【桥隧创新周周探】澳门大桥（澳氹第四条跨海大桥）|悬臂|桁架|梁桥|梁段|澳门大桥|特大桥主跨|跨海大桥|钢梁|钢箱梁

▲ 宣传视频

▲ 设计效果图

项目名片

姓名：澳门大桥（澳氹第四条跨海大桥）

生日：在建

籍贯：澳门

长度：项目主线全长3085km

类型：主桥：钢桁架梁桥；引桥和匝道桥：钢箱梁桥、混凝土梁桥

特点：世界最大跨度的倾斜钢桁-钢箱组合结构连续梁桥；国内首座全桥采用全套管清水清孔工艺施工大直径深长灌注桩的桥梁（数据截止发稿时）

建设单位：澳门特别行政区公共建设局

监理单位：奥雅纳工程顾问/澳门专业顾问有限公司

总承包单位：中国土木工程集团有限公司/中国铁建大桥工程局集团有限公司/澳马建筑工程有限公司合作经营

设计单位：林同棪国际工程咨询（中国）有限公司

独特之处

世界最大跨度的倾斜钢桁-钢箱组合结构连续梁桥

本项目主桥采用内倾钢桁-钢箱组合主梁，是世界最大跨度的倾斜钢桁-钢箱组合结构连续梁桥。钢桁-钢箱组合梁为一种新型的桥梁结构形式，它是在常规钢桁架桥的基础上，将钢桁架从主梁的两侧移动到中间车行道之间，通过设置顶部横梁将两侧桁架连接成整体结构。此种结构形式受力集中于钢箱梁和钢桁架的核心区，使得主梁的钢桁架和钢箱梁各自充分发挥了结构效率。相比常规钢桁架梁桥具有横向稳定性高，景观效果好，结构材料最省，经济效益高的特点。

▲ 设计效果图

Q420 Q500 Q690级别高强钢材在桥梁结构上大范围应用

钢桥设计中钢材材质的选择需要结合桥梁结构整体受力，综合考虑材料的适用性、经济性等各方面因素。本项目基于航空限高、通航净空的要求，桥梁结构高度极为受限，也为本项目采用高强度钢材提供了必要条件。本项目主体钢材总重量约10万吨，均采用Q420级别以上的高强钢材。其中主桥钢材总量约4.9万吨，除钢箱梁采用Q420级钢材外,钢桁架在边跨上弦受压区采用Q690级钢材，桁架其余部分均采用Q500级钢材，主桥Q500 Q690级别钢材重量占比高达40%。

▲ 桥梁设计图

跨海桥梁应对强风环境运营的优化解决方案

本桥钢桁架横向内倾8°，钢箱梁采用曲线形变截面悬臂形式，此种流体形断面是较好的抗风外形，极大地减少了海上强风对桥梁结构的荷载响应。

本桥在主线桥梁两侧均设置风屏障，可以将8号风球下的桥面风速降低到汽车可以通行的3号风球以下的安全风速，从而可以保证8号风球期间，汽车可沿大桥主线通行。

▲ 设计效果图

桥梁造型与项目环境的最佳融合

本桥采用变截面钢桁架连续梁桥，桁架为高低起伏的曲线变化形状；本桥方案提取了海浪的柔美轮廓，将其抽象成为桁架的空间起伏曲线，与水面倒影共同绘出一幅自然与现代相融合的秀美画卷。

本桥两片桁架往桥梁中心线平移，使得车行道桥面视野更加开阔；桁架顶部相连并形成椭圆形的镂空结构，既符合力学原理，又改善了其内部电单车道空间的光照与视觉趣味。

主、引桥采用带横肋的大展翼箱梁，标准桥宽48.2m，最大桥宽达61.6m，桥面宽度位居世界钢结构桥梁前列。桥梁不仅结构效率高，造型上更富有韵律感，桥下船行视角效果更为轻盈美观。

桥梁的外表面颜色均采用白色，以白色为主调的桥体，与蓝天和白云相呼应，和谐且自然地融入桥位环境。

▲ 设计效果图

▲ 施工照片

复杂多功能跨海复合信道管线、桥梁共生的解决方案

本项目桥梁除了满足车辆通行功能之外，在桥梁上需布置给水管、再生水管、消防水管、燃气管、高压电缆、通讯管线、电力管线等各种过桥管线，同时还包含桥梁自身功能使用管线。针对项目的多重管线情况，如何确保管线（尤其高压电缆和燃气）通过、桥梁协同、安全运营。分析了管线过桥对桥梁结构、管线结构的影响因素，最终确定了复杂多功能跨海复合信道管线、桥梁共生的解决方案。

