信系统40\l"_Toc36520684#_Toc36520684"8.6收费系统40\l"_Toc36520685#_Toc36520685"8.7限载系统40\l"_Toc36520686#_Toc36520686"8.8供电照明及综合电力监控40\l"_Toc36520687#_Toc36520687"8.9房屋建筑41\l"_Toc36520688#_Toc36520688"8.10景观工程41\l"_Toc36520689#_Toc36520689"8.11跨江大桥附属工程42\l"_Toc36520690#_Toc36520690"9.建设安排与实施方案43\l"_Toc36520691#_Toc36520691"9.1总体施工方案43\l"_Toc36520692#_Toc36520692"9.2总体施工进度安排44附图TOC\o"2-3"地理位置图-1路线平纵面缩图图-2全桥标准横断面图-3主航道桥总体布置图-4专用航道桥总体布置图-5全桥施工进度安排图-6..1.项目概况1.1项目地理位置及主要功能苏通长江公路大桥〔简称"苏通大桥"位于XX省东南部长江口XX河段,连接XX、XX两市,北岸接线始于XX省公路主骨架"横三"线——宁〔XX通〔XX启〔启东高速公路,与实施中的连〔XX盐〔XX通〔XX高速公路相接；南岸接线终于XX省公路主骨架"连三"线——沿江高速公路太仓至江阴段,与实施中的苏〔XX嘉〔XX杭〔XX高速公路相接。上游距江阴长江公路大桥约82km,下游离长江入XX约108km。苏通大桥是交通部规划的XX嘉荫至XXXX国家重点干线公路跨越长江的重要通道,也是XX省公路主骨架之一赣榆至吴江高速公路的重要组成部分,对于长江两岸干线公路网的形成和连通发挥着重要的作用,在国家及XX省公路运输网中均占有重要地位。1.2前期工作概况苏通大桥前期工作始于1991年,并于1997年12月由中交公路规划设计院、上海市隧道工程轨道交通设计研究院在前期研究成果的基础上正式编制完成了《XX长江公路通道预可行性研究报告》。1998年12月,XX省提出了苏通大桥项目建议书并上报国家发展计划委员会。1999年4月,交通部对项目建议书进行了行业审查。1999年9月,受国家发展计划委员会委托,中国国际工程咨询公司组织专家对项目建议书进行了评估。20XX4月,根据有关方面要求,XX省组织完成了项目建议书的补充报告。20XX6月,国家发展计划委员会下达了经国务院批准的项目建议书,苏通路大桥项目正式立项。苏通大桥的工程可行性研究工作始于1999年7月,考虑到苏通大桥特殊的地理位置,其建设条件比较复杂,工程规模及技术难度大,将工程可行性研究工作分为两阶段实施。第一阶段,组织开展有关专题和桥梁科研工作,为工程可行性研究报告的编制奠定基础；第二阶段,以专题和桥梁科研成果为基础,完成工程可行性研究报告的编制。经大量的专题和桥梁科研后,于20XX3月完成中间成果报告,20XX8月,经XX省组织预审后编制完成了正式报告并上报。鉴于工可报告推荐主航道桥方案为主跨超千米的斜拉桥,技术难度较大,编制单位对工程方案又做了进一步深化研究,交通部和XX省也于20XX12月邀请国、内外著名桥梁专家在XX召开了"苏通长江公路大桥技术研讨会",随后通过了交通部行业审查。中国国际工程咨询公司也于20XX2月初组织专家进行了评估。在国家发展计划委员会对本项目工程可行性研究报告的审批过程中,设计单位又对主桥桥型方案进行了进一步比较、论证,形成了专题报告。在上述工作基础上,经国务院批准,国家发展计划委员会以计基础[2002]2330号文《印发国家计委关于审批XX省苏通长江公路大桥可行性研究报告的请示的通知》,批复了苏通大桥工程可行性研究报告。为了加快前期工作步伐,XX省交通厅于20XX9月~12月组织开展了苏通大桥初步设计招标、评标工作。以中交公路规划设计院为主体设计单位、XX省交通规划设计院和同济大学建筑设计研究院为合作参加单位的设计联合体中标,承担苏通大桥的初步设计任务。同时,设计联合体聘请丹麦COWI公司承担有关设计咨询审查工作。受设计单位邀请,高格桥梁景观设计研究中心参加了跨江大桥工程景观设计工作。根据业主要求,初步设计工作20XX2月底全面启动,于20XX10月完成。初步设计成果完成后,交通部公路司于2002年11月27日~..2.主要技术标准a.公路等级：平原微丘区全封闭双向六车道高速公路；b.计算行车速度：100km/h；c.桥梁结构设计基准期：100年d.车辆荷载等级：汽车—超20级,挂车—120；e.桥面净空及标准横断面：桥梁标准宽度：34m,净空高度为5m,详见图2-1；桥面净空及桥梁标准横断面f.纵坡：≤3%；g.横坡：2％；h.平、纵曲线半径：不设超高最小平曲线半径5500m凸形竖曲线一般最小半径17000m凹形竖曲线一般最小半径6000mi.抗震设防标准：地震基本烈度Ⅵ度。j.抗风设计标准：运营阶段设计重现期100~150年,根据具体情况采用施工阶段设计重现期10~30年,根据具体情况采用k.设计洪水频率：主航道桥、专用航道桥、引桥1/300；l.跨江大桥设计水位：见表2-1<表中高程为85国家高程系统>。