奥妙“水立方”  砥足“龙宫”上

——写在泰州大桥中塔沉井基础沉至－70米封底时

□奔 腾

    距离被国际奥委会主席罗格盛赞为“无与伦比”的北京奥运会完美谢幕仅一周，从二航局承建的世界首座三塔悬索桥——泰州大桥工地，频传中国桥梁建设喜讯：世界罕见的中塔沉井基础，9月1日以远远优于设计标准、沉至海平面以下70米的河床地层；9月10日又顺利浇筑首次封闭沉井底部的水下混凝土，朝着金桂飘香时节摘取“世界入土最深的水中沉井”金牌冲刺。

    奇妙无穷的北京奥运比赛场馆“水立方”，令人心旷神怡、浮想联翩。而在被建设者们誉为桥塔基础“水立方”的泰州大桥中塔沉井施工中，二航人又是如何科技创新解难题，现代管理求卓越，又好又快摘金牌呢？

砥足龙宫“水立方”

    泰州长江大桥是国家重点工程，是继苏通大桥之后中国向世界建桥最高水平的又一次搏击。大桥全长62公里，以双向高速6车道、设计时速100公里、通航净空52米，成为国家干线公路网的越江新通道。其跨江大桥主桥，是世界首座千米双主跨悬索桥，连结泰州高港、镇江扬中，桥下成为通航5万吨巴拿马级集装箱船舶的黄金水道。总投资约92亿的大桥，计划用5.5年建成、2012年通车。

    世界首创的主桥新颖桥型，迅即吸引国人的眼球。络绎不绝的参观者纷纷好奇地询问：“为什么要设计成悬索桥，要首创三索塔、双主跨？”

    众所周知，悬索桥是跨越能力最强的桥型。其两座桥塔之间的距离叫“主跨”，江阴大桥为1385米、时列世界第四，润扬大桥达1490米、时居世界第三。泰州大桥若依旧两塔一跨过江，主跨的大幅超越将导致投资几何级数增加。因而，必须独辟蹊径。创新、创造就成为“泰州大桥人” 的历史使命。他们审时度势、悉心探索，发现桥位江段的河床呈“W”状，江心两侧为深泓区，各为上、下行主航道，何不在江心设置一座中塔，将南北塔置于岸滩，构成2×1080米双主跨腾跃江天。这样，使“双千米主跨”变成“千米双主跨”，主跨大大变小，可显著节约投资。江中只有一座中塔基础，又对河势、航运影响最小。因而，她既体现 “资源节约”、少花钱办好事，又充分“环境友好”、人与自然和谐。

    然而，三索塔、双主跨乃世界首创，这种选择意味着自加压力、自我挑战、自主创新，以节约、环保、创新凝成泰桥践行科学发展观的结晶。

    于是，中塔成了全桥控制性工程。三塔悬索桥不同于此前的双塔悬索桥，关键在于增加的中塔结构受力与变形机理特殊性。中塔承受着来自两侧双主跨的荷载，尤其要协调一跨满载、一跨无车的不平衡，既要满足承受复杂荷载的刚度，又要满足双侧变形的柔度。因而，其塔身采用刚柔相济的钢箱结构，两根192米高、最大截面217平米的人字形塔柱，与硕大的上下横梁联成门型刚构，堪称“神州第一钢塔”;其基础必须相应坚实稳固，采用体态庞大、沉入海平面下70米的“世界入土最深水的中沉井”，与承台塔座组成78米深、面积达64.4×50.4米的基础，坚如磐石地托起192米高的巨型钢塔，共同构成顶天立地270米的中国“人”，用两项纪录强劲地扛起首创的双主跨。

    击水中流的中塔沉井，无疑又是首要的控制性工程。这是一座在江心建造，沉入19米深水和54.6米地层，被河床拥抱的水中井状立方体建筑物，一座创造世界纪录、首开中国公路深水特大桥基础先河、蕴含前沿关键技术的桥塔基础：

