1 ·下部结构工程特点
    本桥为高速公路跨海湾桥梁，设计速度100 km/h，双向六车道，桥梁标准横断面总宽度33． 1 m。下部结构工程特点如下所述。
    ( 1) 桩基采用钢管复合桩。每个承台6 根钢管复合桩，横向三排，横向中心距5 m，外排桩基顺桥向中心距5． 5 m，内排桩基顺桥向中心距6． 3 m。钢管复合桩由上、下两段组成，上段为钢管混凝土结构，下段为钢筋混凝土结构。上段桩基钢管外径2 m，嵌入承台1． 6 m，承台以下钢管长度根据施工和运营阶段的结构受力和刚度需求等综合因素确定，平均长度约55 m。下段桩基外径1． 75 m，平均长度45 m，桩底嵌入中风化岩石持力层不小于4 m。
    ( 2) 本桥桥位处平均水深约7 m，采用埋置式承台，承台、墩身采用工厂预制。预制承台、墩身所有钢筋均采用高性能环氧树脂涂层钢筋，根据腐蚀环境不同分为单层环氧钢筋及双层环氧钢筋。承台为六边形，边缘顺桥向宽10． 3 m，中心顺桥向宽11． 1 m，横桥向长14． 8 m，高4． 5 m。在桩基对应位置设有预留后浇孔，孔径3． 6 m，侧壁设有环向剪力齿，齿高0． 1 m。预留孔底板厚0． 6 m，直径2． 13 m，孔壁设有槽口，槽口高0． 34 m，深0． 1 m，用于置入止水胶囊。止水胶囊极限充水压力12 MPa，正常情况下可在16m 水下工作。墩身采用薄壁空心墩，分为两类，I 类墩为分段式墩身，分为上、下节段( 部分较高加中节) ，下节为承台加部分墩身，上节为含顶帽部分的墩身; II类墩为整体式承台与墩身。
    ( 3) 预制墩台的连接施工。在预制承台顶面四周设钢套箱，将预制承台及墩身海运沉放到位并止水抽水后与钢管复合桩通过连接件进行临时连接，单根钢管复合桩共设有12 个剪力件等间距环向布置。承台预制时，预埋钢板和锚固钢筋，预埋钢板与复合钢管桩钢管通过剪力键连接。I 类墩上、下节段墩身通过剪力键和预应力粗钢筋连接。预应力粗钢筋直径75 mm，屈服强度830 MPa，抗拉强度1 030 MPa。预应力管道成型采用塑钢复合波纹管，工作压力≥0． 6 MPa。上、下节段结合面采用环氧树脂粘合，树脂符合FIP 标准和美国ASTM 标准，1 d抗压强度≥70 MPa。
    根据上述特点分析，本桥主要施工工艺包括:钢管桩沉桩、钢管复合桩整体装配式平台构造及钻孔成桩、承台与钢管复合桩连接、预制墩身连接。
    2· 复合钢管桩施工工艺分析
    本桥复合钢管桩与预制承台间，通过承台后浇孔钢筋混凝土“粘结”成整体; 如果构造物在制造或施工时接口处误差超限，将无法正常对接。因此，本桥测量的特点是除了保证构件的几何尺寸外，对接部位的配合间隙测定是非常关键的。设计要求“钢管桩整体位于承台底面处中心偏差小于150 mm，钢管之间的相对偏差小于50 mm，倾斜度小于1 /400( 对于底部进入全/强风化岩层的钢管，倾斜度小于1 /320) 。通过整体导向架定位，6根同时联动插打，钢管桩必须插打到设计高程”。
    在实际施工中，由于各种原因，没有采用6 根联动插打工艺，而是单根桩插打。主要插打方法是打桩机插打及定位架配合浮吊吊打桩锤插打。所采用的打桩机液压振动锤规格为BST370，激振功370kJ，遇困难地层换锤ＲHCS － 600，激振功600 kJ。为保证钢管桩插打平面位置和垂直度，设计图纸说明测量系统是由三维激光扫描仪和GPS ＲTK 定位系统组成的，系统最终目标是复原钢管形状，实时掌握钢管空间状态; 但由于费用过高且适用性窄，没有实际实施，而是采用其他方法代替。施工过程中除了钻孔桩施工中遇到的塌孔、串孔等共性问题外，本桥还采用的施工工艺有以下几个方面。
