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穿云跨海——在伶仃洋上智造海中最高大桥

发布时间:2022-08-26阅读次数:

猫道铁网镂空,塔下白浪翻腾,海风呼啸,站在上面,不禁让人胆战心惊。在最高点距海面约270米的猫道上,深中通道伶仃洋大桥正在进行主缆架设。

作为超级工程深中通道的控制性工程,伶仃洋大桥主跨1666米,主塔高270米,向世界最高海中大桥、世界最大跨径海中钢箱梁悬索桥、世界最大海中锚碇等多个业界新纪录发起冲锋。二航局承建标段主要施工内容包括伶仃洋大桥东索塔、东锚碇、上游侧主缆架设、钢箱梁安装、东泄洪区非通航孔桥下部构造等。

作为粤港澳大湾区又一重要交通大动脉,深中通道是继港珠澳大桥之后,集“隧、岛、桥、水下互通”四位一体的又一世界级跨海通道集群工程。它正以新的“高度”诠释着中国正在从“桥梁大国”迈向“桥梁强国”的跨越。每个“第一”,都是一次超级跨越。而支撑中国超级工程创下多项世界之最的,除了一线建设者的坚守奉献,更离不开在科技创新引领下的智能建造技术与装备。

为世界海中最高猫道与自然作战

对于项目副总工程师蒋明鹏来说,修建伶仃洋大桥的意义或许更加特殊。这是他参与建设的第五座桥,也是第五座悬索桥,更是他从业多年以来建造的施工标准最高的桥。他表示,无论是建设标准,还是施工质量控制,再到现场施工要求,伶仃洋大桥都是这五座桥当中要求最高的,也是施工现场条件最恶劣的。

伶仃洋上,两条悬空“生命线”将大桥东西两岸主塔相连。高空猫道是为架设大桥主缆而铺设的空中施工通道,将贯穿整个悬索桥上部结构施工过程。

在架设猫道时,作业人员首先要在地面将猫道面层的各种材料如防滑木条、面层网等按设计绑扎好,再用塔吊将猫道面层吊至猫道承重绳上面铺设,最后安装栏杆扶手及侧网形成猫道。此次工程面网总计铺设约3000多米,侧网铺设约6000多米,需建设者近1个月持续在高空作业。

一旦遇到大风天气,风力、风向改变,施工策略随之改变。为了找出最佳的施工方案,整个施工团队要根据现场环境摸索吊装窗口期。为了抓住半小时或者1小时的吊装窗口期,建桥人会整夜值守。“建设不能中断,一旦中断就是前功尽弃。有一次台风来了,有一道工序必须要在台风到来之前完成。大家都全力以赴,哪怕是全身被浇得湿透了,也没有一个人退缩。”生产副经理廖林冲说。

伶仃洋大桥猫道是海中最高猫道。项目常务副总工程师曾炜介绍,在猫道上进行主缆架设,一旦遭遇大风、大雨等恶劣天气,施工就要暂停。由于大桥建设面临全海上施工等因素,建设期还有多轮台风袭击,项目部在猫道设计阶段就反复论证可行性,并有针对性地开展了风洞试验,最终实现方案优化迭代升级和牵引拽拉系统合理布置。

为世界最大海中锚碇安装“子母锅”

“锚锭就像拔河时最后那个人,靠体重掌控大局,锚碇就是要拽住大桥的主缆,让主缆承担住桥梁和车辆的重量。”项目副经理王东志说,伶仃洋大桥的锚碇成槽深度66.8米,混凝土用量40万立方米,总重100万吨。

项目团队在初步设计阶段,就对施工方案反复论证,历经半年,提出“水中筑岛+地连墙支护”的技术方案,直面宽阔海域超大型锚碇建设难题。

为了给东锚碇基础施工创造作业面,项目人员集思广益,并最终确定采取围堰筑岛的方式,将海上施工改为“陆地”施工。这就如同在海上架个“子母锅”,围堰就是外圈的“母锅”。

不仅如此,项目团队还提出了先施工塑料排水板、再分区打设锁扣钢管桩围堰方式,依次分层内外回填防护,先外后内的总体工艺,以及合理的锁扣连接构造、围箍结构形式等,通过信息化监测与反演分析手段,实现施工全过程可控。