▲ 桥梁设计图

国内首座全桥采用全套管清水清孔工艺施工大直径深长灌注桩的桥梁

本项目桥梁钻孔灌注桩首次大规模采用全套管跟进至基岩面、清水成桩工艺技术。钻孔桩直径大、桩孔深，最大直径Φ3.0m，孔深接近113m。钢护筒受力情况复杂，入土深度大：钢护筒需穿过覆盖层和厚度超过30m的花岗岩风化层，嵌入持力层中风化花岗岩至少0.3m，入土深度近90m。成桩施工关键主要有：沉桩设备、沉桩工艺技术、钢护筒结构。常用钢护筒沉桩设备及工艺：振动打桩锤振动沉桩、液压冲击锤锤击沉桩、静压沉桩和全回转钻机或搓管机转动钢护筒切削岩土层下压沉桩。而澳氹四桥钢护筒直径大、入土深度大，需克服花岗岩风化层、孤石等不良地质下沉，振动沉桩、锤击沉桩和静压沉桩工艺均不适用。根据澳氹四桥钢护筒直径、入土深度及地质情况，选择ZRT320H型全回转钻机作为沉桩主要设备，输出扭矩为9100、5350、3050 kN•m三挡，可适用于直径2.2~3.2m的钢护筒沉放，钻机重量78t，压拔行程750mm。全套管全回转钻机/搓管机配合冲抓斗/旋挖钻机取土沉放钢护筒至中风化岩面，然后采用反循环钻机RCD钻岩成孔，清水清孔、灌注水下混凝土成桩。钢护筒结构由筒身、底节、合金刀头三部分组成，底节高1 m、壁厚50 mm，底口硬质合金刀齿环状布置、间距约250 mm，以适应各工作状况。

▲ 施工照片

特制2200t级双L型臂架大型起重船适用于复杂条件大节段钢梁吊装

澳氹四桥主桥边跨钢梁、南北引桥钢梁、A区互通立交钢梁，共计72节为海上浮吊大节段架设，其中钢梁节段重量大，最重节段超2000t；桥址临近澳门国际机场，施工区域航空限高+60.00m；箱桁组合钢梁断面宽度达 48.4m；经调研，国内外没有满足条件的2200t浮吊；需针对澳氹四桥钢梁架设的限制条件，专门特制一艘2200t起重船，船型设计充分考虑了项目钢梁吊装航空限高、吊重、复杂工作水域等限制条件。由于临时澳门机场存在航空限高，浮吊前期为双L臂架式。吊装任务结束后，可以通过臂架改造，改造为110米高的变幅直臂架2500t起重船，主要用于水上大型桥梁高墩、整孔（或大节段）梁吊装及海上风电项目吊装。

▲ 施工照片

首造箱桁组合桥型中跨悬拼千吨级主桁偏位多样式前支点桥面吊机

在桥面吊机悬臂架设中跨近千吨级大节段钢梁时，单台桥面吊机前支点分配至已架设梁段前端相邻两道横隔板上方内外两侧支点，合计四点支撑。其中桥面吊机外侧前支点支撑统一在钢箱梁的斜腹板与横隔板相交处上，而前支点内侧支撑由于钢梁节段为变截面钢桁梁桥，在架设中跨梁段中产生三种不同的支撑形式，分别为：通过垫墩支撑在钢箱梁横隔板处的下弦纵梁上、通过垫盖支撑在钢桁梁下弦节点板上、通过垫梁支撑在邻近钢桁梁下弦节点板处的下弦纵梁上。桥面吊机依靠轨道行走，根据在已架设梁段上设置多样式前支点支撑形式吊装中跨梁段。桥面吊机支点反力分配充分利用既有结构的承载能力，适用于钢箱加劲下承式钢桁梁桥中跨钢梁悬臂拼装。

▲ 施工照片

基于BIM的设计施工全过程运用实践

本项目主桥桁架为内倾变高桁架结构，引桥和匝道桥为变宽、变高、平面弯曲的钢箱梁，结构本身及结构之间的衔接复杂。根据桥梁各自的结构特点，制定了BIM协同作业流程及信息共享机制，将BIM技术的可视化、信息化、一模多用等特点应用于桥梁建设中；以实现结构正向设计、钢结构数智建造、现场精细化施工等高效协同，实现了BIM的设计施工全过程运用。项目自主开发应用4D-BIM+IOT系统，运用BIM管理、GIS管理、SAAS管理、物联网、大数据、移动通讯、人工智能、云计算等技术手段，打造以“一个平台+三个端口+N个模块”为核心，以各类物联网终端智能硬件为基础，以移动端、PC端、L E D大屏，为端口展示的智慧工地管理平台。

经济社会意义

澳氹第四条跨海大桥作为澳门与氹仔之间最靠外的跨海交通，将澳门海、陆、空三个重要口岸连接起来，是港珠澳大桥口岸人工岛、新城填海A区及氹仔之间的重要交通通道，是构建未来澳门整体交通体系的重要组成部分。大桥的建成必将成为澳门的新地标，为澳门的社会、经济发展增色添彩。

▲ 施工照片

稿件支持

中国土木工程集团有限公司/中国铁建大桥工程局集团有限公司/澳马建筑工程有限公司联合体

林同棪国际工程咨询（中国）有限公司

联合供稿

责编 / 李天颖

美编 / 赵雯

审校 / 李天颖裴小吟廖玲

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