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空中戏法,瓯江之上的极限飞跃

发布时间:2022-08-19阅读次数:

5月27日18时整,从乐清市逡巡而来的车队,穿越刚刚通车的世界首座三塔四跨双层钢桁梁悬索桥——温州瓯江北口大桥,向着龙湾机场方向进发。

这座跨越瓯江的主桥长2090米,采用“两桥合建”方案,本次通车的是上层甬莞高速,双向6车道高速公路标准,设计时速100公里;下层为国道G228南金公路,仍在施工。待双层通道贯通后,大桥每天能够容纳10.7万辆车的通行能力,这也是国内双层公路桥梁中的最大运力。

从车窗内侧视瓯江,视野广阔,大桥似乎悬浮于浩渺江水之上,惹人无限遐想。

悬索桥,顾名思义,由大桥两侧的悬索承担起桥身的重量。但百姓开车穿行北口大桥时,主缆却会随着主塔位置的接近不断爬升,而行至双塔之间时,主缆又突然转弯沉入桥身之下,大桥好似悬浮在云端,实在是怪异至极。

缆在梁下

架梁人在空中“变戏法”

“绝不是单纯为了美观!”张平,中交二航局二公司悬索桥上部结构第一人,时任中交二航局北口大桥项目部副经理,统筹大桥上部结构施工。

在江苏泰州大桥克服长江诡谲,在丽江华丽高速挑战金沙江天险,这一次瓯江上空的吊梁施工却让他抠破了头。

大桥靠近温州龙湾机场侧,为了不影响飞行航线,主塔的整体高度被限制在159米;而大桥下方更是温州最繁忙的出海航线,必须要保证3万吨货轮的通行高度,即大桥桥身距离江面要预留53.5米的高度。

“钢桁梁净空高度的限制,决定了大桥三塔四跨的特殊结构,2300米的主缆一定会有一部分与大桥主梁交叉,甚至悬于主梁下方!”有过丰富吊梁经验的张平也是第一次遇到这样的情况。

常规悬索桥,主缆在桥面之上,作为桥面钢桁梁的吊点,让缆载吊机、缆索吊等“常规武器”有了用武之地!

主缆和钢桁梁相交,意味着交叉部分钢桁梁吊装是悬在空中的,此时只有将垂直吊装的“提”变成“抬”,才能完成这个不可能的挑战。

按双层公路设计的北口大桥,110榀钢桁梁总重量达到了7.7万吨,单榀最大重量813吨,等同于80头成年非洲象的重量,已经超出了世界上任何一台缆载吊机的起重能力。中交二航局研发的世界最大吊重能力的1000吨缆载吊机,轻而易举地解决了这一难题。

“百米高空走钢丝,垂直提升的难题破解了,但如何将钢桁梁‘抬’起来,仍需要打一个问号?缆载吊机的横向连接结构会卡住钢桁梁,并成为其提升过程的阻碍,空中拆卸缆载吊机显然不现实!”参与吊装方案撰写的张平,将目光放在了900公里外的武汉。

彭志辉,中交二航局技术中心桥梁结构部副总工,2018年大桥上部结构开标之前就已经在参与谋划攻克“缆梁相交”区的吊梁难题。“没有先例可以借鉴,导致工可方案从投标开始一直到2020年12月才初步完成。”

对于缆载吊机无法提升的箱梁,以项目总工郝聂冰和彭志辉等为核心的方案组,第一时间考虑的是封锁航道,通过大型浮吊进行提梁。

813吨的钢桁梁提升50米的高度,而且要两边同步提升,至少需要2台2000吨的大型浮吊同时作业。“受海上风电影响,特大型浮吊在入海口极其抢手,每个月台班费用高达750万元,2台则是1500万元!”张平纸上一笔简单的经济账让彭志辉只能将方案作为一个备选。

此时,大连星海湾跨海大桥吊梁方案让方案组找到了突破口。“同样没有吊点,这是第一个使用‘倒提升方案’吊梁的悬索桥,把液压提升装置安装在箱梁上,通过向上拉拽的方式安装!”彭志辉立即带领团队展开调研。

“不用担心钢桁梁和吊装设备主体结构的冲突,而且分离式缆载吊机每台成本最多150万元!”

方案碰头会上,根据现场施工经验,项目部一针见血地指出了漏洞:将提升装置设在箱梁之上,50米的提升高度,一旦设备损坏,近千吨的箱梁不上不下地悬在空中,维修人员如何上去?他们的安全如何保证?

