环城高速公路的跨江缺口

2000年6月26日,广州丫髻沙大桥竣工通车,广州环城高速公路随之全线贯通。大桥位于西南环段,跨过珠江主、副航道及其间的丫髻沙岛。北环早在1993年通车,东南西环则分段建设;丫髻沙大桥及相邻标段是西南环最后完成的部分。

工程于1998年开始,由广州东南西环高速公路公司建设,贵州省桥梁工程总公司和广船国际集团公司施工。1999年《南方日报》的现场报道说,桥址主航道平均每月有约7000艘次大型船舶经过。如何架起公路桥而又少占航道,成为施工组织的重要约束。

铁道部专业设计院的徐升桥、任为东等人在2000年发表的工程报告中,记录了结构设计、拱肋制造、转体安装和线形控制的过程。这些工序需要相互配合,桥梁才从岸边预拼的钢结构逐步成为跨江通道。

参考:[1] [2] [3]

钢管混凝土与自锚结构

全桥长1084米,跨越主航道的主桥采用三跨连续自锚中承式钢管混凝土拱桥,跨径组合为76米、360米、76米。360米主跨跨过主要水道;跨越副航道的部分另用86米、160米、86米的预应力混凝土连续刚构桥。两部分顺着同一条公路连接,结构形式各有安排。

主拱有两片拱肋,每片由六根直径750毫米的钢管组成,并以连接板、腹杆连成桁架。在主要弦管及平联板内灌注50号混凝土,腹杆和横撑钢管内则不灌混凝土。这样的截面既承担成桥荷载,也要在吊装、转体时保持足够刚度。

两边跨端部之间设置钢绞线系杆,通过边拱平衡主拱产生的水平推力。桥面由钢纵横梁和混凝土桥面板组成,主桥桥面净宽32.5米。系杆、边拱和主拱共同工作,把大跨度拱桥的受力安排同平原河道的建桥条件联系起来。

参考:[1] [2]

基础、钢构件和质量控制

桥址水位和流速受到珠江口潮汐影响,岛南岸还有断裂构造,岩层风化深浅不一。承台和转体滑道下面采用大直径嵌岩灌注桩,施工用桩长与桩底岩性共同控制桩底标高;少数成孔困难的桩,分别使用旋喷桩或冷冻法处理渗水。

承台与拱座需要承受转体荷载,大体积混凝土又有温度开裂风险。设计与施工单位商定设置多层冷却水管、采用矿渣水泥并掺加适量粉煤灰等材料,配合分层分块施工和温度监控。

钢管拱肋则分节段制造、组装。焊缝的强度、韧性和塑性都列入控制项目,焊接方法、顺序、预热以及减少变形的措施须形成工艺文件。工厂试装和现场拼接各有尺寸允许偏差,检查记录同时作为工序交接、运输与验收的依据。

参考:[1]

先竖起,再转向江心

施工图阶段曾同时研究转体法和三大段安装法,招标后采用转体方案。建造者沿两岸预拼主、边拱,把大量焊接工作留在较易控制的位置,再将结构转入桥位,从而减少高空作业和长期占用航道。

转动体系由拱肋、拱座、索塔、扣索和撑脚等组成,结构总重达13600吨,由直径33米的环道支承。其中需要竖转的主拱拱肋结构重2050吨。竖转使用同济大学的液压同步千斤顶,技术指标所列角度为24.701度;两岸体系随后分别平转约117.1度和92.2度。

正式竖转前,先分级张拉扣索,使主拱离开拼装支架,再保持脱架状态12小时观察结构。竖转中,油压和位移测量值送入计算机,由计算机调节泵站流量,使各束钢绞线受力、运动相互协调。现场以拱肋高程为主要控制量,索力等指标辅助核查。

平转由柳州建筑机械总厂的同步提升千斤顶牵引。转动体系的重量经撑脚传给下转盘,中心轴负责定位。工程报告记载,实际起动牵引力约800吨力,转动时约400吨力;临近桥位后降低速度,用点控牵引逐步对准两岸拱肋中线。

参考:[1]

合龙之后仍需调整

据广州党史大事记,大桥于1999年10月合龙。工程报告说明,平转就位以后,施工人员结合当时温度修正拱肋高程,在半夜调整、安装临时合龙构件,再完成定位和焊接。由两岸分别形成的钢拱,在江中连接起来。

钢拱合龙后还要向管内灌注混凝土。拆除扣索可能使拱轴线发生横向偏移,工程采用灌注过程中的偏载来纠正。报告所记最终成桥横向偏移在15毫米以内,反映的是这道调整工序的结果。

2000年6月,桥梁建成;26日投入通行,为环城高速公路提供双向六车道的跨江连接。它同此前陆续通车的东环、南环和西南环其他路段接合,使分段建成的环城道路形成完整通道。

参考:[1] [3]