摘要：相较于河流环境而言，海洋环境更加恶劣，跨海大桥受到的荷载作用较强，且面临较大的腐蚀威胁，这就对跨海大桥下部结构设计与施工技术提出了更高的要求。本文简要分析了跨海大桥下部结构设计，探讨了跨海大桥下部结构的施工技术，旨在为相关跨海大桥的建设提供技术参考。
关键词：跨海大桥；下部结构设计；施工技术
跨海大桥对跨海峡、跨海湾的交通运输有着重要的意义，跨海大桥在建设的过程中需要面临复杂的自然条件，同时还要考虑到跨海大桥所处的海洋环境，地下结构设计是跨海大桥建设工程的重要组成部分，其设计与施工对整个工程有着重要的影响。基于以上，本文简要探讨了跨海大桥地下结构设计与施工技术。
1跨海大桥下部结构设计
1．1耐久性设计
跨海大桥的设计寿命要求≥100年，由此可见，其耐久性设计至关重要，跨海大桥面临的环境十分严酷，地下结构不仅面临着海上波浪及风力等可变荷载的作用，同时海洋的侵蚀性和腐蚀性较强，因此应当积极做好跨海大桥的耐久性设计。
1．1．1混凝土的耐久性设计
混凝土结构是跨海大桥地下结构的主体，其易受到侵蚀出现碳化，混凝土耐久性设计主要有以下几个方面:①提升材料的性能:混凝土材料性能对于混凝土结构的耐久性有着重要的影响，因此应当积极提升材料性能，例如控制混凝土的水灰比和粗骨料，选择科学的添加剂，积极改进钢筋材质，选择高性能的混凝土等等;②提升混凝土保护层厚度:海上施工环境复杂，钢筋布置十分容易出现偏差，因此应当提升混凝土保护层的厚度;③改进构件外形:地下结构构件出现尖角会使构件受到的冲击力增加，因此应当改进相关构件的外形，可采取流线形和水滴形，以此来降低水流对构件的冲击力［1］。
1．1．2钢结构耐久性设计
钢结构耐久性设计应当以防腐蚀为中心:(1)牺牲厚度法:对于结构中容易遭到腐蚀的钢结构预留腐蚀余量，保证钢结构在规定年限内的稳定性;(2)热喷涂:依靠专用设备将非金属材料或金属材料熔化，并利用高速气流进行雾化，喷涂到钢结构表面形成防腐涂层;(3)阴极保护法:可以采用阴极保护法对钢结构进行保护，一般来说可以将阴极保护法与涂料混合使用，提升钢结构的抗腐蚀性，常用的阴极保护法有牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法;(4)采用特殊钢材:在设计的过程中可以采用耐腐蚀的钢材，例如含有铜、钛、铬等金属的钢材，其能够在钢材表面形成保护层，从而提升钢材的耐腐蚀性。
1．2防撞结构设计
海水的大面积流水会对跨海大桥的桥墩产生冲击力，从而导致大面积海水堆积，此外，过往船只也可能撞击桥墩，因此应当对跨海大桥的桥墩进行防撞设计。为了避免船只对桥墩的撞击，在桥墩设计上要计算船舶的撞击力，提升桥墩的抗撞击能力，例如可以采用钢筋混凝土防撞墩、钢管桩基础等设计方式，以此来提升桥墩的稳定性。对于海水冲击来说，桥墩可以设置破冰棱体，分化海水冲击的撞击力。
1．3承台设计
为了加快施工进度，可以采用高桩承台基础以及套箱法施工方式，这不仅能够提升施工效率，还能够有效保证质量。在承台设计中，混凝土套箱设计至关重要:(1)套箱壁厚的设计强度要满足施工荷载以及海洋流水作用;(2)套箱钢底板结构设计应当满足受封底混凝土的荷载;(3)为了施工方便，套箱内壁结构不宜设计得过于复杂;(4)套箱施工中需要利用龙门吊进行起吊，因此其重量设计应当不大于龙门吊的起吊能力。此外，在承台设计的过程中，应当根据刚度要求和冲切要求来对承台厚度进行计算，同时承台的设计应当满足其应力要求。
1．4基础设计
1．4.1桩基础设计
首先，应当计算桩基础所承受的荷载，以此为依据确定桩基础的长度及类型，之后绘制设计图纸，确定施工水位以及桩基础的相关设计参数。常用的桩基础有预应力管桩、钢管桩等，不同的管庄有着不同的优点和劣势，因此应当根据具体的施工状况进行合理的选择。
1．4.2沉井基础设计
沉井基础设计不仅要包括常规的设计内容，同时要对沉井施工阶段的受力状态进行计算，沉井不仅要承受跨海大桥上部结构的重量，还会受到土压力、水流冲击力、水压力等众多力的作用。因此要对这些受力状况进行合理的计算，之后根据计算结果来设计沉井的井壁、封底混凝土厚度、钢结构强度等。
