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二航故事 | 从“极限”到“极智”!燕矶长江大桥上的硬核建造

发布时间:2025-11-24阅读次数:

在波澜壮阔的时代进程中,中交二航局已走过75载光辉岁月。自1950年成立以来,公司从港口码头建设起步,深耕国内到走向海外,逐步形成覆盖路桥、市政、房建、水利水电等多元业务的格局。75年来,二航人铸就800多座港口码头、300多座特大桥、6000多公里高速公路等辉煌业绩,让“二航桥”助推“中国桥”成为国家名片。如今,中交二航局践行现代二航总体发展路径,构建企业良性发展生态,为书写中交集团高质量发展新篇章蓄力前行,让我们一同回顾那些镌刻在时光里的二航故事,探寻其发展的磅礴力量。


“万里长江横渡,极目楚天舒。”1956年,毛泽东同志站在新中国成立后第一座开工修建的长江大桥——武汉长江大桥旁写下了这脍炙人口的诗篇。69年后,荆楚大地上“飞虹”遍布,已有38座长江大桥建成通车。11月22日,随着最后一片钢桁梁精准吊装,由中交二航局参建的湖北燕矶长江大桥胜利合龙,这是湖北省第39座长江大桥,也是世界最大跨径四主缆悬索桥。

燕矶长江大桥主跨1860米,上层为6车道高速公路,设计时速100公里,下层为4车道城市快速路,设计时速80公里,预计将于2026年建成通车。作为鄂州花湖机场的重要配套工程,大桥建成后,将解决区域交通瓶颈,重塑产业物流格局。特别是其下层重载车道,相当于将这座“空中枢纽”的物流通道,无缝延伸至长江对岸的产业腹地,实现空港与陆港功能的物理整合,共同构建一个高效的“空陆一体化”物流体系。

破岩筑基!智能工艺攻克地质与塔体极限

燕矶长江大桥横跨鄂州、黄冈两地,采用一跨过江的方式,其1860米的跨径按照常规设计,主塔高度至少要达到250米。然而,距离鄂州花湖机场仅5公里的“黄金位置”,也给大桥带来了“上有飞机限高、下有轮船通航”的双重限制,其南岸主塔高度仅184米,垂跨比也达到了千米级悬索桥中前所未有的1:15。为满足国内最大货运机场运输需要和地方经济发展,燕矶长江大桥采用了双层悬索桥的形式,意味着大桥需具有强大的运输、荷载能力。

超大的跨径、超强的载荷力和超小的垂跨比,意味着传统的双主缆设计,无法满足大桥需要。为解决这一结构难题,燕矶长江大桥颠覆性地创新设计结构,采用了“不同垂度四根主缆”的结构形式,其同侧主缆高度、长度、垂度均不同,以此分散荷载,并提高桥梁的稳定性,同时优化索鞍及主缆规模,使主缆受力更合理。

为满足受力需求,大桥主塔也被建设得十分“壮实”,塔壁厚度达到4米,是寻常跨长江大桥的2倍。为了让大桥有一个坚实的“底盘”,大桥南岸主塔共设有56根桩基,单根桩基直径达到3.2米,部分桩长更是达到76米。

雪上加霜的是,大桥主塔紧靠“襄樊-广济”地质断裂带,其中7根桩基更需直接穿过断裂带。但断裂带岩层复杂,岩体破碎,加之邻近长江富含水分,坚硬的玄武岩与相对较软的糜棱岩体在断层内相互侵蚀,形成了软硬不均的岩层构造,上半部分就像是“豆腐里面掺玻璃碴子”,又软又碎;下半部分则受板块挤压影响,形成“宛如钢板一样”的高强度基岩。