跨江大桥设计水位一览表项目设计洪水位最高设计通航水位最低设计通航水位标准300年一遇20年一遇98％保证率数值〔m5.294.30-1.46m.通航净空尺度和通航孔数量：经交通部批准,通航净空尺度和通航孔数量采用如表2-3所示。n.船舶撞击力标准根据苏通大桥实际情况,主航道桥与专用航道桥年撞损频率可分别考虑：主航道桥整体年撞损频率取<10-4,专用航道桥整体年撞损频率取<10-4。经船舶撞击力标准专题研究,主航道桥、专用航道桥、引桥采用的船舶撞击力标准如表2-2~表2-5所示。通航净空尺度和通航孔数量一览表通航孔名称航道类型代表船型通航净空尺度〔m通航孔数量净宽净高主通航孔单孔双航道5万吨级集装箱船〔3800TEU8916214.8万吨级远期大型散货船驳船队辅助通航孔单孔单航道9000吨级散货船驳船队220242专用通航孔单孔双航道7000吨级散杂船220391洪季上行孔单孔单航道1000吨级江轮70151主航道桥船舶撞击力标准通航孔桥墩船撞力<MN>荷载作用高度<m>横桥向纵桥向总高度通航水位以上通航水位以下主桥南边跨近塔辅助墩40.620.322.09.812.2远塔辅助墩13.36.6522.09.812.2过渡墩12.06.005.01.53.5主通航孔南墩126.763.3522.09.812.2北墩130.665.322.09.812.2主桥北边跨近塔辅助墩40.620.322.09.812.2远塔辅助墩13.196.622.09.812.2过渡墩11.915.965.01.53.5专用航道桥船舶撞击力标准通航孔桥墩船撞力<MN>荷载作用高度<m>横桥向纵桥向总高度通航水位以上通航水位以下专用通航孔南墩49.8124.9114.36.57.8北墩40.9320.4714.36.57.8引桥船舶撞击力标准通航孔桥墩船撞力<MN>荷载作用高度<m>横桥向纵桥向总高度通航水位以上通航水位以下北引桥近主桥第一墩10.85.45.01.53.5近主桥第二墩9.14.555.01.53.5其它非通航孔墩2.331.165中引桥近主桥第一墩10.595.2955.01.53.5近主桥第二墩7.63.85.01.53.5其它非通航孔墩2.331.165南引桥非通航孔墩2.331.165..3.建设条件3.1地形地貌项目所在地区属长江冲积平原的新长江三角洲,是大长江三角洲的近前缘地带。两岸陆域河网密布,地势平坦,高程一般在2～5m〔85国家高程系统之间；局部地段有山丘分布。苏通大桥拟建区段长江属弯曲与分汊混合型河段。平面形态呈S形弯曲；水面宽窄相间,西段天生港附近宽约6km,往下展宽,在军山附近宽约10km,到东方红农场拐角处宽达14km,再往下突然缩窄,至东段徐六泾附近宽约6km；江中沙洲发育,槽深滩宽,江心沙洲主要有如皋沙、通州沙和狼山沙、新通海沙、白茆沙等,属心滩地貌；通州沙东水道与新通海沙南水道中有水深达近50m的深槽区,构成长江主汊,属深槽侵蚀及堆积地貌,其它水道则为支汊,属河道冲蚀及冲积地貌。见图3-1。桥轴断面主槽呈"V"字形,略偏南岸,-10m等深线以下水域宽约1800m,-20m等深线以下水域宽约1100m,最深点高超约-31.3m,南北主塔位置的床底高程分别为-14.5m和-22.7m；夹槽在主槽南侧,主槽与夹槽中心距约1700m；夹槽呈盆形,宽约400m,底面高程约-10m,南北主墩位置的床底高程分别为-9.3m和-10.1m。图3-1XX河断平面形态图3.2气象1.桥位区属于北亚热带湿润季风气候,天气复杂多变,不良天气频繁,对工程影响较大的不良天气有暴雨、连阴雨、雷暴、台风、大风、大雪、雾等。对于台风,桥位地区从5月下旬至11月下旬都有可能遭受台风袭击,年均出现台风2.3～2.7次。7月上旬到9月为台风多发期,8月份是台风影响最多的月份,约占40%。在设计中要优先考虑抗风能力强的结构方案和施工方案；安排施工进度时,受台风影响较大的施工状态如最大单悬臂、最大双悬臂等尽量避开台风多发期,以确保大桥安全。桥位地区年平均下雨日120天左右,最多150天；年平均下雾日和雷暴日均为30天左右,最多可达60天。上述不良天气都会导致有效施工天数的减少,安排工期时要给予充分考虑。2.桥位地区年平均气温15.4℃左右,年极端最高气温42.2℃,年极端最低气温-12.7℃；月最高气温30.1℃、月最低气温-0.2℃。由此确定大桥设计温度参数为：结构合拢温度10～20℃,混凝土结构升降温±3.通过查阅桥位两岸地区的天气灾害记录和走访调查当地居民,综合分析研究,表明桥位处没有龙卷风发生。4.通过在江面建立观测平台和在岸边设立剃度观测塔,揭示了宽阔水面上风况不同于邻近气象站、也有别于沿岸风速测站的事实,真实反映了桥位处的风况。观测数据表明,桥位江面风速明显大于邻近气象站,平均风速为邻近气象站的２倍左右,江面风速也大于江岸。5.江面主导风向为偏东风,XX市累年风向频率玫瑰图见图3-2。6.桥位江面距平均水面10m高度处不同重现期基本风速见表3-1。表3-1桥位江面不同重现期的基本风速〔m/s重现期10年30年50年100年120年150年200年极值-I型32.035.537.139.139.740.441.3图3-2XX市累年风向频率玫瑰图3.3河势及河床稳定1.