广东虎门二桥品质工程创建交流材料

作者:信息来源: 发布时间:2017-08-25 15:14:00

 

  虎门二桥工程位于珠江三角洲核心区域,为连接珠江口东西两岸的重要过江通道,全长12.89千米。项目全线采用桥梁方案,包括两座超千米的跨江特大桥,坭洲水道桥为658+1688米的双塔双跨钢箱梁悬索桥,大沙水道桥为1200米双塔单跨钢箱梁悬索桥。项目批复概算111.8亿元,主体工程20148月开工,建设工期5年。在珠江入海口软基深厚、台风高发、社会经济相对进步的区域同步建造两座超千米级特大跨度悬索桥,需要树立全寿命周期成本理念,在项目规划设计、建设管理、运营维护各阶段追求全寿命周期成本最优,打造优质耐久、安全舒适、经济环保、社会认可的可持续发展桥梁,铸就百年品质工程。 

项目地理位置 

  虎门二桥项目追求全寿命周期成本最优,不仅要追求包括工程建安、征地拆迁、运营维护等在内的工程成本,还要考虑社会经济、自然生态、用户体验等方面的社会成本。超前设立建设目标,树立全寿命周期理念引领工程建设。在项目规划、方案设计中重视社会经济、自然生态。在建设实施中通过现代工程管理确保桥梁优质、安全、耐久,降低维护成本。以“互联网+BIM”信息化提高管理效率、减少后期维护。以科技创新提升桥梁安全耐久和用户行车体验。 

 

  虎门二桥工程概况 

  一、超前设立建设目标,树立全寿命周期理念 

  项目建设以向人民群众提供更高品质的交通运输服务为导向。虎门二桥自建设伊初,就明确了打造“安全耐久,环保节约,科技创新,至臻建设”的精品工程,创鲁班奖和詹天佑工程奖两项大奖,创“平安工程”的建设目标,树立了全寿命周期成本理念,并在项目规划、方案设计、建设管理及运营维护各阶段加以践行。工程建设推行专业化组织、标准化设计、装配化施工、精细化管理、信息化创新,响应“五化”管理,推动“四新”应用。 

虎门二桥项目建设管理纲要 

  二、科学规划、合理设计,追求全寿命周期成本最优 

  (一)桥位与路线综合比选,与地方、环境和谐并进 

在桥位与路线走廊选择秉承可持续发展桥梁理念。遵循如下原则:1、符合区域发展规划,有利于社会经济发展。2、作为关键节点,顺畅衔接珠江两岸。3、不改变生态,有利于环境保护。工可阶段开展了北线、中线和南线三个线位的比较。北线方案路线总体走向与路网总体规划基本符合,但路线与所经地区的规划有较大冲突,沿线与多处高压线路交叉需对高压电塔进行局部拆迁,方案实施难度大,可行性差。南线方案仅需设置一处跨海特大桥,工程建安费低。但方案与南沙国家级新区、虎门港、东莞市地方规划冲突严重,需拆迁华润热电厂等多大型工厂和己有建筑物,对虎门港的拆迁补偿就在8亿元以上。因此,南线方案对两岸地方的建设及规划的影响是破坏性的,占用虎门港岸线资源,影响地方良好的经济发展势头,工程建设不仅没对地方带来机遇,反而对地方经济产生不利影响,并且南线方案征地拆迁费用高,总投资高于中线方案。最终,考虑与两岸高速公路顺畅衔接、尽量减少对地方现有建筑和规划用地的破环、对沿江港口码头的不利影响降到最低,选择了中线方案。

 

虎门二桥桥位与路线走廊选择 

  (二)八车道技术标准选择适当超前 

技术标准选择满足高效便捷交通需求、提供安全可靠的服务、节约岸线资源。在项目工可编制初期推荐采用双向六车道高速公路标准,最终确定为双向八车道标准。主要考虑几个方面:一是交通需求。本项目位处的珠三角核心区域是我国经济最具生机活力的经济圈之一,车辆保有量增长迅猛,交通量受经济发展、产业布局及结构调整、区域路网变化等因素的影响大。从已经建成通车的几条珠三角区域高速公路看,交通量的预测值均比实际交通量小。二是珠江口通道资源稀缺性。由于跨江通道工程规模巨大,将来基本不可能加宽,后期新建通道会遇到与两岸规划、既有建筑、港口岸线更多的冲突,以及受通航净空和航空限高等更多条件限制。三是项目价值。六车道较八车道方案建设成本更低,估算金额分别为103.7120.7亿元。但考虑远期发展、满足更大交通流量需求、提高行车舒适度、节约通行时间及燃油消耗,采用八车道标准增加的投入可更大程度提升桥梁功能,进而提升项目价值。四是运营维修。八车道可维持单幅桥双向四车道通行,亦可封闭两车道、开放另外两车道,可有效降低桥梁维修带来的不利社会影响和经济损失,避免维修时仅可单向通行的难题。

 

