长江下游,张家港、靖江、如皋三地交汇,一座刷新全球桥梁史的超级工程——张靖皋长江大桥正拔江而起。这座主跨2300米的世界最大跨度悬索桥,怀揣“六项世界之最”“六项世界首创”的底气,在长江天堑上书写着中国桥梁的新奇迹。但很少有人知道,支撑这座“空中巨无霸”的根基,却藏在地下83米的深处,一场与松软地层、极限精度的艰难博弈,曾经悄然上演。
在大桥南航道桥南岸,一座深埋地下83米、相当于28层楼高、面积堪比20个标准篮球场的“地下城堡”稳稳扎根,它就是南锚碇,世界最大地连墙锚碇基础。而锚碇下的地层,松软得如同泡发的豆腐,要在这样的地质里,挖出宽1.55米、深83米的狭长槽段,还得满足1/800的垂直度要求,这在建设者眼里,无异于“在豆腐上雕刻精密纹路”,一步踏错,便是万劫不复。
极限挑战:长江边的“豆腐上雕花”
悬索桥之魂,在于锚碇。它如同大桥两端的“巨型秤砣”,以自身重量与结构强度,拉住主缆数万乃至数十万吨的拉力,是超大跨径悬索桥屹立不倒的根基。张靖皋长江大桥主跨突破2300米,这也意味着,常规锚碇的标准在这里完全失效。
“普通地连墙只需满足临时支护,坏了可以修补,可我们这是支护转结构复合地连墙,既是施工挡墙,更是永久受力结构,一步都不能错,错了就是‘千古遗憾’。”项目数字化部部长李飞的语气里,满是沉甸甸的压力。他指着南锚碇的设计图纸,上面的“回”字形布局清晰可见,内外双层墙体加中间隔断,形成无数封闭隔舱,最终要浇筑成整体巨型基础,每一幅墙体都要严丝合缝,才能抵御长江地下水的渗透。
可现实远比图纸残酷。临江而建的地质条件,堪称“施工禁区”——地下全是松软的粉细砂和淤泥质黏土,挖槽时稍微用力,槽壁就会坍塌,哪怕是轻微的震动,都可能导致槽段偏位。更让人揪心的是精度要求,常规地连墙垂直度标准多为1/400,而张靖皋大桥的设计标准直接提升一倍,要求控制在1/800以内。换算下来,83米深的槽段,上下偏差不得超过1分米。
“就像在30层楼顶,用重型机械精准抓起地面一枚硬币,容不得分毫偏差。”项目负责人朱其敏的比喻,道出了其中的艰难。项目团队心里清楚,一旦偏差超标,槽段线型失控,内外双层墙体就无法形成严密整体,长江地下水便可能沿缝隙渗透、突涌,不仅会毁掉整个锚碇,更会直接威胁整座大桥的稳定。
破局之路:看不见的地下,看得见的数字
传统地连墙施工,如同“盲操作”。地下83米深处,漆黑一片、水压巨大,槽壁是否平整、有没有偏位和塌孔,全凭经验判断与事后检测。等到成槽完毕发现偏差,早已无力回天,返工代价巨大。面对“豆腐上雕花”的极限要求,老路走不通,必须换道超车。
破局的关键,在于“看见”地下的每一处细节。项目技术团队决定从源头入手,让隐蔽工程透明化,让经验施工精准化。围绕超深成槽、钢箱钢筋笼高精度下放核心难点,项目团队牵头,联合公司技术中心、智行国际,探索虚拟建造系统的研发,他们要为地下施工,装上一双“智慧慧眼”。
研发之路,远比想象中艰难。最大的难题在于,项目所用铣槽机为德国设备,尽管对方允许我方使用设备相关数据,却禁止通过直接接线或改造设备的方式去读取,担心我方会破坏设备。双轮铣作为成槽的核心设备,其刀头偏位、深度、油压等核心数据无法实时获取,这就意味着虚拟系统成了“无米之炊”。
“我们连续熬了两周多,每天泡在工地,每想到一个方法都要反复测试数十次。”李飞回忆道,有好几次,团队因为数据无法同步,几乎要放弃。