一连串问题像机关枪射出的子弹,枪枪命中靶心。

方案被否,彭志辉认为克服钢桁梁和提升设备冲撞风险的思路没有问题。“我们的钢桁梁更重、提升高度更高,所以将提升分为两步,还需要一种吊点在主缆上的新式设备作支撑。”

最终,他们选择了“空中二次接力”方案:第一步先用1000吨缆载吊机将钢桁梁吊至主缆下方;第二步悬空换勾,用软吊带把钢桁梁和永久吊索连接钢桁梁悬吊在空中;第三步,通过新型分离式缆载吊装设备将钢桁梁吊点移至底部,通过“托举”的方式将钢桁梁抬升到位。

方案的改变,意味着设备的革新。“我们在常规缆载吊机的基础上,去掉了中间的连接桁架,让钢桁梁从两主缆中间升上去;同时,研发了智能主控模块、电气控制模块、油缸定位模块、行程检测模块,解决了分体式设备同步提升的问题。”方案组拿出了一套令人意外的解决方案。分体式吊机下方的两根托梁像两条粗壮的手臂将箱梁紧紧“抱”在怀中。

托举,意味着单点受力更加集中。1000吨的钢桁梁,分担到每个吊点上的力达到了250吨,没有人能够保证分体式缆载吊机的临时索夹能够承担如此大的拉力。

大桥永久索夹一般采用铸钢结构,加工周期长、费用高。面对迫在眉睫的吊装任务,他们选择自行设计,用钢材焊接出高强度的临时索夹。为了对其安全性进行复核,项目部还请到西南交通大学桥梁工程博士生导师沈锐利进行了复核验算。“他们有相似设备的制造经验,而最终复核的结果也达到了标准。”

2021年6月,打上红色钢印的《温州瓯江北口大桥4标加劲梁安装专项施工方案》印发到每一位技术员手中,他们将在空中变戏法,用“提+举”的方式,挑战缆梁相交的世界级难题。

瓯江遇挫

他们总结后再次出发

2021年7月5日,天刚蒙蒙亮,张平就背上了绿色的巨型喇叭,前往交通船泊位。要攻克缆梁相交区的最初两榀钢桁梁的挑战,他是现场总负责,喇叭要用来对脚下的船只和箱梁上的协作人员喊话。

大桥中塔就像跷跷板的支座,要时刻保证跷跷板两侧的钢桁梁重量保持一致,一旦出现一边重、一边轻的情况,整个主缆都会发生滑移,而主缆下悬挂的钢桁梁极有可能倾覆,风险极高。“提梁的同步性非常关键,我专门配备了对讲机,人在南岸侧,就用对讲机指挥北岸。”参与前期方案编制的张平深知其中的风险性。

瓯江潮水变换诡谲,涨落潮流速比较大,平潮时间非常短,桥位处过往船只多、风浪大、运梁船易走锚。第一勾同步吊装的两榀钢桁梁恰好是“短-长”相接的组合结构。“南中和北中19-20号,由8米和20米的钢桁梁段组合,整体重量达到了1000多吨!”张平回忆:“吊具单个重约20吨,船身哪怕有些许摇晃,最终的吊装对位和销轴安装就无法完成。如果吊具安装过程中运输船一但走锚,更会出现倾覆的危险。一定要抓紧平潮期内的30到40分钟把吊具安装完成,并把钢梁桁提起,让钢桁梁悬空!”

他望向了身后站着的黝黑汉子李均,这是他担忧的源头之一。

李均来自四川宝来建筑劳务有限公司,是协作队伍生产管理和技术管理的负责人。这支队伍先后参与过重庆朝天门大桥、千厮门大桥、曾家岩大桥等重量级斜拉桥钢桁梁结构施工,经验十分老道。

但是,悬索桥的钢桁梁施工,他们是第一次!这种在空中接力提梁的工况,他们更是第一次!

说起来,李均已经好几个夜晚没有睡踏实,为了这次任务,队伍人员均选择了参与朝天门大桥项目施工的主力军,平均年龄在35岁上下,其中部队出身的同志就有好几个。“35岁的起重工李琳,退伍军人。2009年,他在九堡大桥指挥数百根钢桁梁杆件悬空拼装,被大家啧啧称道!”吊装前夕,李均平均每天睡眠时间仅2个小时,每天他都会和李琳等班组长碰头商讨演练方案到深夜!

李均习惯让工人自己模拟吊装全过程,然后不断完善预案。“坐交通船来回要1个多小时,错过窗口期,只能等第二天,一定要带齐全所有的工具,我们没有失误的机会。”原本需要8到10人进行南岸吊梁,李均第一次安排了16个人,多了一倍!