如何实现钢管桩围堰的精准合龙是一项重大挑战。项目团队创新研发了液压夹钳骑跨式导向架,通过液压夹钳夹紧定位桩完成导向架定位,最终历时两个月将150米直径钢围堰精准合龙,实现在海洋深厚淤泥层进行锚碇围堰筑岛施工的突破。

“母锅”架设好后,便是“子锅”的制作,即“8”字形地连墙的建设。这相当于在子锅里的豆腐上挖个坑,还不能让锅外的“汤”灌进来。

面对这样一个高难度任务,地连墙岩层成槽的速度是关键。在第一幅地连墙施工时,项目团队就啃到了“硬骨头”。由于岩层强度过大,仅采用传统铣槽机施工需要10天才能完成1幅地连墙成槽,效率低且风险大。王东志根据多年的工作经验带领项目团队开展头脑风暴,最终采用“旋挖钻引孔+铣槽机铣槽”的“双引擎”工艺,只需4到5天即可完成1幅地连墙成槽且安全性高。

项目团队还通过调整优化施工顺序,实现多机械多槽段同时施工,从原来的搭建一幅地连墙需要4到5天变为现在的平均一幅2.1天,施工效率大幅提高。在历时167个日夜,东锚碇地连墙79个槽段施工顺利完成。地连墙施工完成后,为了确保止水万无一失,建设者们还在地连墙和内衬墙中加设了防水隔离层。地连墙、隔离层、内衬墙这一整套“8”字形“子锅”建设完成后共同构成铜墙铁壁,成功地阻挡“火锅汤”灌进来。

如今,这个“子母锅”被掩埋至水下,水上部分锚体将牢牢牵引着主缆。

为世界最高海中桥塔搭“积木”

大桥270米的索塔相当于90层的大楼,这在海中建设还是首例。“项目初期我们就考虑到,在基建行业由‘中国制造’向‘中国创造’转变的大环境下,传统的液压爬模施工法筑塔显然不能满足改造传统建造技术的要求。”曾炜表示。

在参考“筑楼机”高效集成的设计理念后,一体化智能筑塔机的概念被提出,它相当于一个智能化筑塔平台,整合了钢筋部榀调位和混凝土浇筑等桥塔工业化建造的成套技术,做到随塔身浇筑进度同步爬升作业。

这项全球首例的新技术,前期试验阶段尤为重要,组织拼装是它的第一步。看着一天三船的零件运到海中临时平台,技术人员袁航的心情无比激动,终于要亲手把这个28米高的“大积木”拼起来。然而整个拼装的过程却并没有一帆风顺。海上“说来就来”的6到8级强风影响航运、临时平台有限的空间及工人狭小的作业面都严重的影响了拼装进度。袁航一遍遍翻看着686页厚的零件图纸,在设备研发小组的帮助下,将接收的所有零件编号、倒装,既不影响零件的完整性,也便于拿取安装,航运和堆放的矛盾暂时解决。

筑塔机在袁航驻岛的第49天顺利上岗。随着液压设备将筑塔机一厘米一厘米的顺八面体塔柱向上推,一系列工序将智能化进行。它的筑塔速度是传统方式的1.5倍,不仅同一时段施工人数减少40%,而且混凝土浇筑完成后养护时间也缩短了3.5倍。

相比于这些数据上的提升,筑塔机最重要的性能是工人的所有操作都可以通过遥控进行,很大程度改善工作体验感,且自带的安全逃生通道也极大地提升了施工安全。在施工中筑塔机可根据塔柱直径尺寸的改变自动伸缩、自主爬升、自动布料,由于使用了全智能控制和混凝土热敷养护装置,与传统索塔相比,现今索塔的外观和品质发生了质的改变和飞跃,大桥索塔一度成为深中通道工程中全线为数不多的免检产品。

“这个巨大的‘乐高’,将为更多的工程提供更便捷、高效的服务。未来,我们还将建造更多的大桥,让城市生活变得更加美好!”袁航眼中有更多期待。

在高新技术和创新意识的共同发力下,智能建造技术、设备加快发展,中国基建正逐步从“中国建造”迈向“中国智造”。原项目副总工程师李冕就是走在桥梁工程技术研发前沿的一位科技工作者,在他看来,未来的桥梁建设终将走向“智能化”,“届时我们手上的‘神器’会越来越多。”(张政 周璇)

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