钱塘江口,潮涌如雷。作为世界三大强潮海区之一,杭州湾是世界桥梁建设极具挑战的区域之一。如今,全长29余公里的超级工程——通苏嘉甬高铁杭州湾跨海大桥正拔海而起。
中交二航局建设者们直面地质条件复杂、强潮涌、超低阻水率严苛要求、安全质量风险高等挑战,坚持技术先行、智慧引领,在钱塘江口筑起一座智慧桥、安全桥、精品桥。
源头把控 破本质安全之困
项目施工海域潮差近9米,流速是长江汛期的两倍,施工期海床泥面冲刷深度可达15到16米。为降低大桥建设对钱塘江大潮这一世界级景观的影响,水利部门提出了“桥梁项目阻水率不宜超7%、不能超5%”的要求,桥梁结构设计上的难度也因此上升。
“海中引桥原设计为138个全埋置式承台,就是把这些承台全部埋入海床以下,需打入超长钢管桩,将钢管桩送至泥面以下3米,面临国内外尚无先例的技术难题。”中交二航局杭州湾跨海铁路大桥项目技术负责人谢德宽说。加之18米大水头差围堰、强冲刷、大流速等恶劣条件,施工技术难度、安全风险、工期等难以可控。
项目团队坚持科学求证,通过前期多次试桩发现,超长送桩器能量损失严重,钢管桩打入设计位置难度极大,施工一度面临瓶颈。
在保证阻水率满足要求的前提下,项目团队积极与相关方沟通,将其中116个全埋置式承台优化为高桩承台,保留22个埋置式承台,同时通过优化承台结构形式,将阻水率严格控制在规范范围内。此举从根本上化解了复杂地质与恶劣海况下深埋式承台施工的风险,为海中引桥高效推进扫清了障碍。
“杭州湾每年要经历3到4次台风,季风最大可达10级,海上大型作业有效作业日不足200天。”即便是对于参建过多座跨江跨海大桥的谢德宽而言,本项目带来的挑战也还是前所未有。
按照测算,如果采用全海上作业,则高峰期整个跨海大桥需要船舶近百艘。受潮汐、流速、台风影响,船舶走锚、碰撞、避险不及时等风险将随之而来。
项目附近无避台锚地,一旦台风来临,船舶避险需长途跋涉76海里到舟山锚地。最关键的问题是,船舶撤离必须经过下游杭州湾公路大桥北航道桥,一旦遭遇台风预警,便需要2到3天准备时间为上百艘船制定防台方案并报批,更要抢抓有限的流速、潮位“窗口期”。于是,“千军万马过独木桥”的景象就会出现。
项目团队经反复论证,大胆提出全栈桥施工理念,将原设计船舶施工调整为全栈桥施工,历时5个月建成长约11公里的海上施工栈桥,变海上施工为陆上施工。这一变化从根源上减少船舶投入,大幅降低海上作业风险,同时有效作业时间显著延长,为项目安全高效推进奠定了坚实基础。
智慧攻坚 解海域施工之难
2024年4月28日10时50分,“二航卓越”号起重船擎举吊臂,将2500吨重的钢吊箱稳稳沉放到160号主墩设计位置,杭州湾跨海铁路大桥南航道桥首个钢吊箱成功下放。
全程参与了方案选择、技术交底并现场监测吊装的谢德宽长舒一口气:“又一次破局成功!南航道桥是全线重要控制性工程,钢吊箱内外水头差达到22米,从风险识别、围堰选择到质量控制都面临挑战。”
首先是承台要用什么样的围堰结构的问题。项目团队曾多次组织讨论比选,如果采用扎入泥面的钢套箱,那么将面临快速泥沙冲刷,导致套箱韧脚脱空,带来结构性失稳,必须循环往复抛填大量沙袋以压制海床冲刷。若采用钢吊箱,则能够避免泥沙冲刷和频繁抛填作业。
为此,项目团队通过安全、工期、成本等综合因素比较,提出一种“超深浮力式大型双壁钢吊箱”方案,并与科研院所联合开展多次物理模型试验,将无底钢吊箱变为有底双壁钢吊箱,并创新采用浮力舱设计,利用密封空气室提供浮力,减轻吊箱自重与护筒受力。
“就像给吊箱带上救生圈”,项目施工技术专家肖苡辀博士这样打比方。得益于浮力装置,钢吊箱下放后,搭在桩基钢护筒上的单个挂腿受力由原来550吨减到300吨,8个挂腿理论减重至少1600吨。
围堰结构选型的确定,还只是万里长征第一步。主墩钢吊箱平面尺寸约相当于5个篮球场大小,要把底板的42个孔与海中42根桩基钢护筒精准对位,就像一场“套圈游戏”。
首先是极为关键的钢吊箱底板开孔。桩基钢护筒直径2.8米,开孔直径3米,如果开孔阶段就出现偏差,就会出现套不上去的窘境。“项目测量人员在吊装前就精确测量42根钢护筒的细微偏位,作业工人根据数据对底板开孔做‘适应性’调整。”项目工程部副部长王淦说。
面对急流速、大潮差对吊装带来的冲击,项目团队没有与大自然“硬扛”,而是选择“大浮吊+小潮汛+快速下放限位”的思路降低恶劣海况带来的影响。