为拿下这个“拦路虎”!项目团队先后用上各类钻机,但都“铩羽而归”,最终选择国内最大扭矩旋挖钻——SWD1200超级旋挖钻来“冲锋陷阵”,但使用效果依然不及预期。

“设备选了‘最牛’的还不行,还得在工艺方法上下功夫!”项目技术负责人罗航带着团队,把焦点放在了钻头的改进和工艺的优化上,几番研讨后,一种“混凝土回填造壁+超级旋挖钻+特殊改制掏渣筒钻头”分级钻进工艺应运而生,最终历时48天,打通了地质断裂带。

据不完全统计,在最难的14号桩基开挖过程中,直径63厘米的特种钢钻杆直接扭断2次、撕裂8次,钻齿累计更换1万多个,动力头处10厘米厚的钢板被撕裂,钻头与钻杆连接处7厘米直径的钢棒销轴被折断……这台全国最强旋挖钻创造了累计使用率达90%,平均每天工作21.5小时的全国纪录。

在主塔施工中,项目团队以“智能建造”为核心,打出了一套技术创新组合拳。项目运用了被喻为“空中竖向移动工厂”的第三代一体化智能筑塔机,它具备钢筋部品调位、混凝土自动辅助布料及振捣、智能养护、轨架爬升自动倒换、智能控制及应急逃生等多项功能。

同时,针对主塔“又粗又壮”的特点,项目团队针对性地进行了研发改进。在筑塔机顶层配置自主研发的双泵管集成布料系统,它通过两条可旋转伸缩的“机械臂”,将泵管移动到合适位置进行浇筑,大大减少了布料机的安装空间和作业人员,不仅让混凝土浇筑更便捷,还避免了混凝土分布不均带来的开裂和构件移位问题,保障了施工的流畅度和安全性。

针对“超厚”塔壁带来的大体积混凝土浇筑温控防裂难题,项目团队开展了240组对照实验,研发出可以适应不同塔高、不同季节气温、可保持超高强度的混凝土配方,并在塔柱内部铺设了长达42公里的冷却水管,还研制出了调节水温和流速的智慧系统,随时精确调节管内水的温度。

2024年5月,燕矶长江大桥主塔成功封顶,这个“小胖墩”终于傲立在长江之滨。

凌空架道!智慧方案破解猫道与主缆建设难题

不同垂度的四主缆结构,为燕矶长江大桥创下了“世界主缆总拉力最大的悬索桥”“世界千米级跨径最小垂跨比悬索桥”等一系列“世界之最”,也代表着大桥最核心的技术突破。

作为悬索桥的“生命线”,主缆的架设施工尤为关键。燕矶长江大桥共有4根主缆,单根主缆重约1.6万吨,全桥主缆重约6.5万吨,其超高索力的精准控制与线形校准,与大桥整体稳定性息息相关。

为建起这4根“空中脊梁”,首要任务就是搭建“猫道”这条“空中走廊”,燕矶长江大桥单根猫道长约3公里,总长达12公里,是世界最长的猫道。作为临时施工便道,猫道的重要性不言而喻,它承担着施工人员通行、材料运输及主缆架设相关的高空作业任务,更为主缆架设和桥面铺设提供重要支撑,其结构的稳定性和舒适性,直接影响整个上部结构施工的安全与品质。

燕矶长江大桥四根主缆同侧中心距离仅3米,内外主缆最大高差达10.9米,若采用常规的对称猫道,易产生碰撞、导致作业空间不足等问题。此外,承重索作为猫道核心构件,需承受超大的拉力,若采用传统绕鞍式架设,会导致弯折角过大,危及猫道结构安全。

几番研讨下,项目团队以创造性的方案打破“无先例可循”的技术困境,在世界范围内首次采用等宽非对称猫道结构体系。为了猫道的安全稳定,创新采用了“穿塔式”架设工艺,通过“微创手术”式的设计,在保障塔体受力的同时,确保承重索能平稳穿塔。

“实际操作中,我们通过在塔区设置交叉制振索、跨江平面制振索及内外猫道防碰装置,有效化解了猫道的碰撞风险,经与湖南大学联合开展风洞试验验证,强风环境下猫道的最大振幅仍能控制在5厘米内。”罗航介绍道。