全宽49.7米的双向八车道钢箱梁在工厂拼装 

  (三)桥型、桥跨方案比选 

方案比选坚持需求和目标引导设计。在满足使用功能的前提下,重点考虑技术成熟和建造风险,追求全寿命周期成本最优。在坭洲水道桥斜拉桥与悬索桥的方案比选中,由于通航尺寸为1154米(宽)×60米(高),斜拉桥方案跨径需1366米,悬索桥方案跨径在1600米左右。尽管斜拉桥方案工程造价略小,但由于目前世界最大跨度斜拉桥跨径是1104米,建造更大跨径斜拉桥的难度和风险极大,很大可能增加不可预见的建设成本,选择技术相对成熟的主跨1600米左右的悬索桥方案更优。

坭洲水道桥1688米方案效果图 

  在悬索桥方案跨径比选中,重点比选主跨1580米、1688米两种方案。1580米方案跨径减少了108米,索塔、主缆、锚碇的工程量都略有降低,建安费降低约1.7%。但考虑西岸锚碇对临近水闸泄洪的影响、与珠江大堤保持安全距离的需要,结合边中跨比、挠跨比等结构性能指标,1688米方案更优。 

  三、现代工程管理提升桥梁品质 

虎门二桥项目管理规划中,继承以往管理经验,加以系统集成后为项目所用。以现代工程管理提升实体质量,降低后期维护成本。虎门二桥项目现代工程管理主要包含在项目管理团队组建、监理试验检测和承包人的选择上推进建设管理组织专业化;在设计和施工方面大力推行标准化、装配化;在工程建设管理上精细化、工序管理流程化。项目以消除大体积混凝土质量通病为抓手,通过反复磨合和多次总结,持续提升实体工程质量,保持高水准常态化,并日趋完美。

  建设中的大沙水道桥 

(一)建设管理团队专业化,高水准团队建高品质工程 

  首先,组建了一支经验丰富、高层次、高学历的专业化管理团队,成为项目建设之基。为决策工程建设重大问题,广东省交通运输厅组织23位国内知名桥梁专家成立了虎门二桥技术专家委员会,广东省交通集团有限公司组织成立了项目建设领导小组。 

  其次,优选了监理、试验检测、测量控制中心,均具备人员、设备、技术等综合优势。仅对业主方负责,一切凭数据说话,对质量情况客观评价,为大桥建设提供高效、可靠的专业化服务。 

  最后,标段划分采用大标段模式。精心编制招标文件,招标优选的土建、钢结构承包人均是我国路桥建设主力军,处于行业领先水平。 

(二)以精细化管理促标准化施工,工程内实外美 

    精细化管理就是重细节、重过程、重效果,精益求精!虎门二桥项目通过工序流程化管理,在大体积混凝土施工等各个工序力争精到精品、细到落实。

钢筋丝头长度检查 

  1、工序管理流程化,使标准成为习惯 

  工序管理按照“方案审查、首件总结、过程检查、工艺总结”四步法工作流程。从开工之日起,“四步法”便成为各方的习惯,做到“标准成为习惯,习惯符合标准”。选择墩塔身、钢箱梁制造等工序,在首件工程中总结标准化工艺,制作“工序卡”规范工班作业行为。将高墩塔施工、架桥机吊梁、挂篮施工、现浇支架等定为“安全作业专控工序”,实施重大安全风险管控的“清单化”管理。 

节段箱梁成品 

  2、设计标准化、施工装配化 

  引桥中高墩区采用预制节段拼装箱梁标准化设计,全线3533榀箱梁在一个工厂化预制场集中生产,通过专用架桥机装配化架设。引桥低墩区采用标准化预制小箱梁,以工厂化梁板预制取代现浇施工。在桥梁上下部构造、材料和工艺要求等方面采用了标准化设计理念,以标准化设计驱动装配化施工。 

3533榀节段箱梁在标准化工厂集中预制 

节段箱梁采用专业架桥机装配化安装

标准化小箱梁设计、制造、架设

  通过墩塔身模板平台、水上栈桥平台、混凝土箱梁预制场、钢筋加工场、拌合站的标准化建设,基本实现了变高空作业为平地作业,变水上作业为陆地作业。 

  全方位的工作平台保障作业安全 

  在索鞍索夹、钢箱梁、缆索等钢结构制造全面采用了工厂化、车间化生产,保证了制造安装精度。在东涌互通跨线匝道桥采用钢混组合梁施工,架设周期短,大幅提高跨线交叉作业安全。 

超大型索鞍工厂化生产 

  提前考虑运营维护需求,设置了永久性检查通道及检测设备,编制了运营养护手册,实现可到达、可检查、可维护。 

  3精心组织超大体积混凝土施工,有效控制裂纹 

  本项目两座主桥四个锚碇总计61万方混凝土。坭洲水道桥东锚及基础达到25万方,一次性浇筑超过17000方,作业长达55夜,刷新了国内桥梁单次浇筑方量记录,还要连续组织7次同量级作业。项目按照“四步法”工作流程精心组织,实施了以下两项关键措施: 

