常泰长江大桥位于泰州长江大桥与江阴长江大桥之间，南北分别连接常州市与泰州市，为公铁共用过江通道。该项目建设对服务“长江经济带”建设、策应“一带一路”和长三角一体化发展等国家战略具有重大意义。
大桥主梁采用上下层布置，上层桥面布置双向6车道高速公路，设计速度100公里/小时；下层桥面上游侧布置两线城际铁路，设计速度200公里/小时；下层桥面下游侧布置4车道普通公路，设计速度80公里/小时。公铁合建段正桥长5299米，主航道桥采用主跨1176米钢桁梁斜拉桥，天星洲航道桥和录安洲航道桥均采用主跨388米钢桁梁拱桥，通航条件要求高，桥梁跨度破纪录。跨江段建设工期5年半，批复概算约158亿元。
大桥的建设，将实现四个世界首创：首创温度自适应塔梁纵向约束体系（TARS）、首创台阶型减冲刷减自重沉井基础、首创“钢-混”混合结构空间钻石形桥塔、首创“钢箱-核芯混凝土” 组合索塔锚固结构。刷新六个世界之最：最大规模多功能荷载非对称布置桥梁、最大跨度斜拉桥、最大连续长度钢桁梁、最大尺度碳纤维复合材料拉索、最大跨度公铁两用钢桁拱桥、最高强度桥用平行钢丝斜拉索。
台阶型超大深水沉井的施工策略
常泰长江大桥主塔沉井基础是世界上首座采用全钢壳的沉井基础，该结构与其他同类型工程相比，特别之处在于，主墩基础采用台阶型沉井型式，结构形式新颖，国内还没有台阶型超大深水沉井的施工实践。
沉井下沉 盲区取土
图1 沉井定位
大型沉井结构的高精度着床、井壁混凝土灌注质量控制和深水大截面密实砂硬塑黏土互层沉井下沉，是遇到的第一个难题。
对深水潮汐环境沉井快速注水着床技术进行研究，研发精准定位自动化控制系统，对液压千斤顶远程控制系统算法进行研究，研发沉井着床自动控制软件，提高沉井着床精度。
针对沉井下沉，主要进行盲区取土技术创新，深入研究均匀取土的控制措施；在现场试验的基础上，研究射喷钻机的射喷技术在沉井取土中的应用；研究、试验绞吸机器人在剪力键、变坡盲区的取土性能和工效；研究水下扫测机器人对水下泥面标高测量数据的精准度；针对不同的土层，制定了针对性的取土策略。
砂层的取土方法：1.针对中密实砂层采用气举取土工艺；2.针对密实砂层采用水力破土+气举取土工艺，首先采用高压射水进行破土，再由气举取土设备完成取土；3.针对胶结砂层，采用机械破土+气举取土工艺，首先采用绞刀设备进行胶结砂层破土，再由气举设备完成取土；4.局部盲区取土或下沉困难时，采用定点破土+气举取土工艺，首先采用水下破土专用设备进行定点精准破土，再由气举设备完成取土。
图2 井壁浇筑混凝土
黏土层的取土方法：1.针对黏土层采用高压旋喷预搅松设备进行预搅松破土工艺，对内井壁及十字井壁位置进行预搅松处理；2.针对井孔及剪力键盲区，采用机械破土+气举设备取土工艺，首先采用绞刀设备进行黏土破土，再由气举设备完成取土，辅助采用水力破土工艺提高效率；3.局部盲区取土或下沉困难时，采用定点盲区破土+气举取土工艺，首先采用水下盲区破土专用设备进行定点精准破土，再由气举取土设备完成取土。为了保证沉井安全、可控、可视、可测取土下沉，以单井孔单次取土深度不超过2米控制，绘制从预开挖河床面标高，到沉井终沉刃脚标高面-65米土层分布断面图，以指导沉井下沉取土施工，科学安排施工资源。
沉井接高 精准拼装