拟选的苏通大桥位于徐六泾节点段的徐六泾标的下游侧,一百多年来,虽经历了上游通州沙水道和狼山沙水道主槽左右大幅度摆动,但徐六泾节点段的长江主流始终在浒浦～徐六泾标一线,河势较为稳定。1958年以来,桥位附近深槽平面形态变化不大,尤其是主槽的右侧边坡稳定性较好,40余年来桥位上下游各1km范围内的深槽右侧-10m和-20m等深线变幅均在300m以内。桥位河段是江阴以下长江干流最为稳定的区段之一。2.桥区河床稳定性研究表明,桥区南岸附近区域在-10m～-26m之间分布着一层淤泥质粘土层,该土层的平均起动流速2.2m/s,比其它各层的起动流速大2倍以上,具有很强的抗冲性,加上桥轴线附近水流平顺,涨、落潮流路基本一致,这些均对南岸边坡的稳定性起着积极作用。3.动床物理模型试验表明,大桥工程引起的河床变化仅在桥轴线附近,主深槽河床有所冲刷,边滩有所淤积。大桥建设没有改变现有河势,对南岸已建码头和专用航道不会产生明显的不利影响。4.有关职能部门和研究单位对桥位河段的整治规划报告一致认为,徐六泾节点段〔即桥位河段河势是稳定的,今后加强徐六泾节点功能将有利于苏通大桥的建设,对白茆沙河段整治、三沙治理、长江口综合开发以及长江口深水航道的建设均是有利的。3.4水文XX河段为反S形藕状河型,江面宽阔,最宽处约14km,最窄处约6km左右。长江流域以雨洪径流为主,每年5～10月为汛期,11月～翌年4月为枯水期,洪峰多出现在6～8月,1月或2月水位最低。项目所在河段为中等强度的潮汐河段,高潮位主要受风暴潮影响,在汛期当台风和天文大潮遭遇时,长江河口就会出现很高的潮位,造成严重灾害。项目所在区域附近的天生港、浒浦水文站实测最大潮差为4.01m,平均潮差潮位为2.07m。1.设计潮位苏通大桥设计潮位专题成果见表3-2。表3-2苏通大桥设计潮位计算成果项目不同重现期〔年的设计水位〔m均值〔m2050100300设计高潮位4.304.774.965.293.90设计低潮位-1.45-1.58-1.68-1.81-1.112.设计潮流速与流量桥位处设计潮流速专题成果见表3-3、表3-4、表3-5表3-3苏通大桥设计潮流量专题成果项目不同重现期〔年的最大设计潮流量〔万立方米0.33%1%2%5%涨潮17.84616.96516.45115.759落潮20.89019.31318.39617.167表3-4设计涨潮垂线平均流速计算成果垂线位置不同频率设计潮流速〔m/s均值0.33%1%2%5%10%20%K16+3812.392.302.242.172.112.051.99K17+4811.701.631.591.541.491.451.40K18+2061.611.531.481.431.391.341.30主航道桥北副墩<K19+156>2.382.262.202.102.041.971.89主航道桥北主墩<K19+456>2.952.812.732.622.532.452.36主泓<K20+000>3.323.153.062.932.842.732.63主航道桥南主墩<K20+544>3.032.902.832.732.662.582.50主航道桥南副墩<K20+844>2.862.722.652.552.472.382.30专用航道桥北主墩<K21+559>2.142.052.001.931.881.821.77专用航道桥南主墩<K21+967>2.302.212.162.092.031.971.92表3-5设计落潮垂线平均流速计算成果垂线位置不同频率设计潮流速〔m/s均值0.33%1%2%5%10%20%K16+3811.671.541.461.361.281.201.12K17+4810.880.800.750.680.640.90.53K18+2062.522.312.202.041.921.801.67主航道桥北副墩<K19+156>3.203.002.852.632.492.342.18主航道桥北主墩<K19+456>3.283.062.922.752.622.482.34主泓<K20+000>4.013.763.613.403.253.092.93主航道桥南主墩<K20+544>3.403.183.052.892.752.612.48主航道桥南副墩<K20+844>3.223.002.882.722.592.462.33专用航道桥北主墩<K21+559>2.172.031.951.841.761.671.58专用航道桥南主墩<K21+967>2.322.172.081.961.881.781.693.流向桥位主通航孔落急流向为95°～104°；涨急流向为270°～280°。在专用航道,落急流向为95°～105°之间；涨急流向为282°～289°。4.波浪100年一遇风速时,北主墩附近100年一遇波高为3.29m；主槽南侧100年一遇最大波高为3.63m,专用航道桥桥墩附近为3.05m。5.泥沙桥位断面1999年9月实测最大测点含沙量为4.14kg/m3。6.冲刷1>一般冲刷根据初步设计方案,大桥实施后整个过水面积将有8.8％左右的压缩。