为确保下放姿态和精度,项目部提前布置3层导向装置,包括吊箱底板上8个导向、侧壁12个导向以及搭接在钢护筒上的8个挂腿导向。通过多重导向装置的限位,确保下放过程姿态稳定。
同时,大型起重船“二航卓越”配备作业辅助决策系统,可根据钢吊箱姿态变化随时调整倾角、力度等数据。施工现场最为忙碌的莫过于测量人员,他们架起测量仪,采用十字激光对准技术,将绿色激光精准打在吊箱壁刻度线上,为其精准下放增添了可视化保障。通过全员努力,南航道桥首个钢吊箱与42根桩基精准对位。
吊箱的成功下放,就像为承台施工提供了“温暖港湾”。而后续钢吊箱混凝土封底,则是创造干施工环境的关键。
“封底混凝土量超5000方,对钢吊箱承重能力是不小的考验。”王淦说,之前吊箱下放阶段的8个挂腿并不能承受大体积混凝土的重量。在大流速往复流长期冲击下,封底混凝土还可能面临渗水乃至涌水风险,最坏的可能是整个吊箱都坠下去。
结合风险预判,项目团队在以往经验基础上,研发一种新型“精轧螺纹钢+型钢组合拉杆+十字抽屉挑梁”吊杆结构。即在钢护筒顶口设置十字抽屉挑梁,再将一大段精轧螺纹钢连接封底区的型钢底座,让钢护筒全面受力,有效保障钢护筒稳定性以及整个封底期间的结构安全。
2024年11月22日,历经30小时鏖战,南航道桥160号主墩承台首次封底混凝土浇筑完成,形如“钢铁巨无霸”的钢吊箱稳稳扎根在杭州湾。
聚众之力 燃创新创造之火
“栈桥临边作业安全母绳”“装配式移动配电柜”“可折叠式翻模拉杆拆除平台”“墩身预埋钢筋定位支架”……在项目部产业工人培训中心的一面墙上,贴满了职工建言献策“金点子”。
谈起这面墙,项目慈溪特大桥工区技术主管朱书洋有着说不完的话:“这是项目部‘聚众智 推动全员创新创效’活动成果,每名职工都可以提出好点子,无论是技术创新、安全生产还是流程优化等方面都可以。”
这项活动由项目负责人李有为率先发起,与项目班子成员共同研讨,并形成奖励机制:鼓励职工提出有利于提升项目管理水平的宝贵建言,被采纳实施的一般性建言将给予200到1000元不等奖励;对项目产生重大效益的建言则给予更高奖励。
在慈溪特大桥一处连续梁施工中,朱书洋发现,高达8.5米的0号块底腹板位置,在混凝土浇筑时存在振捣盲区。受制于上方密集的预应力束影响,振捣棒难以触达盲区。“我们建议在端模板位置开几个孔,设置溜槽管道,既可以用手电筒照见内部浇筑情况,又方便振捣棒充分振捣。”朱书洋回忆,这个点子得到采纳,让浇筑质量更优,且避免蜂窝麻面产生。
朱书洋还提出空心墩内置操作平台替代传统脚手架,拆装便捷、安全高效;改进挂篮止滑装置,防止挂篮滑移带来风险等。他提出的“金点子”达十多条,获得数千元奖励。
“施工安全质量有保障了,就可以避免安全事故和返工,无形中加快了进度。”朱书洋说。
在这项机制的影响下,项目部掀起了人人创新创效的浓厚氛围,自活动开展以来,共收集职工意见建议157条,采纳101条,形成34项工艺创新及改良成果并同步申报专利。
在海中引桥高桩承台钢吊箱施工中,项目团队凝聚集体智慧,分析以往施工装备优劣,实现工艺迭代升级。
谢德宽回忆,“早期桥梁第一代钢吊箱为全混凝土结构,但重量大、易开裂;第二代钢吊箱是全钢结构,易出现底板与钢护筒电导通,影响钢护筒防腐性能;第三代为混凝土底板托着钢壁体,周转时切割补焊量大、安全风险高,且承台底部外观不好看……”
鉴于此,项目团队集聚全员智慧研发第四代钢吊箱,沿用“钢壁体+混凝土底板”结构,但采用了全栓接装配化设计,混凝土底板与壁体直接通过螺栓连接,可实现快速拆装。
“吊箱壁体拼装时考虑由8块拼装变成整体4块拼装,这样安装更快,吊装稳定性更好。”方案讨论会上,李有为提出优化建议。经集思广益,项目部还发明了壁体与底板精准定位工装,相比第三代吊箱,周转周期从60天压缩至35天,且全程无切割、无补焊,结构更安全、外观更美观。
2025年11月,中交二航局“肖苡辀创新工作室”在项目部揭牌,由肖苡辀博士牵头创新攻坚,依托其专业优势进一步增强团队创新合力。她精准分析波流、冲刷规律,为南航道桥钢吊箱设计和方案优化提供了重要支撑。
截至目前,该工作室累计发表论文13篇,获得国家发明专利授权12项,形成一系列工艺创新及改良成果,多项技术填补业内空白。
潮起钱塘,长虹卧波。中交二航局建设者们用坚守与创新征服强潮海域,在杭州湾镌刻下中国基建的新坐标。这座世界最长跨海铁路大桥,不仅是通途,更是跨越山海的时代丰碑。(杜才良)



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