钢沉井现场接高的精度要求高，结构尺寸的精度要求最大不超过3cm，上下壁板的错台不超过4mm。这对于平面尺寸达到77×39.8m这样一个巨无霸，如何保证沉井接高的精度是最大的技术难题。
国内外传统的沉井基础一般首节是钢沉井，其余接高段均为混凝土沉井，接高段混凝土沉井均采用现浇接高的方式进行，而混凝土现浇工艺对于沉井接高来说，其对接精度可调范围大。
对于全钢沉井来讲，这也是本项目沉井接高与其他同类工程相比最大的不同，经过指挥部会同设计、施工等单位认真研究和探讨，首先采用三维设计软件，在计算机中模拟拼装形成分段构件的轮廓模型，与深化设计的理论模型拟合三维比对，对构件的几何尺寸、通孔率、平整度、垂直度等，进行加工精度误差分析和预拼预演，得到所需修改的调整信息，经过必要的校正、修改与模拟拼装，直至满足精度要求。主要技术措施如下。
1.根据设计图文资料和加工安装方案等技术文件，在构件分段与胎架设置等安装措施，可保证自重受力变形不致影响安装精度的前提下，建立设计、制造、安装全部信息的拼装工艺三维几何模型，完全整合形成一致的输入文件，通过模型导出分段构件和相关零件的加工制作详图。
2.构件制作验收后，利用全站仪实测外轮廓控制点三维坐标。
3.计算机模拟拼装，形成实体构件的轮廓模型。
4.将理论模型导入三维图形软件，合理地插入实测整体预拼装坐标系。
5.采用拟合方法，将构件实测模拟拼装模型与拼装工艺图的理论模型比对，得到分段构件和端口的加工误差，及构件间的连接误差。
6.统计分析相关数据记录，对于不符合规范允许公差和现场安装精度的分段构件，修改校正后重新测量、拼装、比对，直至满足精度要求。
数字化虚拟施工
图3 沉井浮运
为了确保沉井现场接高施工的精度和安全，采用了大量的创新技术和工艺手段。例如为了确保沉井制造精度，采用了钢沉井数字化制造技术，即基于BIM的数字化加工技术，利用信息模型技术手段，实现钢壳沉井的数字化切割、自动化机器人焊接、焊缝底图智能化探伤全过程智能加工。同时采取了虚拟预拼装技术，基于三维扫描点云技术，对构件的物理形态进行逆向建模，获取点云模型，将点云模型与设计模型进行自动化的三维比对，进行加工误差分析和拼装预演，从而高效、快速、准确地实现桌面端沉井接高精度的管控。
其他还有大型沉井长距离浮运技术、精确定位及下沉控制技术、盲区精准取土及可视化下沉技术、基底检测技术、封底混凝土检测技术。
图4 常泰长江大桥效果图
常泰长江大桥在建设过程中，通过体系、材料、结构、装备、工艺创新，再一次向世界展示了中国现代工业革新的最新成果。自2019年9月全面开工建设以来，常泰长江大桥两个主塔基础首节钢沉井已在2020年1月相继完成浮运、定位，并实现精准着床。目前，钢沉井已完成首次井壁混凝土浇筑，正按计划开展沉井接高施工。2020年是大桥主体工程开始转入全面开工建设的第二年，主桥基础沉井全年将进行多次混凝土浇筑、水上接高和取土下沉施工，力争年内实现终沉，为顺利开展上部结构施工奠定基础。
本文刊载 /《桥梁》杂志
2020年 第2期 总第94期
作者 / 庞道宁 吴启和 于祥君
作者单位 / 江苏省交通工程建设局常泰长江大桥建设指挥部、中交二航局常泰长江大桥CT-A1标项目部、中铁大桥局常泰长江大桥CT-A2标项目部
编辑 / 裴小吟
美编 / 赵雯
责编 / 裴小吟
审校 / 盛超 廖玲