依据桥区河床演变和水文动力特点以及泥沙运动特性,结合历年来本区段动床试验成果,采用二十年一遇落潮流量与大中小潮组合潮型连续作用五年的水文组合条件进行试验,据随机模型分析计算,该水文组合频率大于300年一遇。试验得到的桥下一般冲刷深度为2.4~4.7m。2>局部冲刷初步设计阶段几个基础方案的局部冲刷试验成果见表3-6。施工图阶段的局部冲刷试验正在进行中。表3-6最大局部冲刷深度表基础位置基础形式及尺寸<m>最大局部冲刷深度<m>300年一遇100年一遇20年一遇5年一遇主桥南主塔基础围堰45.340.229.321.5沉井40×8833.429.025.720.7沉井38.834.428.021.2群桩21.919.116.213.5主桥北主塔基础围堰41.235.527.420.4沉井40×8830.427.122.718.7沉井35.631.326.020.0群桩19.217.114.311.8主桥南辅助墩基础钢沉井25×4019.218.416.615.0主桥北辅助墩基础钢围堰29×5123.021.519.517.0钢沉井25×4019.018.216.414.5专用航道桥主墩基础钢围堰35.5×62.517.115.714.012.4钢沉井24×4313.712.511.210.0群桩12.811.710.59.3引桥50m箱梁墩群桩6.96.45.75.2引桥100m箱梁墩群桩7.37.16.86.43.5工程地质1.苏通大桥地处长江三角洲冲积平原,第四纪地层厚度大,分布较稳定,基岩埋深北岸在270～280m之间,南岸在310m左右。2.桥位区全新统颗粒较细,沉积时间短,工程地质性质较差；上更新统以砂土为主,性质较好,其中6－1、8－1层岩性以含砾中粗砂为主,厚度大,分布较稳定,可选作桩尖持力层；中更新统分布稳定、性质好,亦可作桩尖持力层,但桩较长。3.勘察取得了丰富土工试验成果,针对桥位区以砂土为主的特征,采取了大量的原状砂样,为工程地质评价奠定了基础；XX大学在工可优化桥轴线补做大量的扁铲试验、K0固结试验等,为岩土优化研究提供了更多的依据。4.工程地质报告推荐采用的设计参数符合《公路桥涵地基与基础设计规范》规定,初步设计按其推荐值采用。初步设计采用的重要工点主要地质参数见表3-7～3-7。表3-7地质钻孔情况表〔主桥北塔基础地层编号岩土名称状态层底标高<m>推荐承载力<kPa>极限摩阻力<kPa>标贯击数Q41-3细砂中密-36.717045201-3粉砂中密-45.914035151-3细砂中密-54.718045251-3粉砂密实-57.21504042Q35-1中砂密实-64.240060>505-1粗砂密实-71.5500100475-2细砂密实-74.225050366-1粗砂密实-78.245080>506-2细砂密实-80.630055>506-1中砂密实-87.242060>507细砂密实-94.230055428-1粗砂密实-98.3500100>508-2粗砂密实-104.730050>508-2粗砂密实-115.230055>508-3亚粘土软塑-118.327050>508-1粗砂密实-122.2500100>508-2粉砂密实-125.222050>508-1粗砂密实-129.0500100>50Q29亚粘土硬塑-138.435070>509粘土硬塑-140.440080>5010粉砂密实-146.823050>5011粘土硬塑-154.734065>5012亚砂土流塑-158.11904512粉砂密实-162.22305012细砂密实-173.33005513亚粘土硬塑-182.04108514粉砂密实-186.72305014细砂密实-201.730055Q115粗砂密实-204.7500100表3-7地质钻孔情况表〔主桥南塔基础地层编号岩土名称状态层底标高<m>推荐承载力<kPa>极限摩阻力<kPa>标贯击数Q43-1亚粘土流塑-14.50902094亚粘土流塑-22.011030104淤泥质亚粘土夹粉砂流塑-51.001103538Q35-2粉砂密实-64.8018045455-2细砂密实-69.2025050456-1砾砂密实-73.60500100377中砂密实-91.8030050>507粉砂密实-94.9020045>508-1砾砂密实-103.50550110>508-2细砂密实-114.0030055>508-1中砂密实-116.6045060>508-2细砂密实-125.8030055>50Q29粘土硬塑-140.30380704010细砂密实-143.9030055>5011粘土硬塑-153.903406512粉砂密实-159.502305012细砂密实-174.303005513亚粘土硬塑-182.304507513亚粘土硬塑-186.302505014细砂密实-202.9030055Q115粗砂密实-206.8050010015细砂密实-210.603005515粗砂密实-220.5050010016细砂密实-223.503305516粗砂密实-229.905001003.6地震抗震设防标准根据目前国内外抗震设计方法的发展水平,采用两水平的抗震设计方法对苏通大桥进行抗震研究,同时,根据桥梁各部分的重要性,以及地震破坏后桥梁结构修复的难易程度,对主桥、专用航道桥和引桥分别采用两种不同的设防标准进行抗震研究,见表3-8。