  一是精心编制施组方案,数万吨原材料超前检测。所有原材料均实现了“先检后用”。单次浇筑所需水泥约6400吨,而现场储存能力3600吨,通过专用中转库提前抽检,边浇筑边补充。石料料仓可存10000吨,而单次浇筑需31842吨,采用船运方式提前进场并完成检测,在浇筑中补充。为避免因混凝土过早凝结和暴雨暂停作业而产生的冷缝,对混凝土凝结时间、浇筑速度和浇筑顺序进行了反复推演。加大设备投入,混凝土生产能力最大达到190/小时。 

  坭洲水道桥锚碇基础施工 

  二是采用了全过程、全方位的大体积混凝土控温抗裂措施。原材料降温采用了低热水泥、“双掺”混凝土配合比、水泥厂设专库储存降温、水泥罐覆盖遮阳、石料使用雾化风扇等措施。混凝土浇筑中,采用拌合中加冰、罐车洒水降温、构件内置冷却水管、专业温度监控、减少两层混凝土浇筑间隔时间等措施。养生中,采用土工布覆盖、分区凿毛蓄水养生等措施。最终克服了广州长期炎热气候,混凝土入模温度低于28度,有效控制了大体积混凝土裂纹。 

大沙水道桥锚碇 

  目前,多项指标创出新高:I类桩基占比达到93%;钢筋间距和保护层100%;节段箱梁架设精度100%;钢结构制造U肋顶板焊缝一次性检测合格率99.98% 

节段箱梁精确架设 

钢箱梁机器人焊接 

1960兆帕主缆钢丝生产

  四、信息化提升管理效率,技术创新提升行车体验 

  虎门二桥项目信息化方面,通过打造网联网+BIM建养一体化平台,降低了建设管理成本,提高了运营维护高效便利性,降低了全寿命周期成本。项目技术创新方面,追求结构安全耐久、用户行车体验,提升了工程价值。 

  (一)率先打造互联网+BIM技术的建养一体化信息平台 

  在无规范、无标准、无借鉴的情况下,虎门二桥通过二年多的探索和实践,不仅完成了全线工程的BIM建模,并结合“互联网+”,率先开发了完全具有自主知识产权的“中国特大桥梁第一代BIM建养一体化信息平台”,具备管理可视化、信息同步化、数据可追溯等多项特色。虎门二桥BIM采用一个平台各方参与,一个平台多种终端的工作模式,实现了信息实时互联互通,打造“智慧工地”。 

虎门二桥BIM平台

  自虎门二桥BIM建养一体化平台构建之初,就设立了为桥梁全寿命周期服务的目标。在功能模块研发时,不仅要提高建设期管理效率,更要实现结构建造、维护信息在100年使用周期内有效沿递,为桥梁维护提供依据。平台目前已开发了进度、质量、安全、钢箱梁智能制造等8项具有“虎门二桥烙印”的专业化功能模块,例如在钢箱梁制造中通过BIM实现智能下料、板单元焊接中通过BIM控制机器人自动定位等功能。目前,BIM已全面应用在虎门二桥工程建设各个方面,部分功能模块已经应用到国内其他项目,给工程信息化管理带来实质性提升的同时,更为国内同类型桥梁提供了借鉴。 

  虎门二桥BIM八大模块 

    

  节段箱梁BIM模块 

BIM驱动焊机定位

  (二)自主研发1960MPa主缆索股,推动行业技术进步 

  虎门二桥项目率先推动了国产化1960兆帕主缆索股技术研发与应用,提高了我国桥梁国际竞争力。在建设成本未增加的情况下,大幅提升了社会效益。目前,国产化1960兆帕主缆盘条、钢丝、索股研发试制成功,各项指标满足标准要求,并先后通过了专家鉴定,已开始批量化生产,将大规模实桥应用。依托研究成果编制了《桥梁用热镀锌铝合金钢丝》和《锌铝合金镀层钢丝缆索》,分别申报交通部标准、国家标准。

                                    

主缆索股生产 

  (三)开展多项科技“微攻关”,从细节提升品质 

  科研来源于需求,成果应用于实桥。项目开展了多项科技“微攻关”,研发应用了多束成品索作为预应力束的无粘结主缆锚固系统、塔梁间设置纵向静力限位-动力阻尼的纵向新型结构体系、蝶形弹簧+阻尼器的新型横向抗风支座的横向减震耗能体系、吊索减振阻尼、主缆检查车、桥面线性排水及自动控制系统。将进一步提升结构安全耐久性能、行车舒适度和管养维护便利,降低维护成本和行车人使用成本。 

大沙水道桥预应力成品索锚固系统安装 

  当前,虎门二桥工程建设如火如荼,两座超千米级悬索桥主塔、锚碇相继封顶,钢结构制造有序推进,引桥节段拼装全面展开。实体趋于“零缺陷”,符合品质工程要求。建设者们用尽“洪荒之力”,投入全部的真诚和热情,在建设理念、工程管理、科技创新上尽心竭力、砥砺前行。接下来,主桥上部结构安装、缆索和钢箱梁制造、引桥节段拼装成为虎门二桥人新的挑战。将继续发扬“工匠精神”,坚信精细化管理无止境、安全管控无止境、BIM信息化无止境,努力打造一座让人民放心的百年品质工程!