1.概況
深圳灣公路大橋是深港西部通道的主要工程，起于深圳蛇口東角頭一線口岸區(qū)，終于香港鰲磡石，主線橋梁全長(zhǎng)約5300m（圖1），深、港兩地按照“以粵港分界線為界，各自投資，共同建設(shè)，各自擁有，各自管理”的原則分別修建各自界內(nèi)的大橋。深港雙方設(shè)計(jì)單位各自根據(jù)己方規(guī)范完成己方詳細(xì)設(shè)計(jì)，然后將完成的設(shè)計(jì)交與對(duì)方用對(duì)方的設(shè)計(jì)規(guī)范來作獨(dú)立設(shè)計(jì)復(fù)核，并根據(jù)復(fù)核要求改善設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)能同時(shí)滿足雙方的設(shè)計(jì)規(guī)范。
香港側(cè)橋長(zhǎng)約3500m，包括總長(zhǎng)為459m的通航孔橋及總長(zhǎng)約3040m的非通航孔橋；深圳側(cè)負(fù)責(zé)建設(shè)的內(nèi)容包括：總長(zhǎng)為345m的通航孔橋、總長(zhǎng)903m的非通航孔橋及深圳側(cè)橋頭的換道立交。
圖1 深圳灣大橋建成效果
大橋按雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)行車速度100km/h；橋面凈寬33.1m（不含索塔構(gòu)造寬度）；設(shè)計(jì)荷載為汽車-超20級(jí)，驗(yàn)算荷載為掛-120；并滿足香港規(guī)范《Structures Design Manual for Highways and Railways》規(guī)定的荷載要求；大橋設(shè)計(jì)壽命為120年。
大橋設(shè)南北兩個(gè)通航孔，南通航孔位于香港界內(nèi)，通航凈空尺度要求為149m×32m，北通航孔位于深圳界內(nèi)，通航凈空尺度要求為115m×15m；設(shè)計(jì)最高通航水位采用二十年一遇最高潮位為2.62m。設(shè)計(jì)最低通航水位采用保證率為95%的最低潮位-1.56m。
橋位區(qū)多年平均氣溫22.4℃；120年一遇10m高處10min平均風(fēng)速為42.8m/s。
兩岸寬約6km，南北淺灘水深1～2m，中槽水深5～7m， 海流主要受不正規(guī)半日潮作用，漲潮最大流速約0.35m/s，落潮最大流速約0.28m/s，年平均波高為0.3m，各月的平均波高變化不大，實(shí)測(cè)最大波高1.92m。
橋區(qū)地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定，基巖為花崗巖，埋深在40～60m，小斷裂分布廣泛。
由于深圳灣為淺海灣，水體交換能力差，同時(shí)橋位兩岸分別有福田紅樹林保護(hù)區(qū)及香港米埔自然保護(hù)區(qū)，香港特區(qū)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)的環(huán)保要求很高，因此大橋建設(shè)過程中需充分考慮環(huán)保要求。同時(shí)大橋連接深港兩地，具有重要的政治、經(jīng)濟(jì)意義，兩地希望將大橋建設(shè)成為一座地標(biāo)性建設(shè)，建設(shè)方案需重視景觀設(shè)計(jì)。
2 橋梁結(jié)構(gòu)
（1）深圳側(cè)通航孔橋
1）橋型布置
圖2 深圳側(cè)通航孔橋橋型布置
跨徑布置為：180m+90m+75m=345m，采用傾斜式獨(dú)塔單索面鋼箱梁斜拉橋，塔、墩梁固結(jié)體系(圖2 )。
2)索塔基礎(chǔ)
采用19根Φ2.2m的鉆孔灌注樁，嵌入微風(fēng)化花崗巖2m以上，平均樁長(zhǎng)43m；承臺(tái)呈圓形布置，直徑25.6m，厚度5m，采用復(fù)合鋼板樁圍堰抽水后施工承臺(tái)(圖3)。
圖3 索塔基礎(chǔ)
3）索塔