    她体态雍容。井体截面相当于半个足球场（井口64.4×44.4米、井身54×44米、刃脚54.4×44.4米），井圈被两纵三横隔墙劲撑，分隔成12个井洞，形态似“蜂窝煤”；井体高度相当于25层楼，高达76米，由38米双壁钢箱段上接38米钢筋混凝土段组合。

     她深藏闺阁。施工期入水入土24层楼（73.6米），平稳座落在-70米地层后，再封11米厚的混凝土底面，以其庞大的底面扩散中塔传来的荷载，以其深埋扎根和25万吨自重稳固桥塔。堪称世界埋深之最，恰似砥足“龙宫”的磐石。

    她气质华贵。筋骨强劲、身材匀称、立姿雅致，设计标准为：平面偏位≦50厘米，扭转角≦1度，垂直度≦1／150。既庞大、又深沉，且水中的姿态，国家与国外规范已无法涵盖。

    她逆境而生。建造的环境综合复杂：深水、潮汐、洪讯，流速流向多变，季风、台风、雾雪，地质松软、沉井阻水、河床冲刷，两侧主航道每日近3000艘航船干扰兴浪。

    她宁静致远。与群桩基础相比，甘愿将N根桩的分散风险集于一身，越是艰险越向前，以缩短工期与节省投资近半，开辟深水特大桥基础新途径，造福于人类。

    时至金秋时节，历经一年艰辛，当沉井以平面偏位9.3厘米（向上游）与2.7厘米（向南侧）、扭转角12分、垂直度1／360就位，以全部远远优于50厘米、1度、1／150的设计标准开始封底。一个砥足“龙宫”的 “世界沉井公主”即将诞生时，建设者们当然会自豪地把她喻之为“泰桥水立方”，联想起北京奥运“水立方”梦幻般的视觉冲击与记忆永存，还可以使国人在形象思维中理解生僻的工程术语而共鸣。所不同的，一个是“皮包水”、一个是“水包皮”，一个是体育奥运、一个是“桥梁奥运”，却殊途同归：One world ,One dream。

科技创新解难题

    前所未有的工程规模、建设标准、综合环境的交织集合，使得中塔沉井的所有工艺环节，无不面临前所未见的技术难题。其中，至为前沿关键的技术是如何让庞大的超深沉井能动地适应综合复杂环境，规避风险，保障精度，抢在枯水期与河床第一次精准亲密接触？如何在河床土层中形成理想的稳定下沉轨道，赶在长江大汛前下沉至-58米稳定深度，确保井体在43.6米厚的河床土层紧紧拥抱中安全渡汛施工？又如何使沉井极其精准地坐落在-70米“龙宫”上清底封底？

    “凡事豫则立，不豫则废”。江苏省长江公路大桥建设指挥部先谋后动，科学策划，主力承担施工的二航局提前介入，在省桥指的率领下，超前一年专题调研、开发技术。开工后又4次聘请国内专家评审优化，实施中更把握关键环节持续改进，形成施工工法与专利技术。体系化的自主创新，使风险最大最多的沉井施工科学应对，又好又快地顺利进行。

    在这里，自主开发的沉井下沉导向定位系统和监测控制系统，犹如扶植沉井的“巨臂”和“眼睛”，强劲地牵引钢沉井在复杂环境中精准定位、稳准着床，使沉井始终受控超深下沉、就位封底。

    创新的钢锚墩导向定位系统。传统的水中沉井导向定位，采用在井位上、下游各设置足够的导向船、定位船和横江向锚缆，导向船为定位船导向，定位船的缆索系统为沉井导向定位。显而易见，在水流、潮汐、大风、涌浪和沉井的作用下，导向船、定位船自身就是一个漂浮变位的体系，必然产生基准误差，影响沉井定位精度，且其牵引能力受限，安全可靠性欠缺。二航人采用创新的钢锚墩系统取代导向船与定位船系统，以深嵌地层、抵抗水平力的钢管斜桩搭建锚墩，形成可抵抗500吨水平推力、靠泊万吨轮的“码头”，以钢锚墩的刚固性代替船舶系的飘柔性，提高了导向定位的基准度、便捷度和可靠度;钢锚墩施工快捷，可回收利用，施工期还可防止航船撞击沉井，也可改造成永久防撞墩，墩顶陆上操控、电力驱控锚缆导向定位，避免船舶燃油污染，投资节约近两成。因而，既具技术先进性，又具经济环保性。