    2． 1 钢管桩底口卷边
    设计图纸指出“钢管必须插打到设计高程”。基于这一要求，遇到较硬地层，将BST370 锤换成ＲHCS－600 锤，个别桩位下沉钢管施工时200 振只有3 mm贯入深度，但仍被要求强行插打足够长的钢管; 整根钢管插打完成后，认为已插打到设计高程。但后续的钻孔施工证明，强行插打导致钢管底口卷边严重，由于成孔较深，人员下潜对卷边钢管实施切割的方案，对于人员安全风险较大，现场方案是将反循环转机改为冲击钻，反复回填片石反复钻孔，积少成多冲过卷边钢管部分，以实现钢管插打到设计高程。
    2． 2 钢管桩平面位置及垂直度控制
    钢管桩平面位置及垂直度控制与专用技术标准指标有一定差距，插打工法极为重要。本桥不允许钢管在水上接长，整根钢管在工厂卷制成型，海运到桥位插打。
    通过打桩机插打及定位架配合浮吊吊打桩锤插打两种插打工法对比，采用整体定位架配合浮吊工法更容易实现或接近“钢管桩整体位于承台底面处中心偏差小于150 mm，钢管之间的相对偏差小于50 mm，平面位置偏差50 mm，倾斜度小于1 /400( 对于底部进入全/强风化岩层的钢管，倾斜度小于1 /320) ”要求，而打桩机插打时实现这一标准难度较大; 原因之一是打桩机是靠船上三架GPS 联动测出桩顶处空间坐标作为插打位置合格标准，由船体上和桩架上两个倾斜仪给出两个互相垂直的方向倾斜度，综合后给出钢管空间姿态。相比之下，由于打桩船晃动，对测量及施打精度是有一定负面影响的。总体上，两种工法都可以比较容易满足《公路工程质量检验评定标准》( JTG F80 /1 － 2004) 偏位不大于25 cm，垂直度不大于1 /100 的要求。从承台预留孔尺寸，通过简单计算可知，单根桩垂直度极限值为1 /6( 超过这个垂直度，预制承台后浇孔将无法正常套入钢管桩到设计高程) ，这个值是很容易满足的; 或者说，只要插打桩垂直度满足评定标准1 /100 要求，则将预制承台套入钢管桩是非常容易的。至于6 根桩相对位置对下放预制承台的影响，是通过如下方法解决的: 对已插打完成的6 根桩整体测量后，从含替打段的钢管桩桩顶及水面稍高处两个位置，反算出将来截完钢管桩表现出的理论桩顶，这个理论桩顶位置的6 根桩桩中心坐标是决定预制承台预留孔相对位置的数据，预制厂据此进行放样和预制构件。由于现场实际情况，设计进行了控制指标调整，将钢管桩垂直度调整为不大于1 /250，平面位置偏差调整为100 mm。图1 为整体定位架配合浮吊插打施工现场。 
                   
    3 ·海上预制墩台安装施工工艺分析
    本桥对预制承台、墩身安装施工的设计思路是: 插打钢管桩前，对桥墩位处挖泥到承台底以下并预留出回淤恢复量，保证下放承台时能落到设计高程; 钢管复合桩施工后，将预制承台、墩身与承台顶已安装的钢套箱整体起吊，放在边角处4 根钢管替打段顶部并定位; 对承台后浇孔底部封水，对钢套箱内抽水，形成工作空间，焊接6 个后浇孔内承台与钢管间连接用的剪力键; 拆除位于桥轴线处的2个预留孔内的钢管替打段，接长钢筋并浇筑这2 个后浇孔，待混凝土强度达设计80% 后，进行体系转换; 体系转换后再拆除其余4 个预留孔内的钢管替打段，接长钢筋并浇筑混凝土。图2 是下节墩身( 含承台) 安装施工工艺流程。
               
    显然，预制墩台安装是本大桥施工的最大特点，采取的主要施工工艺分析如下所述。
    3． 1 钢套箱设计及减振措施