功夫不负有心人。团队绕开对数据本身的直接读取方式,转换为通过程序仅对铣槽机界面的实时抓取,然后再提取界面上工况数据,从而实现对刀头工况参数的读取,最终研发出AI摄像识别技术,实时抓取铣槽机刀头的各项核心数据,同步上传至虚拟建造平台,成功攻克了数据壁垒。与此同时,项目团队又创新应用接触式三维成槽检测仪,让机械探头紧贴槽壁,全程扫描成槽形态、垂直度、壁面平整度,生成三维可视化模型。并且,以上所有数据全部集成在一个“数字孪生”系统,这意味着地下83米的槽段,终于能在电脑中以另一种技术辅助的手段“原形毕露”。
更关键的是,系统设置了分级预警机制,一旦数据超过阈值,就会自动推送信息至技术员、工长、管理人员,形成“发现—预警—纠偏—闭环”的全流程管控,真正实现了边铣边测、即测即纠。
从“盲操作”到“可视化”,从“凭经验”到“靠数据”,虚拟建造系统的落地,让这场“豆腐雕花”的硬仗,终于有了制胜的法宝。
毫米攻坚:精度再突破,从达标到超越
南锚碇支护转结构复合地连墙,又给建设者们出了一道难题。地连墙分为一期钢箱结构和二期钢筋笼结构。钢箱单节最重达141.4吨。钢箱分3节吊装,钢筋笼分2节吊装,钢箱与钢筋笼插接形成整体。钢箱的姿态偏差,哪怕只有几毫米,都会直接影响墙体的成型质量与结构受力,甚至直接影响地连墙施工能否成功。
又是一场全新的挑战。最初,施工人员尝试采用传统吊装方式,可钢箱下放过程中,受水流、风力影响,姿态极难控制,第一次下放就出现了3厘米的偏差,只能重新起吊、调整,反复几次,不仅耗时耗力,还让大家的心提到了嗓子眼。“钢箱太重,下放速度慢,一旦姿态失控,不仅会碰坏槽壁,还可能导致钢箱变形,后果不堪设想。”项目常务副总工夏欢说道。
项目技术团队再次迎难而上,在每节钢箱内置了高精度倾角仪,下放过程中,倾角、偏位数据实时采集,同步传输至虚拟系统。平台快速计算出调平参数,自动推送至槽口调平装置,指导工人精准微调,哪侧抬高几毫米、哪侧加垫垫片,数据一目了然。
钢箱就位后,钢筋笼的下放又成了新的阻碍。钢筋笼体积庞大、重量沉重,下放过程中极易与钢箱、槽壁发生碰撞,一旦卡笼,不仅无法继续施工,还可能损坏已就位的钢箱。
这一次,虚拟建造系统再次发挥了关键作用。团队利用虚拟系统,提前开展碰撞模拟,基于实测的成槽数据,预演钢筋笼的下放路径,提前规避了卡笼、碰壁的风险。“以前下放钢筋笼,大家都捏着一把汗,生怕出问题;现在有了虚拟预演,每一步都胸有成竹,工序衔接行云流水。”夏欢介绍道。
就这样,一套全流程、全要素、全周期的“数字孪生”系统,在地下83米的深处落地生根。日复一日的坚守,毫米级的精准攻坚,终于换来了丰硕的成果——项目南锚碇162幅地连墙,80%槽段的垂直度达到1/1000,远超设计的1/800标准,整体精度较常规施工提升一倍以上。
潮涌长江,匠心筑梦。在智能建造与新型工业化深度融合的时代浪潮中,中交二航局张靖皋长江大桥项目以科技为笔、以匠心为墨,在大江大河之上绝地精琢、“豆腐雕花”,为世界超级锚碇施工树立了全新标杆,书写了中国桥梁建造的新奇迹,让“中国智造”的精度与智慧闪耀世界。(秦一洪)



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