1．4.3管柱基础设计
受到施工环境的影响，管柱施工需要采用平台方法进行修建，在管柱设计的过程中需要对管柱振动下沉应力、管柱吸泥翻砂涌水应力等进行计算，以此来对管柱的相关参数进行合理设计。
2跨海大桥下部结构的施工技术
2．1基础及承台施工技术
2．1.1旱地钻孔桩施工
施工前对场地进行平整，保证场地的清洁，更换软土，进行夯实，之后进行护筒的埋设，此外，在必要的时候可以采用孔内冲击的方法，以此来确保护筒的准确性，根据具体的地质情况来设计护筒的高度。在钻孔条件符合时，对孔进行清洗，检查孔是否符合设计要求，之后吊放钢筋笼，进行混凝土的灌注。施工过程中应当遵守施工规范，施工前要配备足够的黏土，做好补水措施，根据图层的情况来确定冲击钻的冲击程度以及泥浆调度。如果施工过程中通过了砂石层或卵石层，则应当改变冲程到1m－2m，并反复进行冲击，防止孔坍塌。在钻孔施工完成后进行混凝土的灌注，关注前对孔底沉淀厚度进行测定，满足要求后灌注首批混凝土，应当保证灌注的连续性和紧凑型，禁止灌注中途停止，灌注过程中对孔内的水位进行观察，测量混凝土高度，达到要求后撤除导管。灌注混凝土的过程中应当保证温度在5℃以上，如果温度在零度以下，则应当采取必要的保温措施，如果混凝土强度未达到设计强度的50%，则不应当让其处于零度以下的环境中。
2．1.2海水中钻孔桩施工
根据现场情况，采用铅丝笼围堰或钢板桩围堰，整个施工流程与旱地钻孔桩施工流程基本一致，这里不再赘述。
2．2墩身施工技术
采用自动焊接技术来焊接钢板，做好钢套管的防腐工作，在安装的过程中，一节一节进行起吊安装，根据不同墩身的重量采用不同起吊能力的吊船，现场利用电焊对墩身加筋肋进行焊接。现场制作并绑扎钢筋，在搅拌站对混凝土进行集中搅拌，水平运输到施工现场，利用输送泵进行混凝土灌注，之后振捣密实。在浇筑之前，对竖向预应力进行盐酸，固定牢固之后进行浇筑。
2．3盖梁施工技术
2．3.1搭设支架
在支架搭设之前绘制施工图纸，对支架的刚度、稳定性进行验算，工程师批准之后采用脚手架进行支架搭设。
2．3.2模板设置
盖梁的模板主要分为内模板、外模板和底模板，外模板采用钢制模板，内模板采用木制模板，支撑方式为木结构支撑，底模板采用组合钢模。对外模板的挠度有着一定的要求，应当小于模板构件跨度的1/400，模板设置采用螺栓进行连接，在模板的接缝处采用水泥环氧树脂浆进行抹平。
2．3.3钢筋工程
根据现场的设计规范进行钢筋的绑扎和焊接，钢筋工程需要对固定波纹管以及工作预埋件进行预埋处理。
2．3.4混凝土的搅拌和浇筑
混凝土应当在搅拌地点进行集中的搅拌，在搅拌完成后将混凝土装入到混凝土罐车中进行运输，将混凝土运输至施工地点，到达施工地点之后，利用泵将混凝土送入到设置后的模板中，完成混凝土的入模工作。在混凝土的浇筑过程中，不仅要注重混凝土的内在质量，同时还要注重混凝土的外表质量。总的来说，跨海大桥下部结构施工的时间有限，因此在下部结构施工的过程中应当尽量减少施工步骤，降低施工时间，可以在施工的过程中适当增强施工机械的能力，同时应当尽量预制施工所需要的相关工件，并现场安装预制构件，以此来提升施工效率。
3结论
跨海大桥下部结构的设计与施工一直是跨海大桥建设的难点和重点，本文从耐久性设计、防撞结构设计、承台设计和基础设计四个方面分析了跨海大桥下部结构的设计，从基础及承台施工、墩身施工及盖梁施工三个方面分析了跨海大桥下部结构的施工技术，旨在为跨海大桥工程的相关设计和施工提供一定的技术参考。
参考文献
［1］马建，孙守增，杨琦，赵文义，王磊，马勇，刘辉，张伟伟，陈红燕，陈磊，康军．中国桥梁工程学术研究综述·2014［J］．中国公路学报，2014，05∶1－96．
［2］黄毅，孙建渊，黄士柏．跨海大桥全寿命耐久性设计与施工技术［J］．华东交通大学学报，2007，04∶21－24．
作者：段渊译 单位：河海大学大禹学院