甲板驳缓缓驶向江心,李均跟随张平一起爬上了12米高的钢桁梁顶部,这是他们的战场。

江中心,船的摇晃渐小,运梁船已完成抛锚定位。张平对着喇叭高呼:“各单位注意,开始挂钩!”

“北岸船只还在进行精确定位,马上就好!”对讲机中传来讯息。

“先套钩,这边不能等!”张平提醒大家。

尽管要保持同步性,但是能完成的一定要往前赶。20吨的吊具,穿入近百斤的销轴,难度极大,李均亲自参与到了挂钩过程中。

涂满黄油的销轴就像滑溜的泥鳅,两个人用手抬不了。原本准备的用粗钢筋作为扁担,但是因为巨大的重量,磕得李均肩膀发疼。他赶紧让其他同事都换成钢管抬。两个人提,撬棍定位,一个人推,好不容易将销轴穿进了耳板,但是工人大锤抡了好几锤,都没能将销轴完全砸进去!“吊耳所在的区域临空,下方就是5层楼高的甲板,大家动作幅度不敢太大。”

时间过去15分钟,张平注意到进度的滞后,大步流星走了过来!

“让开!”张平挂好安全带从工人手中接过大锤,他用右手拽住吊索,一脚卡住吊板,一脚踏在梁弦上,单臂抡起大锤就往里面砸。

砸完一顿,他又抓起手机爬到吊孔夹板中间,观察销轴定位。“用撬棍往上撬!一定要让销轴中心对准!”一锤、一锤、又一锤……销轴终于被“猛张飞”生生贯入孔中。

其他吊点的工人近距离观看后,开始明白了其中诀窍,第二个销轴很快安装完毕。

“北岸吊具安装好了没有?”张平仍然关注北岸的状况。

“船的拖锚已经开始位移,吊具挂了一个点,这样强行挂钩起吊风险太大!”对讲机里的声音让张平紧张起来。

25分钟过去,北岸船只还在不断摇晃,此时强行挂钩起吊,很有可能会导致船舶翻沉!

“锚不能移位,请指示!”对讲机那头情绪低落。

“李均,让你的人停下!”绿喇叭里的声音穿透云霄!李均和兄弟们面面相觑,他们不知道张平心中已经进行过好几轮激烈斗争。

第一次出征受挫,但为了安全,他只能如此。“将销轴退出来,回去重新整备再来!”张平头一次这么憋屈。

当晚的总结会上,张平罕见地发了火:“这么大的载重,为了节省几十万不换大锚,还干不干了?”活动板房内,李均和班组长们也在总结经验。“高空临边作业,活动扳手拧螺栓效率太低,得用电动扳手!”“多带几根钢管,比粗钢筋管用。”“销轴对准要专门安排人员观察!”……一言一语间,李均的吊钩安装优化方案已然成型。

“我们准备好了!”7月7日,在同样的位置,李均主动向张平汇报运梁船已经更换了大型的锚,这一次,只许成功不许失败。

第二次套钩,工人的熟练程度明显更高、更快、更准。而对讲机里传来的声音更是让张平欣喜:“南北岸吊具安装完毕,请指示!”

“听我指令,5、4、3、2、1,起吊!”起动缆载吊机钢桁梁缓缓起升脱离夹板,在张平的指挥声中,开启了新的旅程!

空中戏法

他们在瓯江上完成极限挑战

全桥110榀钢桁梁,最大吊装节段重1200吨,钢桁梁总重约7.7万吨。钢桁梁吊装的过程变得异常艰难。

7月7日已是初夏,临近中午,闷热的瓯江江面反射阳光,蒸得人脱水。几个小时的时间内,张平和李均乘坐交通船马不停蹄地赶回南岸,这次他们从猫道直接下到悬空的钢桁梁之上。

在彭志辉看来,从“拉”到“抬”的过程,是方案中难度最大,也是风险最高的控制性工作。“从1000吨缆载吊机切换到分体式提升设备,吊装点位从钢桁梁顶部向底部转换,完全依靠六根250吨的临时吊带进行承重,一旦失误,后果不堪设想。”

此时,钢桁梁顶面距离主缆只剩9米,再往上提钢桁梁就会影响到1000吨缆载吊机主梁结构。

9米是“天与地”的距离,没有任何防护,猫道上开了一个开口,一部简易爬梯从猫道垂直伸向梁面。

“侧面看这梯子好像长在空中似的,很多有丰富经验高空作业经验的工人都打了退堂鼓!”李均有一个习惯,所有危险系数大的工作,他都要亲自尝试一遍,不管是上天还是入海,只有这样才能说服手下的工人。