    钢套箱作为承台后浇混凝土施工挡水结构，施工单位进行了二次设计，采用型钢焊接组成; 钢套箱平面内边尺寸比承台每边大2 cm，总高度11． 1 m，重量约150 t。钢套箱在专业钢结构加工厂加工，检验合格后，与预制承台拼装成整体进行安装。当套箱与承台连接后成为联合体，为保证钢套箱与墩台成为一整体减少海况下发生振动，采取了如下工艺措施:
    ( 1) 在承台顶面设置混凝土块，通过张拉螺栓收紧钢套箱。
    ( 2) 套箱内撑设置顶紧装置，顶部设置拉紧绳，从而形成拉压体系，将套箱抱紧在墩身上。对拉采用5 t 手拉葫芦施加约3 t 的荷载，索采用防护型合成纤维吊装带，额定荷载15 t。
    3． 2 墩台吊装与定位
    根据构件重量选择3 200 t 浮吊，再结合浮吊与构件特点设计吊具。上吊具适应浮吊4 吊钩，并和后续的钢箱梁吊具通用。实施过程中必须注意吊具系统安全性，进行试吊，吊放过程务必缓慢，防止构件产生较大摆动。
    为保证构件下放安全顺利、精确就位，进行了细化设计如下:
    ( 1) 设置定位导向结构。在承台后浇孔内安装限位结构，保证承台的顺利下放( 保证承台不碰撞封水托盘悬吊使用的钢绞线以及保证预置在承台底板上的水下千斤顶不碰撞钢管桩) 。导向轮通过承台底板剪力键的预埋件进行焊接固定。
    ( 2) 三维千斤顶调位。四个角的4 根钢管复合桩作为承重钢管，在钢管顶部安装可同步调整的三维千斤顶，下吊具主框格支撑在千斤顶上后，观察没有异常后松开上吊具，通过三维千斤顶对承台进行精确调整。本桥要求墩身垂直度不大于H/3 000，技术标准很高，因此要求千斤顶调整精度≤2 mm。
    ( 3) 墩台减振措施。为保证三维千斤顶调位工作顺利进行，以及调位后精度固定等要求，必须对墩台身采用减振措施。具体方法是: ①下吊具与墩身通过千斤顶抱紧、下吊具与钢管桩通过千斤顶抱紧，从而将墩台顶面与钢管桩形成固定体系。②承台后浇孔底板上设置12 个水平千斤顶，待墩台调整到位后实施锁定，从而将墩台底面与钢管桩形成固定体系。③在墩身与钢管桩之间设置钢楔块，从而将墩台中部与钢管桩形成固定体系。
    3． 3 分离式胶囊柔性止水方案设计
    止水方案设计是需要施工单位进行细化设计部分，是本桥能否按设计思路进行抽水形成承台后浇孔施工环境的关键设计。原设计是在承台底板( 60 cm 厚) 中部预制凹形槽，在槽内预置充气胶囊，但实际施工时出现止水失效事件。分析原因之一是槽内预置充气胶囊被钢管桩吊耳割除时残余凸起割破引起胶囊止水失效; 另一可能是胶囊被钢管上附着的海洋生物海砺子隔开，胶囊与钢管之间无法形成有效接触并止水。后进行设计方案变更，改为“分离式胶囊柔性止水方案”，可以有效规避上述可能原因，实施效果良好。
    分离式胶囊止水结构主要由环形托盘、内侧止水胶囊、顶面GINA 止水带及张拉收紧装置组成。承台吊装前，将环形托盘( + 内侧止水胶囊+ 顶面GINA 止水带) 下放至承台底面以下预定标高，此时托盘顶面距离承台底10 cm; 然后下放承台到设计位置并精确调位; 张拉钢绞线，使GINA 止水带压缩，实现环形托盘与承台底之间的水平止水; 然后向胶囊中充气，胶囊膨胀，实现环形托盘与钢管复合桩之间的竖向止水; 最后将承台内的水抽干，浇筑60 cm 厚速凝砂浆，实现承台预留孔处止水。
    3． 4 反压装置设计
    在实现承台预留孔处止水时，如果直接进行抽水作业，因为墩台套箱整体受海水浮力，经计算下吊具钢索将回缩30 mm，即预制承台将上浮30 mm。这个数值将引起已调整到位的承台空间姿态变化，从而引起预制墩台与其上的各种减振构件( 抱紧装置) 产生相对移动，并进而引起墩身垂直度发生变化。另外，抽水完成后进行后浇孔内剪力键焊接，此时潮水起落引起的浮力增减将导致钢索伸缩变化，对剪力键焊接质量会产生很大影响。因此要进行反压装置计算，并在撤走上吊具、抽水前完成安装。