表3-8苏通大桥抗震设防标准桥梁设防地震概率水平结构性能要求结构校核目标主航道桥P1：100年10％〔重现期950年主结构完好无损,边墩接近或刚进入屈服主塔校核应力,边墩校核承载能力极限状态P2：100年2％〔重现期5000年主塔可出现微小裂缝,边墩可利用延性抗震主塔校核承载能力极限状态,边墩根据强度折减系数和延性校核承载能力极限状态专用航道桥和引桥P1：50年10％〔重现期475年主结构完好无损,桥墩接近或刚进入屈服桥墩校核承载能力极限状态P2：50年2％〔重现期2500年桥墩利用延性抗震桥墩根据强度折减系数和延性校核承载能力极限状态桥位区构造稳定性评价从历史地震资料分析,桥位区没有发生过破坏性地震的记载。经超长电磁波、浅层人工地震和精密磁测等方法的综合勘探和研究,F11断裂〔见图3-3及鹿河—璜泾断裂均不属于活动断裂,这两条断裂都隐伏在地表250m深度以下,因此,对桥梁建设不会产生影响,大桥桥位区属于构造稳定区。地震危险性分析考虑地震活动时、空不均匀性,采用国际工程界广泛使用的综合概率法,进行桥位区地震危险性分析,计算结果见表3-9。表3-9桥位区地震危险性分析结果概率水准基岩水平向峰值加速度PGA〔g主桥专用通道桥引桥100年63%0.04810%0.0942%0.12950年63%0.0330.0330.03310%0.0790.0790.0792%0.1140.1140.114图3-3苏通大桥近场区地震构造图地震动工程参数考虑河床冲刷,主桥、专用航道桥、引桥场地地表的峰值加速度见表3-10~3-12。表3-10主桥场地地表峰值加速度Amax<g>概率水准主墩位置水平向竖向No.1No.2No.3平均No.1No.2No.3平均100年2%北主墩0.1960.1910.1870.1910.1290.1270.1260.128南主墩0.2050.1850.2010.1970.1300.1270.1270.128100年10%北主墩0.1300.1400.1420.1370.0940.0910.0900.092南主墩0.1460.1380.1400.1410.0940.0940.0910.093表3-11专用通航孔桥场地地表峰值加速度Amax<g>概率水准水平向竖向No.1No.2No.3平均No.1No.2No.3平均50年2%0.1670.1780.1630.1690.1180.1130.1180.11650年10%0.1240.1140.1170.1180.0800.0770.0790.079表3-12引桥场地地表峰值加速度Amax<g>概率水准位置水平向竖向№1№2№3平均№1№2№3平均50年10%北引桥0.1210.1160.1240.1200.0860.0780.0800.081南引桥0.1230.1230.1410.1290.0900.0800.0830.08450年2%北引桥0.1800.1710.1690.1730.1170.1230.1150.118南引桥0.2010.1720.1820.1850.1220.1300.1240.125..4.主航道桥桥型及结构方案4.1总体设计根据基础设计资料专题研究成果,苏通大桥桥址区具有江面宽、基岩埋藏深、河势复杂、通航标准高的特点,要求桥梁主跨跨径应在千米以上。为此,工程可行性研究阶段和初步设计阶段都对苏通大桥的桥型方案进行了较深入的研究比较。针对苏通大桥建设条件,结合目前国内外桥梁建设的实际水平,工可阶段研究了主跨1088m的双塔斜拉桥方案、主跨650m的三塔斜拉桥方案、主跨1510m的双塔三跨悬索桥方案、主跨1510m的斜拉—悬索协作体系桥方案四种可能适合的桥型方案；初步设计阶段在工可研究的基础上,又对双塔斜拉桥和悬索桥桥型方案进行了研究、比较。经工可和初步设计阶段对桥型方案的研究比较,综合考虑河势、通航、地质条件和工程造价等因素,最终确定苏通大桥主航道桥采用双塔钢箱梁斜拉桥方案,其跨径布置为100+100+300+1088+300+100+100m,总长2088m,见图4-1。常熟常熟XX洪季上行航道辅助航道备用辅助航道主航道图4-1主航道桥桥跨布置4.2结构设计结构体系采用七跨连续半漂浮体系,空间密索型布置；索塔与主梁间纵向安装冲击荷载阻尼约束装置——液压缓冲器或粘滞阻尼器,横向设抗风支座传递风荷载。主梁主梁采用封闭式流线形扁平钢箱梁,节段标准长度16m、边跨尾索区节段为12m,全宽40.6m〔含风嘴,中心线处高度4.0m,最大重量400t。梁内横向设置两道桁架式纵隔板〔有竖向支承和索塔区段采用实腹板式,纵向每隔4m设一道板式横隔板〔索塔区段间距特殊设计,纵隔板、横隔板厚度在设置竖向支座、横向限位支座、伸缩装置及桥塔处予以适当增加。根据受力需要,钢箱梁在不同区段采用了不同的钢板厚度,索塔处板厚最大；顶板的厚度在横桥向也予以变化,在两端及靠近锚索区的位置加厚。