脚下50几米就是茫茫瓯江面,因为长时间的暴晒,汗水透湿了李均的工作服,他五指微张,双手紧钩横栏,双腿缓慢向下挪移。

此时,张平已经率先到达钢桁梁顶部。“队伍没有经验,我们就必须冲在前面,不能有任何迟疑。”这个云南大山里走出的汉子,眼神坚定。在华丽高速金沙江大桥,张平也曾用绳子拴着自己,徒手爬下百米高的悬崖绝壁。

张平和李均的队伍是头一批踏上钢桁梁顶部的人,他们的任务是将6根橙色的软吊带挂在钢桁梁底部的牛腿吊耳之上。这是项目部从福州市专门定制的250吨柔性环眼吊装带,单根长30米,重约1吨,通过对折后与大桥永久吊索连接。

“注意脚下!”张平时刻紧盯空中倚靠在竖向爬梯上悬挂吊带的工人。而下方的李均也将怀中的销轴抱得更紧。

特殊定制的椭圆形的销轴一旦坠落,只能让工厂重新制造。尽管只有几十斤的重量,但李均却觉得手脚冰凉,瓯江面吹过来的风都成了行动的阻碍。吊耳旁就是万丈悬崖,销轴上的黄油在手心打转,他用最“虔诚”的姿势半跪着,将它推入孔芯,并在心中默念:“以后要给这玩意儿拴上安全绳,它可是无价之宝!”

软吊带安装完毕,缆载吊机分级卸载,张平走向吊耳处,用脚大力蹬踹吊带,又用手来回拉扯带身。“整体受力状态只能靠经验辨认,销轴有没有固定好,带身有没有绷紧,都是学问!”张平向李均的队伍传授经验,他知道这一次不能失败。

缆载吊机卸载移走后,再使用分体式缆载吊机提升,1050吨的钢桁梁全靠这6根吊带挂在空中。

卸力,将1000吨的重量从缆载吊机吊索转移到吊带上,这是整个工序中难度最大的点!如果吊带受力不均或吊带断裂,卸载的过程中钢桁梁就会突然下坠,直接威胁梁上作业工人的生命安全。

“准备卸力,第一次50吨!”张平向对讲机发出指令,1000吨缆载吊机开始启动。李均和工人们的心都提到了嗓子眼,他们看向紧绷的吊带,双拳紧握,祈祷一切平顺。

“卸载完毕,请指示。”平静的空气中传来回应,各吊点人员第一时间检查吊带受力情况,没有发现异常。“静置一段时间观察,然后继续卸载50吨!”张平还是不放心吊带的状态,1000吨的力,一级只能卸掉50吨!

800吨、750吨、700吨……100吨!几个小时的遭遇战,让李均和他的队伍身心疲惫,天色昏黄,还有两次就能完全实现力的转换!

正当大家准备举手庆祝时,张平叫停了卸力!

“怎么了?”当工人们面面相觑时,张平却考虑得更远。一次完整的卸力不足以证明其安全性,他选择静置一夜,通过观察第二天缆载吊机的剩余吊重,计算吊带的形变量,为后续的吊装积累经验。“安装分体式提升设备也需要时间,软吊带自身也是有延展性的,哪怕是几十公分的延长也会影响我们对提升距离的判断!”张平向众人解释。

李均仍记得第二天得到的数据——80吨!12小时内保持1100吨的极限吊重后,缆载吊机承载重量仅仅增加了20吨,换算到吊带整体形变上的长度微乎其微,他们做到了!

7月13日,12.5米高的钢桁梁缓缓越过主缆,到达指定位置。李均和工人们已经在钢桁梁上方等待许久,多次用手拉葫芦微调永久吊索的距离后,李均和同事手持撬棍,瞅准刚刚对好的一瞬间,用吃奶的劲将销轴别入索夹,宣告吊装大功告成!

一次由“提”变“抬”的简单的戏法,用去整整一周时间。回忆起这次国内首创的吊装方式,张平直呼:“吊梁吊得哭!难得想跳江!”

10月5日,300米长的缆梁相交区钢桁梁全部安装完毕,“1000吨缆载吊机+1400吨分体式提升设备”接力吊装的方案被正式纳入基建狂魔桥梁施工的“武器库”,中国桥将再一次让世界惊叹!

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