采用傾斜獨(dú)柱式索塔形式，為鋼筋混凝土箱形結(jié)構(gòu)，塔柱底面高程為3.000m，索塔總高度為139.053m。塔身中心斜率為1：5.6713，塔柱采用橫向?qū)ΨQ空心薄壁截面，中上塔柱為單箱單室，其外輪廓尺寸由塔頂?shù)?m（順橋向）×4m（橫橋向）漸變至中塔柱底面的11m×6m，塔壁厚度也由上塔柱的1.2m（順橋向最薄處）、0.7m（橫橋向最薄處）變至中塔柱的1.0m、0.9m；下塔柱為單箱四室結(jié)構(gòu)，采用漸變式斷面，其外輪廓尺寸由頂面的11.823m（順橋向）×9m（橫橋向），變化至底部的15.624m×12.8m，壁厚統(tǒng)一為1m（外壁）和0.8m（內(nèi)隔倉(cāng)壁）。為了適應(yīng)索塔復(fù)雜的受力情況，在下塔柱頂面、底面及中塔柱底面、固結(jié)區(qū)等位置設(shè)置實(shí)心段，中塔柱下端壁厚加厚(圖4)。
在順橋向塔壁兩側(cè)設(shè)置了寬1m、深0.2m的裝飾槽，在塔柱深圳側(cè)設(shè)置了左右對(duì)稱的0.4m×0.4m的方形切角，在香港側(cè)橫橋向塔壁兩側(cè)設(shè)置了由上至下寬度漸變深度為0.2m的裝飾帶。
斜拉索在塔上的錨固采用環(huán)向預(yù)應(yīng)力方案，采用塑料波紋管及真空吸漿施工工藝。進(jìn)行了1:1足尺節(jié)段模型驗(yàn)證。
索塔采用液壓爬升模板施工(圖5)，斜塔施工中與鋼箱梁吊裝相結(jié)合，利用鋼箱重量平衡斜塔受力，索塔混凝土共4935m3。
圖4 索塔構(gòu)造
圖5索塔施工
4）主梁
圖6 鋼箱梁
采用全焊倒梯箱形鋼箱梁，外形與非通航孔箱梁一致(圖6)。中心梁高4.12m，鋼箱梁頂板寬38.6m，底板寬28.75m，為單箱四室結(jié)構(gòu)。采用Q345-D，全橋用鋼7800t。全橋共31個(gè)梁段，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段12m，最大塊件吊裝重量350t。
鋼箱梁頂板厚18mm，底板厚分為12mm及20mm，共設(shè)5道腹板，兩側(cè)斜腹板厚16mm，中縱腹板對(duì)應(yīng)斜拉索設(shè)置，厚度32mm(斜拉索錨固處厚度80mm)，邊縱腹板位于中縱腹板兩邊9m處，厚度14mm,橫隔板標(biāo)準(zhǔn)間距為3m，為板式結(jié)構(gòu)，其上設(shè)加勁肋，吊點(diǎn)處厚度12mm，非吊點(diǎn)處厚10mm。
頂、底、腹板均采用U形肋加勁，頂板U肋厚度為8mm，與頂板焊接，梁段間U肋現(xiàn)場(chǎng)接頭采用栓接。底、腹板U肋厚度為6mm，全部采用焊接。
斜拉索在梁上采用焊接耳板進(jìn)行錨固，耳板采用Q420qe，厚度80mm。
進(jìn)行了節(jié)段模型及全橋風(fēng)洞模型試驗(yàn)，成橋及施工狀態(tài)顫振臨界風(fēng)速分別為74.8m/s和68.8m/s，滿足抗風(fēng)要求。
5）斜拉索
邊跨與中跨的斜拉索呈不對(duì)稱布置，斜拉索在主跨加勁梁上標(biāo)準(zhǔn)間距為12m，在塔上的間距為4m，在邊跨輔助墩附近集中布置，索間距為3m。采用平行鋼絲斜拉索，最大拉索鋼絲根數(shù)為301絲，長(zhǎng)207m，重為18.8t；全橋斜拉索共220t。拉索外裹高密度PE防腐材料，其上采用螺旋線，連同塔上設(shè)的阻尼橡膠圈和梁上的外置阻尼器，有效地抑制了拉索風(fēng)雨振(圖7)。
圖7 斜拉索構(gòu)造
6）架設(shè)和施工控制
邊、中跨鋼箱梁采用全支架進(jìn)行施工（圖8）。全橋31片鋼箱梁全部采用1000t大型浮吊側(cè)面進(jìn)行吊裝（圖9）。除塔梁固結(jié)段（L梁段）需最初安裝外（圖10），其余根據(jù)實(shí)際加工進(jìn)度進(jìn)行，每塊鋼箱梁運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)以后及時(shí)進(jìn)行吊裝，調(diào)節(jié)其平面位置及高程，先臨時(shí)連接，再完成全截面焊接。
圖8 鋼箱梁支架施工
圖9 1000t浮吊起吊鋼箱梁
圖10 塔梁固結(jié)段（L梁段）吊裝
斜拉索安裝時(shí)先安裝塔端，通過卷?yè)P(yáng)機(jī)輔助人工將斜拉索梁端牽引至梁上錨固，再在塔內(nèi)張拉軟牽引系統(tǒng)將斜拉索進(jìn)行錨固。
施工控制采用標(biāo)高和斜拉索索力雙控，最終合龍時(shí)線形平順，軸線誤差在3mm以內(nèi)，梁體應(yīng)力與設(shè)計(jì)值良好吻合。
?。?)深圳側(cè)非通航孔橋