     创新的适时信息化监测控制系统。沉井水中入土下沉的几何姿态、物理状态适时监控，维系沉井生命、攸关全桥成败，一旦超出偏位、倾斜、扭转，无法正位回归，将铸成无可弥补的罪过。针对综合复杂的环境和结构特征，大桥建设者超前研发出“动态GPS测量监控系统”：在井顶角点匀布4个GPS测点，与北岸基站无线组网，适时采集的数据传输到监控中心，依据自动生成的井顶中心位置、标高、扭角、垂直度、河床地形与沉井底部关系等几何特征参数，随时调控沉井的三维几何姿态;在钢箱沉井内埋设应力与土压力电子传感器，适时测量井底阻力、井壁阻力、箱仓水量、水流速度等物理特征参数，使各项数据控制在该工况的设计数值范围。全天候、快速度和自动采集、自动分析、自动保存的信息化系统，显示出先进、经济、可靠和预警、指导、控制的功效。可谓“小小监控室、全知大大沉井姿”，成为随时洞察与调控沉井姿态、受力状态的“透视眼”。

    创新的钢沉井“高干舷整体浮运”。首节工厂制造的钢沉井，在北岸临时码头浇筑刃脚混凝土后，分5次接高成38米高、54.4米长、44.4米宽、体积达90288立方米、重达4200吨的“水上巨无霸”。如何将这座吃水11米深、干舷高度达27米、自重4200吨、非流线型全壁阻水的钢箱浮体穿越主航道浮运至江心井位？他们对航区水文气象、浮运阻力、拖带方式、指挥协同、应急预案等进行系统设计，全面勘验，采用5艘总功率19000匹马力的拖轮，2小时就浮运至井位，创出高干舷浮运纪录。

    在创新的“两个系统”保障下，对沉井下沉阻水引致河床前冲后淤呈斜坡进行定量分析，采用钢箱隔舱对相应区域不同注水加载，使钢沉井嵌入淤积高坡区域，在斜坡河床顺利平衡小悬臂着床。并迅速稳准下沉，不断减少冲刷区悬臂段；探索井体与潮汐、风浪、水流、冲淤、井底与河床高差、外壁不同土层厚度的土压力差异、不同井洞吸泥效应等相关规律，使沉井始终在限制范围内“蠕动”、受控下沉，并利用下沉轨道波动规律持续提高精度，使沉井偏位值由初始的30厘米、到进轨时20厘米、至终沉时优于设计5倍以上。

现代管理求卓越

    追求卓越绩效、文化与管理融合的现代管理，科技创新与现代管理“两轮驱动”，是泰州大桥建设开篇“又好又快”的奥妙，也是二航人与各方协同催生“水立方”的秘笈。

    中塔沉井“水立方”，集中展现了泰州大桥建设的现代管理。二航局项目部科技创新破解难题、优化方案引领施工，以“预见、超前、程序、标准、卓越”为主旨，坚持技术优化、工艺细化、资源精化、精神营养、质量根本、安全体系“六项超前动态管理”。从而，在科技含量最高、综合环境最艰、质量创优最难、安全风险最大、工期制约最多的标段，达成现场管理“零缝隙”、质量目标“零缺陷”、安全目标“零事故”、环境目标“零污染”，实现安全、质量、环保、节约与进度的辩证统一。

    他们珍惜指挥部首创安全环保中心驻场、安全风险合同管理，省质检站现场督导，海事部门现场派驻，与各方齐力推进安全标准化管理。针对中塔沉井结构、作业环境、施工工艺等综合特征全方位动态辨析危险源，强化警戒船、海事巡逻、墩井瞭望、水上调度、专船引航、乘船管理等“六层次施工水域安全网络”；从夯实基础、超前预案、全员交底、落实措施、严格规程、涵盖时空上，构建水上、高空、深洞的“沉井区立体安全网络”，把“安全第一、预防为主、综合治理”的方针落实在井台船机。