各部构件主要尺寸为：梁高：4.0m顶板宽：35.4m〔不含风嘴底板宽：6.3505+23+6.3505m顶板厚：14～24mm底板厚：12～22mm腹板厚：30mm顶板U形加劲肋：厚8～10mm,上口宽300mm,下口宽180mm,高300mm,间距600mm底板U形加劲肋：厚6～8mm,上口宽250mm,下口宽400mm,高260mm,间距800mm横隔板间距：4.0m实体式纵隔板厚：12mm桁架式纵隔板：上、下弦杆板厚12mm,节点板厚12mm斜杆：采用角钢主梁构造见图4-2,三维透视图见图4-3。图4-2主梁构造图4-3主梁三维透视图斜拉索与主梁采用锚箱式锚固,锚箱安装在主梁腹板外侧,并与其焊成一体,构造见图4-4。为确保在正常运营状态下,边跨桥墩避免出现负反力,在辅助墩顶采用了压重的方式解决。锚锚固板承压板垫板锚固板图4-4索梁锚固构造索塔索塔为钢筋混凝土材料,呈倒Y形。塔柱分上、中、下三段,上塔柱高89.396m,中塔柱高146.692m,下塔柱高61.612m,总高度297.700m,桥面以上高230.410m。塔柱顺桥向宽度由塔顶的9m直线变化至塔底的15m；横桥向塔顶宽8m,自上向下逐渐变宽,中、下塔柱横向宽度由分叉点处的5.5m直线变化至塔底的8m。采用矩形断面,在外侧中部设置凹槽,构造见图4-5。图4-5倒Y形索塔一般构造斜拉索与索塔采用安装在塔柱混凝土内的钢锚箱锚固,构造见图4-6。图4-6锚箱立体剖面斜拉索经对国内、外斜拉桥所采用的两种斜拉索类型〔平行钢丝斜拉索和平行钢绞线斜拉索,见图4-7多方面比较,平行钢丝斜拉索以其较小的直径能减少对结构的风荷载而被推荐采用。全桥共272根斜拉索,最大斜拉索长度581m,单根最大重量约65t。图4-7斜拉索类型斜拉索采用分类对待和综合减振的方案,即阻尼器、气动措施并用。基础与防撞1>基础构造索塔基础采用钻孔桩群桩基础。承台为哑铃型,总体平面尺寸为113.75×48.1m,承台厚度为5~13.3m。桩基为131根D2.5m钻孔桩,采用梅花形布置,构造见图4-8。图4-8主塔基础一般构造2>防撞方案采用浮箱式消能缓冲防撞装置,钢结构制成,沿基础四周呈环形布置。主墩消能缓冲装置的构造示意见图4-9。图4-9防撞消能缓冲装置构造示意图4.3施工方案主梁索塔区梁段分为五段,利用1500t大型浮吊在支架上安装；两辅助跨梁段也利用该浮吊大块件吊装〔约50m长；其余标准节段利用桥面吊机对称悬臂拼装,施工示意见图4-10。图4-10主梁安装示意为降低施工风险,提高抗风能力,施工过程中拟采用以下措施：1>设置临时墩为减小悬臂施工长度,控制主梁悬臂上下摆动,降低施工难度,在边跨设置了一个临时墩。2>使用调质阻尼器为减少主跨钢梁在各种风速条件下的振动,可在长悬臂的最前端安装调质阻尼器〔见图4-11。图4-11长悬臂施工时的调质阻尼器3>使用临时抗风缆在中跨施工到一定长度后,如遇大风、台风时,需安装临时抗风缆。4>力争边跨早日合龙通过改进钢箱梁连接方式、优化上部结构安装工艺等方法,加快施工进度,争取早日边跨合龙,提高结构整体刚度,增强抗风险能力。5>合理安排工期在工期安排上应尽量避免在大风季节,尤其是台风季节进行长悬臂施工,合理规避风险。索塔下塔柱采用支架配合爬模分节段现浇施工,并在塔平面内设竖向、横向支撑；横梁采用支架法,分两次现浇混凝土施工；中塔柱采用爬模分节段现浇混凝土施工,并在每隔一定距离设塔平面内的横向、竖向支撑；上塔柱一边安装钢锚箱一边采用爬模分节段现浇混凝土施工。图4-12为索塔施工主要流程示意。图4-12索塔施工流程示意索塔基础根据现场条件可先进行钻孔桩施工,再利用群桩搭设套箱施工承台。由于主墩承台标高较低,套箱内抽水浇筑承台时套箱内外水头差将较大,故采用双层套箱并设置多层临时支撑,随着承台的分层浇筑,临时支撑分层拆除；钢套箱可在防撞挡墙完成后拆除。钻孔桩施工的难点在于防止坍孔和大直径桩的水下混凝土浇注。桥位区覆盖层厚,且以砂层为主,护筒的埋置深度有限,泥浆的制备和使用技术是保证成孔的关键,使用反循环钻进配合不分散低固相泥浆比较经济,可以保证大直径桩的成孔质量。施工中主要应解决好水上混凝土的供应问题,准备足够数量的水上搅拌站,确保浇注时间内混凝土的连续供应,精心组织,严格检查,保证质量；同时应注意控制水化热和养护,以改善混凝土质量。图4-13为索塔基础施工主要流程示意。插打临时钢管桩利用钢管桩形成施工平台插打护筒,钻孔桩施工插打临时钢管桩利用钢管桩形成施工平台插打护筒,钻孔桩施工利用群桩形成平台,插打外围临时定位桩平台上拼装钢套箱,套箱与钻孔桩及定位桩临时连接套箱下水就位,浇注封底混凝土套箱内抽水,分层浇筑承台安装防撞设施浇筑防撞挡墙图4-13桩基础施工流程..5．专用航道桥桥型及结构方案5.1总体设计地理位置及桥型方案专用航道桥位于主航道桥南侧的夹槽内,两航道中心距离约1.7km,夹槽宽约400m,底标高约-9.0m〔常水位水深约11m,夹槽外沙洲标高约-1.5m左右。供进出常熟港的船只使用。