    3． 5 后浇孔剪力键焊接与混凝土浇筑
    承台后浇孔混凝土质量能否有保证，是本桥设计成败关键。施工实践证明在本桥工况、海況下，后浇孔混凝土质量有充分保证。在完成抽水后，墩台身受浮力影响向上有微小上移趋势，但由于反压装置及减振设施制约，墩台身基本保持原位; 其后潮水涨落与抽水影响比较可以忽略不计。在此条件下进行6 个后浇孔内剪力键焊接，焊接后墩台与钢管复合桩连成一整体。相比较单根钢管复合桩已具有较大刚度，测量人员进行垂直度测量时无晃动感; 当墩台与钢管复合桩连成一整体后，具有更大刚度，采用现有的加速度测量仪没有测出数值，因此可以认为浇筑过程是在很稳定条件下完成的，混凝土质量没有受到任何影响。浇筑完中间2 个后浇孔后，等到强度达设计值80% 时进行体系转换，将原来由四角上4 根钢管复合桩承受的重量转移到中间2 根桩上，再浇筑四角上的4 根桩。
    3． 6 上节墩身吊装
    上节墩身安装与下节墩身安装时采用同一浮吊，但吊具设计不同。以某吊装实例，对其施工工艺分析如下:
    ( 1) 底节内置导向结构。为保证墩身能顺利下放，保证剪力键与剪力槽进行匹配，上下节墩身准确安装，在底节墩身的内侧安装导向装置; 共设置6处导向杆，导向结构采用钢结构。
    ( 2) 设置临时支垫，为连接粗钢筋、涂环氧树脂创造工作面。该墩共设置有36 根预应力粗钢筋( 钢筋直径75 mm，预应力管道内径115 mm) ，下节墩身在预制厂先张拉12 根，留24 根在海上与上节墩身对接后再张拉。施工方案中采用6 个850 mm 高临时支垫。( 3) 上节墩身吊装与预应力粗钢筋连接。采用3 200 t浮吊吊装上节墩身( 重量约1 000 t) ，如图3所示。
                   
    落在支垫前，构件有10 mm 左右的摆幅，由于导向结构尚未起到定位效果，因此，上节墩身并没有落在理论位置上，随机所落位置与下节墩向对应孔最大处约有20 mm 偏差错位。在对24 根粗钢筋连接时，按设计是预先在下节墩身预埋好粗钢筋并在顶端预留出一定长度，与将来从上节预应管道中下放的粗钢筋连接。从上节墩身预应力管道下放粗钢筋时，出现第A 根粗钢筋下放困难，后分析为预应力管道变形; 第B 根与下节墩身预埋粗钢筋对接非常困难，采用浮吊重新微提上节重新落位通过自协调减小偏差，并使用葫芦强拉硬拽，勉强将其对接，如图4 所示。完成24 根粗钢筋对接后进行上节墩身下放尝试墩身对接，但在第B 根粗钢筋处有25 mm间隙高度，无法下落到位，最后不得不采取对上节墩身重新钻孔方法使第B 根粗钢筋与其下粗钢筋对接，完成整体24 根粗钢筋张拉。
    4· 结束语
    文中对下部结构施工工艺的分析，就工程整体而言，基本属于关键工艺。比如反压装置的竖向拉杆，现场已计划使用实心截面型材替代箱形截面，这些与施工方案考虑不周有关，也与技术相对较新有关; 但这个问题已得到较好的解决。另外一些涉及到设计方面的问题相对影响比较大，也比较难以解决，主要是设计文件中提出的施工方案是否可行和技术标准过高无法实现。比如: 提出钢管桩插打所谓6 锤联动，这个方案不可行，最后也没有得到执行; 规定钢管桩必须插打到设计高程，这个规定中没有细致到当前一般插打方法下激振功概念，导致现场该值从300 kJ 到600 kJ 不等，且带来较多问题; 要求桩体垂直度1 /400，是现行评定标准1 /100的4 倍，但目前我国现有桩机设备要实现该标准所付出的代价太大，最后不得不调整为1 /250; 又如设计规定的墩身垂直度为1 /3 000，该值是现行评定标准3 /1 000的9 倍，现行工程用倾斜仪无法实测。