    他们自觉遵从建设管理程序标准，与二航局卓越绩效管理融合，编颁配套管理制度，以细化、量化、标准化和可操作性、可考核性、可追溯性的制度管人管事；超前方案评审报批，实施创新创优计划，推行ＩＴＰ、ＰＤＣＡ管理；严格资源源头检控，坚持全员技术交底；召开工点“诸葛亮会”，举办讲座研讨，开展ＱＣ活动；推行试验制、首件制和“三检制”，三制顺畅一体；动态分析沉井与环境、河床的相关特征，沉井各工艺流程的逻辑关系，分解动作、细化工艺、激励革新，把握了“安全前提”、“质量生命”，保持安全生产509天、分项工程优良率100％，赢得了结构与环境特征控制工期始终提前。

    好中求快，确保了枯水期钢沉井稳准着床。优化施工方案，配足精干资源，在岸边钢沉井接高浮运的同时，抓紧江心钢锚墩与导向定位系统实施，仅用81天就同步到位。2007年8月19日，首节工厂制作的箱体一浮运到岸，就随即浇筑好刃脚混凝土，又分5节迅速接高至38米，11月11日整体浮运至井位导向定位系统，比通常在井位分节接高缩短工期2个多月；自9月28日打下泰桥“定海神针”锚墩第一桩，22天就搭成2座锚墩，抢在浮运前完善了锚缆系统，为12月1日提前精准着床创造了充要条件。

    又好又快，确保了沉井进入稳定深度安全渡汛施工。分析下沉力与阻沉力的相关性，提前于2007年12月23日浇筑箱体隔舱的水下混凝土，仅用25天就浇好28242立方米。适时增加沉井自重，在导向定位系统和信息化监控下，采用气压法从12个井洞中均衡吸出井底河床泥砂，促使钢沉井平稳持续下沉至待接高状态。继而，又不断优化38米高的混凝土段分节接高、分期下沉，使每节2层楼高的井壁由26天缩短为14天，赶在桃花汛前的4月10日接高至51米、下沉至-42米，6月30日又接高至68.4米、下沉至-60米，确保了安全渡汛施工。

    好中求精，确保沉井终沉清底精益求精。8月10日，完成接高至76米的沉井进入终沉阶段，又专题总结下沉控制经验，部署减速精控下沉，领导昼夜值守在井台，现场每小时报告几何物理数据，监控小组早晚两次评审指令，使下沉精度日益精准。8月31日，海平面下70米的井底泥砂，被8个大气压力吸出井洞，出砂口喷射的“乌龙”水雾中映出彩虹，曾经沧海、沉睡万年的泥砂终于重见阳光。随着前述检测数据的确认，“世界入土最深的水中沉井”精准终沉清底、转入水下封底，朝着催生纪录冲刺。

铁军团队涌青英

    这是一支中国桥梁建设 “梦之队”。建设与参建各方，都是江苏省从全国优中选优、长期培植锤炼，在多座世界名桥创出国际品牌的队伍。挑选在江阴、润扬、苏通屡建奇功、为国争光、蜚声中外的建设管理精英，组成精于创新、精细管理、精悍高效的指挥部，统领全桥建设，担纲悬索桥管理。并按照市场法则、诚信业绩和国际工程管理模式，从中国建桥第一方队中，优选中铁大桥勘测设计院、江苏省交通规划设计院、同济大学作为设计单位，优选中交二航局、中铁大桥监理公司、江苏交通科研院作为控制性工程Ｃ05标的施工、监理、监测单位。好一个中国建桥的“梦幻组合”！他们早就在众多名桥团队互动、潜心磨合，如今更默契配合、齐心协力，创造出“泰桥水立方”的奇迹。

