展望21 世紀中國橋梁工程的發展前景，跨海橋梁工程將會成為21 世紀橋梁建設的主題。跨海工程發展的主要目的是解決城市之間的交通往來。東南沿海一些城市目前還主要靠渡輪來解決交通問題，一旦發展跨海橋梁工程，將會給這些地區帶來很大的便捷，同時能夠促進其經濟的進一步發展。以港珠澳大橋為代表的跨海橋梁工程正是在此背景下應運而生的。

港珠澳大橋東接香港特別行政區，西接廣東省( 珠海市) 和澳門特別行政區，是國家高速公路網規劃中珠江三角洲地區環線的組成部分和跨越伶仃洋海域的關鍵性工程，將形成連接珠江東西兩岸新的公路運輸通道。起到密切珠江西岸地區與香港地區的經濟社會聯系，改善珠江西岸地區的投資環境，加快產業結構調整和布局優化，拓展經濟發展空間，提升珠江三角洲地區的綜合競爭力，保持港澳地區的持續繁榮和穩定，促進珠江兩岸經濟社會協調發展，建設港珠澳大橋是必要的，也是十分迫切的。

2. 1 橋梁施工特點

港珠澳大橋主體橋梁工程全長約22. 9 km，包括深水區非通航孔橋、跨越崖13 － 1 氣田管線橋、青州航道橋、江海直達船航道橋、九州航道橋和淺水區非通航孔橋。橋梁典型結構見圖1。全橋除通航孔橋有索區的鋼箱梁采用小節段吊裝方案以外，其余36 萬t 鋼箱梁均采用大節段吊裝架設方案。

圖1 橋梁典型結構

2. 2 鋼箱梁制作總體施工方案

采用成熟的長線法拼裝技術在胎架上進行鋼箱梁小節段拼裝焊接，同時進行分段拼接，形成分段后下胎進行涂裝。分段完成涂裝后轉運至大節段專用拼裝胎架上進行大節段組焊及預拼裝，見圖2。

圖2 大節段拼裝示意

大節段長細比較大，總體扭曲、旁彎、線形的控制是重點。同時，大節段單重約30 000 kN，支撐、調節墩位布置也是確保結構安全的難點。本文將針對大節段拼裝技術展開深入研究。

3. 1 拼裝胎架設置

傳統橋梁工地拼裝一般為臨時場地、安裝防風防雨蓬后進行施工。港珠澳大橋所有大節段均在大節段拼裝廠房( 圖3) 內完成，實現工廠化生產，較傳統露天作業在質量控制、工期成本、安全文明施工及環保等方面都有明顯的優勢。

圖3 大節段拼裝廠房

鋼箱梁大節段重量大，支墩位置地面承載力大，單點受力需滿足500 kN。廠房地面鋪設連鎖塊后進行了預壓，并在大節段拼裝前對地面進行了沉降監測，檢測結果見表1。

表1 大節段廠房預壓沉降

為了使大節段拼裝獲得理想的幾何尺寸、線形，通過分析、計算，對拼裝廠房地面采取了加固措施，在梁段支撐位置鋪設鋼板，鋼板上焊接縱向加勁肋，見圖4。經過實時監測梁段線形高程，通過對地面沉降的連續觀測，證明此處理措施有效地避免了地面局部沉降對大節段制作線形的影響。

另外，考慮到單點受力過大可能導致支點位置鋼箱梁變形，還對鋼箱梁主體結構進行了安全性驗算，證明支撐梁段橫肋板較橫隔板更為安全。因此，大節段拼裝及存放時支墩多布置于橫肋板處，保證鋼箱梁結構安全穩定。

圖4 鋼箱梁大節段支撐體系

3. 2 設立線形監測控制網

在廠房立柱上設置水準點，作為大節段拼裝時的線形控制點，為了檢核需要，在廠房外穩定的基礎上建立一個固定的水準點( 實驗室永久建筑上) ，并隨時對廠房內的水準點進行復核。在地面上放樣橋梁中心線，并在廠房兩端做好地樣基準，控制梁段調整時的中心線，見圖5。

圖5 大節段拼裝線形監控網

3. 3 分段復位技術

大節段拼裝的關鍵是將長線拼裝的分段準確復位，使分段的橋梁軸線和高程與大節段監控線形數據相吻合。由于鋼箱梁分段重量為4 000 ～7 500 kN，為了讓梁段能安全、穩定、準確的復位，專門設計制作了大節段拼裝調梁系統。該系統由液壓千斤頂、平移機構和墩體組成，可以實現對梁段的三維調整，見圖6、圖7。