1)深圳側(cè)非通航孔橋總長(zhǎng)903m，采用等跨等截面預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)連續(xù)梁，分為兩聯(lián)，分別為6×72m=432m及57m+6×69m=471m，箱梁分幅布置，單幅頂板寬度為16.05m，梁高3.8m，設(shè)縱、橫向預(yù)應(yīng)力，按全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為保證施工質(zhì)量和周期，減少對(duì)淺海灣生態(tài)環(huán)境的影響，采用節(jié)段懸臂拼裝的施工工藝，體內(nèi)體外束相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案(圖11)。
圖11 深圳側(cè)非通航孔橋總體布置
2)基礎(chǔ)及墩身
深圳側(cè)非通航孔橋共26個(gè)墩身，每墩下4根Φ2m鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，嵌入微風(fēng)化花崗巖不小于2m，樁長(zhǎng)在32～55m，鉆孔樁混凝土共13925m3，承臺(tái)平面尺寸為8.2m×8.2m，厚3.0m，采用鋼套箱施工。墩身為流線型實(shí)心鋼筋混凝土墻式墩，橫橋向?qū)?m，順橋向厚2.8m。墩身混凝土共8925m3。
3)箱梁
單幅頂板寬16.05m，底板寬6.2m，中心梁高3.8m，采用C55混凝土，總用量22590m3。頂板厚32cm，底板厚25cm～50cm，腹板厚45～70cm，箱梁采用短線法預(yù)制，預(yù)制頂板寬度15.15m，標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)度為3.5m，最大塊件吊裝重量110t(圖12)。
圖12 箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面
4)箱梁架設(shè)
梁段由駁船浮運(yùn)至墩旁，墩頂0＃塊由浮吊吊裝就位后，現(xiàn)澆墩頂橫隔墻；墩頂梁段兩側(cè)1＃塊用浮吊吊裝于墩旁托架上，張拉頂板鋼束，組裝橋面吊機(jī)，順序吊裝墩頂兩側(cè)梁段至跨中(圖13)，合攏時(shí)先邊跨，后次邊跨，最后中跨合攏。
圖13 箱梁節(jié)段吊裝施工圖
5)換道立交橋
為實(shí)現(xiàn)車輛左右行換道，在大橋與口岸連接處設(shè)置換道立交橋，配合車輛進(jìn)出口岸的交通組織，共設(shè)有4條匝道，除海中與通航孔橋相接處采用68m+68m+44m一聯(lián)變寬度連續(xù)梁外，其余匝道橋?yàn)?0米跨逐孔澆注的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，按全預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)。
3主要技術(shù)特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)
(1)橋梁設(shè)計(jì)使用壽命120年，砼采用高性能砼，結(jié)構(gòu)物砼保護(hù)層7.5cm，浪濺區(qū)鋼筋采用環(huán)氧涂層鋼筋；
(2)成功采用倒梯形截面鋼箱梁作為大跨斜拉橋的加勁梁，實(shí)現(xiàn)了混凝土塔與鋼箱梁間的固結(jié)，采用了全焊接厚板作為斜拉索梁上錨固板；
(3）通航孔橋?yàn)閲?guó)內(nèi)最寬的單索面斜拉橋。
4有關(guān)資料
橋 名：深圳灣公路大橋（深圳側(cè)）
橋 型：傾斜式獨(dú)塔單索面鋼箱梁斜拉橋
跨 徑：主跨180m
橋 址：深圳灣
設(shè)計(jì)單位：交通部公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院
施工單位：廣東省長(zhǎng)大公路工程有限公司
中鐵四局集團(tuán)有限公司
湖南路橋建設(shè)集團(tuán)公司
中鐵十三局集團(tuán)有限公司與深圳市華泰公司
混凝土用量：124990m3
鋼材用量：36105t
造 價(jià)：深圳側(cè)橋9.1億元
建成時(shí)間：2007年7月1日
建成日期：2006年6月5日完工（2007年7月1日通車）。