燕矶长江大桥单根主缆长约3公里,四根主缆总长达12公里,每根主缆均由217根索股构成,单根索股长约3180米,重约74吨,所有钢丝合计总长约33万公里,可绕地球赤道8圈。其不同垂度的设计,使主缆建设难度远超常规悬索桥。

架设施工中,项目团队为其“量身定制”了智慧控制系统,集成机器视觉索股线形测控系统与钢丝绳探伤监测系统,实现索股牵引自动定位、实时损伤监测。项目团队采用“白天牵引、夜间调索”的双向作业模式,在夜间温度稳定的窗口期将索股线形调整到位,极大提高了调索效率。

最终,项目团队仅用100天便完成全部主缆索股的架设,交出了“世界最长、最重主缆”的满分答卷。

天堑通途!智控系统以毫米级精度铸就钢铁之躯

钢桁梁的吊装与合龙,是大桥实现“天堑变通途”的核心关卡。

“燕矶长江大桥核心难点集中在四主缆垂度差异导致的受力失衡、超大梁段吊装安全以及繁忙航道下的施工协调上。三者相互交织,构成了工程质量、施工精度以及项目团队综合能力、协同效率的终极考验。”中交二航局燕矶长江大桥项目负责人吴小斌坦言。

燕矶长江大桥采用不同垂度四主缆双层钢桁梁悬索桥设计,主跨共设有69个梁段,标准梁段长27米、宽41米、桁高9.5米,最大重量约830吨,全桥总重约5.6万吨,吊装精度要求极高。

面对多重挑战,智能建造和技术创新成为精准吊装和合龙的核心保障。

项目团队在全桥共设置了1436根吊索,这是在国内外桥梁建设中首次大规模采用全焊式索夹,共计544套,相较于传统的铸造式索夹,全焊式索夹性能保持不变,但索夹的壁厚减薄,自重减轻17%。同时,依托成熟的索夹焊接工艺,实现了索夹的轻型化、标准化制造,代表了世界范围内索夹技术的最高水准。

在钢桁梁吊装环节,项目团队从设备优化与工艺创新“双管齐下”,改进缆载吊机方案,选用中交二航局自主研发的1000吨级缆载吊机,提前开展荷载试验验证设备安全性,并通过升级高强钢材吊具,将二次提升空间从10厘米拓展至50厘米,成功破解外缆吊索连接难题。

吊装过程中,项目团队利用智能调控系统动态调整吊索张力,将部分荷载从内缆转移至外缆,实现内外缆受力平衡。此外,针对主缆在温差影响下的扭转问题,项目团队创新研发“缆载吊机加压临时索夹校正法”,能够快速校正主缆姿态,确保吊索垂直受力,避免钢梁发生错位。

为保障合龙精度,项目团队搭建了24小时不间断的智能监测体系,通过温度传感器、风速仪、全站仪实时采集数据,精准计算环境因素对钢梁形变的影响。随着最后一段钢桁梁以毫米级超高精度嵌入预定位置,南北两岸实现完美“牵手”。

从地质断裂带的“破岩筑基”,到12公里猫道的“凌空架道”,再到钢桁梁的“天堑合龙”,燕矶长江大桥的建设历程,是技术与匠心的交响,是创新与坚守的勋章。这座写满了“世界之最”的壮丽飞虹,攻克了一系列世界级难题,为悬索桥结构体系及施工工艺开辟了新路径,树立了桥梁建设领域的创新标杆。它是中交二航局建桥“梦之队”的实力之作,更是中国桥梁智能建造技术的集中展现。

未来,当车流穿梭于双层桥面,当物流经此快速集散,燕矶长江大桥终将成为助力花湖机场连接世界的重要力量。它将以“世界之最”的钢铁之躯,勾勒出立体便捷的交通画卷,为“武鄂黄黄”都市圈的发展注入澎湃动能,见证区域发展新的辉煌。(黄子珅  向昌文  葛利龙  陆落义)

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