圖6 梁段起頂支墩布置調位系統結構

圖7 梁段調位系統應用示意

3. 3. 1 調整中間基準分段軸線和線形高程

首先調整基準分段，使頂板高程相對偏差在5 mm 以內，再進行橫橋向定位調整，使節段中心線與地樣橋梁中心線最大偏差不得超過5 mm，設置好橫向限位約束，然后精確調整節段線形高程和中心線位置，使節段高程和中心線位置偏差達到定位要求。在測量高程和中心線偏差時，僅允許支撐支墩起支撐作用，調整千斤頂不得參與支撐，僅是在調整過程中起到支撐作用。在支撐支墩支撐狀態下復測合格后，將基準梁段做好約束，確保位置不再發生偏移。

3. 3. 2 以基準分段為基準，定位其他分段

按照上述順序和方法分別調整其余各分段的高程和中心線，然后精確調整與基準節段之間的縱距，所有節段縱距的確定均要以基準節段上的基準線為準。在調整節段時必須對所有拼接梁段統籌進行測量，依據整體線形確定梁段調整數據，以消除累積誤差。

3. 3. 3 支座梁段調整定位

大節段梁長及支座間距是大節段能否在橋位順利架設的重要判斷標準。作為重點控制項目，在大節段拼裝時累計監測大節段長度，確保最終大節段長度在合格范圍內。

有支座墊板的梁段在調整時要監測支座墊板間的相對高差，在調整分段頂板高程時必須參考梁底的支座墊板高程。

3. 4 消除溫度對大節段拼裝的影響

大節段拼裝場地位于廣東省中南部，珠江三角洲中部，夏季炎熱多雨最高氣溫可達37℃左右。大節段在廠房內拼裝可以將頂底板溫差控制在±2℃范圍內，能有效避免頂底板溫差過大而導致鋼箱梁大節段精度難以控制、線形變化及測量數據離散性較大等問題( 表2) 。

表2 G12-G23 大節段拼裝過程中頂、底板溫度實測值        ℃

在拼裝過程中，時刻監控大節段頂、底板溫度，以構件制作指令力學分析模型基準溫度22. 7 ℃為基準，對大節段拼裝時高程和里程進行修正。

1) 豎曲線線形里程修正:

式中: T 為梁段調整時的溫度; T0為構件制作指令中的基準溫度22. 7 ℃; S 為目標截面的里程; S0為各跨梁段基準點安裝里程。

2) 高程修正:

3) 平曲線線形里程修正:

3. 5 焊接順序及焊接變形控制

經過分析，制定了大節段拼裝焊接順序，首先焊接中腹板、邊腹板處對接焊縫，待完成打底焊后再開始由中腹板處向兩側底板對稱焊縫，邊腹板打底焊起到錨固作用，防止梁段間由于焊接產生扭曲變形，整體焊接順序見圖8，按照①→②→③執行，從大節段拼裝完工報驗檢查各項點看來，大節段拼裝精度高，線形控制良好，達到了預期效果。

圖8 大節段拼裝環縫焊接順序

針對分段間焊縫局部焊接變形的現象，通過預加反向變形，并在板面下部增設支撐，支撐與板面之間頂緊不焊接，既不損傷母材又保證板面平面度，在實際施工中效果明顯，有效保證了鋼箱梁大節段制作的焊接及外觀質量，見圖9。

圖9 對接焊縫支撐結構

經過監理單位和監控單位實際驗收測量，大節段梁長及線形精度均滿足相關驗收標準要求，并有較大安全儲備，產品質量優良、穩定，為下一步橋址架設提供保障，具體參數見表3。

表3 G12-G19 大節段長度、線形理論值、實測值對照      mm

注: 長度允許偏差± 20 mm; 線形允許偏差［－ 5，+ 10］mm。

1) 港珠澳大橋鋼箱梁支撐系統采用“軟基處理+ 連鎖塊+ 鋼板+ 分配梁”的方案，系統強度、整體沉降量滿足鋼箱梁拼裝質量要求，鋼板及分配梁工字鋼可以重復利用，地基處理方案比常規的鋼筋混凝土硬化更經濟，施工更簡單。

2) 廠房內拼裝能夠避免鋼箱梁受日照影響，保證鋼箱梁各部位的溫差在2 ℃以內，既保證了拼裝精度，又實現全天候作業，確保合同周期。

3) 建立的控制網系統能夠有效地實現對鋼箱梁全過程拼裝線形的控制，保證了" 長線法" 鋼箱梁拼裝技術的順利實施。