根据专用航道桥的具体特点,控制其桥型方案的主要因素是：·主跨必须满足一个220×39m单孔双航道通航净空标准要求；·由于主航道桥与专用航道桥距离较近,且中间无起伏的地形间隔,如何衬托雄伟壮观的主桥,并充分显现自身的景观效果,将是专用航道桥方案选择要考虑的重要内容；·由于主航道桥与专用航道桥距离较近,根据专用航道的通航净空高度要求,专用航道桥将是全桥纵断设计关键控制点。·所选择的桥型及结构方案,还必须充分考虑结构安全可靠、技术经济合理、施工方案可行和耐久性。专用航道桥最终选用的方案为预应力混凝土连续刚构方案。总体布置采用140+268+140=548m三跨预应力混凝土连续刚构桥,横桥向分幅布置,箱梁采用变高度单箱单室直腹板截面。图5-1主梁横断面图5.2结构设计上部<1>主梁细部结构尺寸箱梁顶板宽16.5m,底板7.5m；根部梁高14.6m,跨中4.0m,梁底变化曲线采用1.6次抛物线,曲线方程为Y=0.004563X1.6；顶板厚度0.28m；腹板厚度0.45~0.6~0.75m；底板厚度根部~跨中1.6m~0.32m；主墩位置主梁横隔板在横向将两幅桥相连。<2>预应力的布置〔采用三向预应力结构a．纵向预应力束：顶板束采用15-22和15-12,直接锚固和下弯相结合〔即部分锚在腹板内,以克服主拉应力；中跨与边跨的底板合拢束采用15-15；另外,为了克服桥面板的温差效应,在边跨靠近端部的顶板内,设置了15-12的顶板束。b.横向预应力束：采用15-3,单端交错张拉。c.竖向预应力束：采用Φ32预应力粗钢筋,在箱梁纵向每沿米布置2根,即每个腹板内一根,在保证纵向预应力束布置的前提下,尽可能靠近腹板中心布设。d.运营阶段底板备用束：考虑到施工质量存在的不可把握性,同时考虑到目前对预应力混凝土收缩徐变对结构影响认识的不足和认识的差异性,在边中跨的底板拟设置底板备用束,以作为运营阶段对结构的加强设施。<3>材料类型a.主梁混凝土标号：55号b.预应力：纵横向预应力钢束采用1860MPa钢绞线,竖向采用Φ32预应力粗钢筋。<4>桥面铺装5cm40号混凝土+8cm沥青混凝土下部<1>结构形式主墩半幅桥采用两个薄壁空心墩,构造见图5-2。过渡墩采用空心墩,构造见图5-3。图5-2主墩断面图图5-3过渡墩断面及桩基布置图<2>材料类型主墩墩身采用55号混凝土；过渡墩墩身采用40号混凝土。基础与防撞<1>结构形式主墩基础采用钻孔灌注桩和箱形空心承台基础。按照上部结构荷载以及船撞力的要求,桩基础需要41根直径为2.5m的钻孔灌注桩,桩底标高-109.0m,桩长为100m。承台顶面标高6.3m,考虑到避免船舶直接撞击桩身的构造要求,根据船撞力作用范围〔参见船撞力研究成果表以及最低通航水位-1.46m,确定底面标高-9.0m,因此承台设计为厚15.3m的箱形空心承台；承台顶、底板厚度均为4m,外壁厚度1.5m,隔舱壁厚度1m,隔舱大小为6.25×6.25m；承台平面尺寸为62.75×29.5m的圆端形。具体构造见图5-4。经过比选,采用消能箱作为防撞设施。图5-4桩基础构造过渡墩基础采用钻孔灌注桩。<2>材料类型承台采用30号混凝土；钻孔灌注桩采用30号水下混凝土5.3施工方案上部上部结构施工以采用挂篮悬臂浇筑为主,最大块件重量280t,挂篮重量取120t。下部墩身采用爬模法进行施工。基础承台的围水结构可采用钢套箱或钢管桩围堰。在保证工程质量的前提下,施工单位可根据各自优势选用。施工工期安排专用航道桥总的施工时间不控制工期,但需注意如下两个关键工序：·基础与承台的施工在枯水季完成。·混凝土箱梁长悬臂施工应避开台风多发期,确保施工安全。从20XX6月施工准备到20XX6月桥面系及附属工程完成,连续刚构方案计划累计工期为37个月〔包括关键工序等待时间。..6.引桥桥型及结构方案6.1总体设计苏通大桥引桥全长约5.57km,按其与主桥的相对关系,分为北引桥、中引桥和南引桥三部分,见图6-1。按所处地域,又可分为陆地、浅滩区和深水区三部分,按墩高又可分为高墩区、低墩区。因此,设计时针对不同的地质、水文情况,分别考虑了不同的桥梁上、下部结构方案。图6-1区段划分图6.2结构设计30m预应力混凝土连续梁<1>上部结构在北引桥中,在接近桥头区段,墩高在10m以下区域,基于美观的考虑,宜采用较低的梁高,因此采用30m预应力混凝土连续箱梁,由于桥头软土分布较广、较深,路桥分界处填土高度定为4m。采用体内预应力混凝土连续箱梁,单箱双室。箱梁上缘梁宽16.5m,下缘梁宽6.5m,梁高1.7m,高跨比为1/16.7；顶板厚0.25m,底板厚为0.2~0.4m,边腹板厚0.35~0.5m,中腹板厚0.35m；翼缘板端部厚0.18m,根部厚0.8m。见图6-2。图6-230m逐孔现浇箱梁横断面<2>下部结构采用矩形薄壁墩,分离式矩形承台,钻孔灌注桩基础,构造见图6-3,墩身采用40号混凝土,承台采用30号混凝土,钻孔桩采用30号混凝土。图6-330m下部结构构造示意6.2.250m预应力混凝土连续梁<1>上部结构在北引桥墩高大于10m的陆地或浅水区段以及南引桥〔墩高均大于20m中,采用50m跨径预应力混凝土连续梁。采用体内预应力混凝土连续箱梁,箱梁上缘梁宽16.5m,下缘梁宽6.5m,梁高2.8m,高跨比为1/17.9；顶板厚0.28m,底板厚为0.25~0.7m,腹板厚0.5～0.7m；翼缘板端部厚0.18m,根部厚0.8m。