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常泰长江大桥5号墩钢沉井实现终沉

发布时间:2020-12-30阅读次数:

 

        2020年12月29日,由公司建设的世界在建最大水中沉井基础——常泰长江大桥5号墩钢沉井顺利终沉,标志着全桥沉井基础施工取得关键性突破。

 

世界级工程的“定海神针”

        常泰长江大桥位于长江下游扬中河段,连接江苏省泰兴市与常州市,首创“高速公路+城际铁路+普通公路”三种功能合一的方式过江,上层为6车道高速公路,下层为双线城际铁路与4车道一级公路。主航道桥采用主跨1176米双层钢桁梁斜拉桥,专用航道桥采用主跨388米双层钢桁拱桥,两种桥型均为同类型桥梁规模世界第一。该工程规模大、结构新颖、技术难度大、建设条件复杂,社会关注度高,建成后将是又一个世界桥梁建设里程碑工程。

        此次终沉到位的沉井基础位于主航道桥主塔之下,其平面呈圆端型,立面为上小下大的台阶型,平面尺寸长95米、宽57.8米、高64米,平面面积相当于13个标准篮球场大小。钢沉井内部成蜂窝状,共分为36个隔舱井孔,沉井为井壁填充混凝土的钢壳结构,井壁混凝土约8.7万方。沉井钢结构与混凝土总重达22.28万吨,足以承担起主跨超千米的桥梁全部荷载,是大桥名副其实的“定海神针”。

        自2019年 12月 28日起,建设者们历经365个昼夜,克服了江底地质条件复杂、沉井下沉及姿态控制难度大、主航道船舶穿梭如织等不利因素的影响,实现了5号主墩沉井基础下沉至河床以下65米的壮举。

 

科技“大脑”赋能沉井施工

        据沉井技术负责人吴启和介绍,5号墩钢沉井取土下沉总深度约40米,取土方量约19万方。若要这个13个篮球场大,23层楼高的“巨无霸”一次沉入江底,绝非易事且风险过高。为保证施工的顺利进行,沉井分“二次接高、三次井壁混凝土浇筑、四次取土下沉”。

        终沉数据显示,沉井的平面偏位在10厘米±3厘米以内,垂直度达到1/2000,远优于设计及现行规范要求。

        如此高精度的施工作业,离不开精准的前期准备。在下沉之前,沉井并非直接在长江上拼造,而是先在船厂完成了43米高的首节钢沉井制作。沉井着床位置的河床预开挖工作,也在首节钢沉井制作期间同步进行。

        2019年11月,首节完成拼装后整体出坞,由6艘拖轮编队绑拖浮运至墩位,最后进行精确定位着床。此后,沉井总体采用“台阶型”取土工艺,先内圈18个井孔,后外圈18个井孔,采用自动化控制,分区分层对称、同步、均匀取土。

        针对沉井下沉施工诸多难题,项目部组建精干高效的管理团队,并分别成立领导小组和技术专家组,充分发挥二航局内各专业化公司的技术优势和资源优势,依托二航局技术中心、武港院、中交智行国际等单位提供全方位的技术支撑与服务,实现了资源共享。

        除了可靠而庞大的“技术智囊团”,沉井还搭载了最先进的指挥“大脑”——二航局首次开发了沉井施工全过程智能监控系统。该系统对下沉过程中的姿态、土压力、结构应力、泥面情况等进行实施监测、及时预警,并辅助决策生成作业指令。此外,项目还开发了智能取土设备集控系统,控制取土设备按照作业指令,进行自动取土作业。同时,多种测量手段并举,实现沉井泥面标高准实时自动化测量。通过以上一系列举措,沉井实现了可控、可测、可视下沉。

 

“三板斧”让施工安全又高效

        由于沉井位于长江之上并临近航道,施工易受到起伏的浪潮、往来船舶的影响。传统大型水上施工也常常伴随着人员、设备的富集。

        为实现“机械化减人,自动化去人”的目标,大大减小施工风险,提升施工质效。二航局在沉井下沉信息化、装配化和技术创新应用上下也是足了功夫。

        沉井制造之初,智能监测元件就已内部安装,便于下沉期间实时监测沉井姿态、土压力、结构应力等各项压力、应力数据。

        同时项目团队研发新型智能设备,联合厂家、科研单位研制了智能气举、液压双头铰刀、高压旋喷钻机、气水混合冲射、机械臂水下定点取土机器人等齐全的智能化取土设备,解决了黏土沉、砂质胶结层和盲区破土难题。

        改造升级常规设备也是重点,龙门吊智能化升级改造便是其中一项代表。项目团队为龙门吊加装编码器、监控系统、集控系统、传感系统、声光预警系统,实现门机自动行走、防碰、自动吸泥的效果,大幅减少了沉井区域的施工人员,降低了沉井顶面狭小空间人员密集的风险,同时提升了吸泥下沉的效率,缩短了工期。“三板斧”齐下,钢沉井终沉比计划工期提前近2个月。

        据项目沉井现场负责人郑海涛介绍,目前大桥建设者正在进行清基作业,为沉井封底施工做准备,预计1月上旬开始进行沉井封底施工。届时将有近4.7万方混凝土灌入沉井井底,如此大体积的混凝土水下施工,又将是大桥建设者们面临的一场新的挑战和考验。 
 

 


 

刘洋森、杜龙娟、刘娟

 

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