    二航泰桥项目团队，就是一支精心挑选、精兵强将、精良级配的青年团队。一支由“金担纲、铁三角、五支撑”组织项目管理，由“80后”新秀技术实施、品牌工长管理工点、能工巧匠作业的互动团队。他们尊重科学、尊重专家、博采众长，遵从建设管理、服从设计监理，虚心向各方学习，从建设部署、设计文件、专家评审、监理督察、监测控制、现场调研、工地例会、专题研讨中学习，打造学习型、知识化、创造性的项目团队；在江心迎战连日阴霾、持续暴雪、绵延季风、雷雨，冬入“冰库”、夏沐“桑拿”，磨砺意志、凝心聚力；在直面前所未有的挑战中，凝聚智慧、辛勤实践，以破解技术难题、四个“零”的管理、三项控制工期提前，催生沉井之最，涌现青年精英。

    金牌总工担纲。二航局总工张鸿，是国家级优秀青年专家、中交集团的金牌总工。他用智慧丈量跨越、用忠诚谱写卓越。二航局承建的世界级桥梁，无不饱含他破解难题的心迹和手笔。在10项创新、4项世界纪录的苏通大桥，他是“创新的领头雁”。在泰州大桥，又超前一年领飞，主持创新前沿技术、优化施工组织设计，总是获得专家组好评。他与项目经理、执行总工构成“铁三角”领军，培育“五虎将”支撑，成为创新的担纲。

    “铁三角”领军。二公司总经理助理、项目部总经理黄涛，以承建的工程中国市政金杯、天府杯和集团优质工程，成为重庆市优秀项目经理、二航局杰出青年。他在泰桥更显德才兼备；思路清晰、民主决策、雷厉风行，善于团结班子成员领悟建设部署、与各方诚信合作，敏于洞察工程环境特征、把握关键线路、优化资源配置。他带领团队创造的“水立方”奇迹，与34岁的年龄形成反差，员工们昵称 “项目少帅”。公司总工办副主任、项目部执行总工肖文福，在苏通大桥就是张鸿的助手、技术人员的良师益友、4项世界纪录出自他手，成为江苏交通工程“十佳项目经理”、武汉市劳动模范。在泰州又领导超前破解难题、动态优化方案、细化作业指导书，真乃“文福总工”，与“项目少帅”黄金搭档。

    “五虎将”支撑。5位副职领导都年方“而立”上下，朝气蓬勃。从南太湖大桥脱颖而出的生产副经理张德志，每天立足井台，使安全、质量、进度相得益彰；在苏通大桥4项纪录创新技术、优化方案、组织实施中崭露头角的高纪兵、杨秀礼、刘鹏，技术创新与设备管理更加科学超前、得心应手，成为技术新秀崇拜的导师，引领沉井始终受控高效实施；副书记李划，奔前场、忙后场，把思想发动、后勤保障送到井台、船机。五员虎将在“铁三角”与“铁队伍”之间撑起了一座“零距离”管理的桥梁。

    “中流戏水六小龙”、“品牌工长双雄”与“江心攀岩五高手”。大学毕业不到5年的蒋建、董勤军、彭波、张平、刘勇、张洪，以导师为楷模、不畏艰辛，在井台戏水中流成砥柱。与工班长随时协调现场，班后又精心编写方案、整理资料、分析状况，成为“80后”的骄子、新生佩服的老师；中交品牌工长李洪军、二航品牌工长程之余，以手中诞生润扬、苏通的中外纪录为荣，在“泰桥水立方”上比赛搭档，以超前工艺准备、强化作业组织，工序转换“零时差”，促成工艺环环紧扣、流程始终顺畅，还是媒体跟踪采访对象；能工巧匠韩小林、韩永成、韩远红、张跃、余建雄，带领钢筋、模板、电焊、架子、混凝土工班协同作业，在井壁1.8米宽、肋壁1.2米宽的狭窄井台上“攀岩”，使井体节节更好更快长高。他们用智慧和双手，仅用一年就将78567立方米混凝土、6325吨钢铁凝成沉井，从井底吸出131879立方米泥砂，催生“水立方”，是泰州大桥最可爱的人。

    雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。随着混凝土沿着导管发出轰鸣、注入井底、汇凝磐石，一座中国桥梁“水立方”将成为世界之最时，建设者们激情洋溢。可他们陶醉却非沉醉，格外清醒而兴奋，更加满怀豪情超越自我、追求卓越，朝着明年创造“神州第一钢塔”、向着人民共和国六十寿辰献礼挺进！