见图6-4。图6-450m滑模现浇箱梁横断面<2>下部结构采用矩形空心墩,分离式矩形承台,钻孔灌注桩基础,构造见图6-5,墩身采用40号混凝土,承台采用30号混凝土,钻孔桩采用30号混凝土。图6-550m下部结构构造示意6.2.375m预应力混凝土连续梁<1>上部结构采用体内、体外预应力结合预应力混凝土连续梁,箱梁上缘梁宽16.5m,下缘梁宽6.5m,梁高4m,高跨比为1/18.75；顶板厚0.28m,底板厚为0.25~0.7m,腹板厚0.36~0.75m；翼缘板端部厚0.18m,根部厚0.8m。见图6-6。图6-675m预制节段悬拼施工箱梁横断面<2>下部结构采用矩形薄壁墩,分离式矩形承台,钻孔灌注桩基础,构造见图6-7,墩身采用40号混凝土,承台采用30号混凝土,钻孔桩采用30号混凝土。图6-775m下部结构构造示意6.3施工方案上部结构30m梁上部结构采用搭支架现浇方法施工。50m梁上部结构采用滑模现浇方法施工。75m梁上部结构采用预制节段悬拼方法施工。下部结构墩身采用爬模法进行施工。基础桩基采用钻孔桩,水中承台采用钢套箱施工,陆地承台采用大开挖施工。..7.接线工程7.1接线工程主要技术标准接线工程采用120公里/小时计算行车速度、双向六车道、全封闭、全立交的高速公路标准；路基宽度为35.07.2接线工程设计路段划分苏通大桥接线工程的主要功能是实现大桥和区域路网之间的有效联结；其设计路段分为南、北两个路段。北岸接线长15.098公里,南岸接线长9.179公里,两岸接线全长24.277公里北岸接线起点接通启高速公路小海互通立交,北岸接线与苏通大桥的设计界面为苏通大桥北岸桥头桥台位置。北岸接线路段桩号为K0+003.249～K15+101.730。南岸接线与苏通大桥的设计界面衔接位置位于南岸引桥上,南岸接线终点接苏嘉杭高速公路董浜互通立交。南岸接线路段桩号为K23+587.000～K32+765.776。7.3接线工程路线走向苏通大桥北岸接线起点〔K0+003.249顺接宁启公路与盐通公路共线的小海互通立交终点〔K157+600后南行,跨老325公路、通启运河,经张芝山镇通启河村和窑圩村、小海镇汤家窑村,至竹行镇神农村跨新S325公路,经竹行东、XX农场西至北岸终点〔K15+101.730,接大桥北岸引桥起点〔K15+471；大桥起点桩号K15+471〔接线桩号为K15+101.73,向南在K15+950附近跨北岸大堤,在K20+000跨主通航孔航道,在K21+693跨专用通航孔航道,在K22+200附近跨南岸大堤,止于南岸接线起点,大桥终点桩号K23+617〔接线桩号为K23+587,路线全长8146m。南岸接线起点〔K23+587自大桥引桥终点〔K23+617向西南方向跨通港公路,经吴市西跨汶张路、建新塘,经陆市西侧,于徐市西庆龙桥附近跨里睦塘、徐碧公路至南岸接线终点〔K32+765.776,止于苏嘉杭高速公路董浜互通立交起点〔K2+800。7.4接线工程概况两岸接线路基采用整体式横断面,路基宽度为35.0米,其断面组成为：土路肩2×0.75米+硬路肩2×3.25m+行车道6×3.75m+左侧路缘带2×0.75m+中央分隔带两岸接线范围广泛分布软土地基,本工程软土地基处理分别采用粉喷桩、浆喷桩、预压等处治方案。主线路面结构为4cmSMA-13〔抗滑表层；6cm中粒式沥青混凝土AC-20〔Ⅰ型密级配；8cm粗粒式沥青混凝土AC-25〔Ⅰ型密级配；36cm水泥稳定碎石；20cm二灰土；路面总厚度为74cm。北岸接线范围内设竹行互通立交,预留张江公路互通立交；南岸接线范围内设常熟港互通立交。主线收费站、服务区设置于北岸。全线共设置特大桥1座〔通启运河特大桥、大桥2座〔三孔桥大桥、建新塘大桥、中桥13座、小桥12座,涵洞41道；设置互通立交2处,互通内主线桥1647米/2座〔新325公路跨线桥、通港公路跨线桥；设置主线上跨分离立交特大桥1处〔竹行分离特大桥,主线下穿分离立交2处〔张江公路分离、徐周线分离；共设置通道45处〔桥跨兼20处,其中汽车通道7处〔桥跨兼5处,机耕通道20处〔桥跨兼9处,人行通道18处〔桥跨兼6沿线主线占用的土地共3277.9亩,其中北岸为2007.7亩,南岸为1270.2亩；其它改路、改河及被交道路占用土地150亩,其中北岸为102亩,南岸为48亩；取土场占用土地3284亩,其中北岸为2254亩,南岸为1030亩；临时工程占用土地485.73亩,其中北岸为295.39亩,南岸为190.34亩。..8.交通工程及沿线设施8.1管理养护机构管理体制本项目推荐采用大桥与接线一体化管理的管理模式,即成立独立的管理分中心,负责大桥及两头接线的管理。管理养护机构设置为适应苏通长江公路大桥管理养护的需要,全线设置以下一些管理养护机构：监控收费通信分中心、收费站〔主线收费站、竹行互通匝道收费站、新港互通匝道收费站、XX服务区、称重站、新港互通养护排障工区。8.2交通安全设施全线设置完善的高速公路标志、标线,并连续设置轮廓标,在分合流处设置分合流诱导标志。接线一般路段路侧连续设置波形梁护栏,大中桥两侧设置组合式混凝土桥梁护栏；主线中央分隔带采用两边