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[原创] 打造核心技术新名片——五峰山长江大桥的创新之旅 [复制链接]

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weixinyu 发表于 2017-11-20 16:49:39 |显示全部楼层 |          |
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文/刘洋森 鲍彬彬

       五峰山长江大桥,是继建成的南京长江大桥和在建的沪通长江大桥之后,长江江苏段第三座公铁两用大桥。其中主跨1092米,在此类桥梁中跨度、荷载均属“世界第一”。建成后将是我国首座公铁两用悬索桥,其施工技术、难度都在同类悬索桥中首屈一指。

       2015年10月,中交二航局中标五峰山大桥,成为铁路总公司首家参建铁路桥主桥建设的路外单位。中交二航局连镇铁路大桥Ⅰ标主要施工内容包括:五峰山长江特大桥北主塔、北锚碇、北引桥、扬州南站站场,合同总金额25.2亿元,总工期1160个日历天。

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粗汉子的“针线活”

       2016年8月3日,是主墩巨型“哑铃形”钢围堰首节下水的日子。这个横截面积相当于11个标准篮球场大小、高15米的“大家伙”,要在不到60厘米的间隙内闪转腾挪,如同糙汉子做针线活,需要绝对的精准。

       “钢围堰超高、超宽、超重,需要注意起吊当天的风向、风速,围堰起吊过程中绝对不能和江面下游不到100米处的跨江高压电缆有任何接触!”这是吊装前项目部和业主达成的共识。一旦有碰撞,长江两岸将全城断电,造成的经济损失无法想象。为确保吊装的顺利进行,项目部请来了镇江海事局的三艘海巡艇保驾护航。三艘海巡艇如同三个“保镖”分布在施工水域的不同位置上,各司其职,为“亚龙66号”与“亚龙158号”两台千吨级浮吊的进场,清出足够的行驶空间。与此同时,项目部还提前一周发布通航警告,对部分水域进行“清场”工作。

       万事具备,只欠东风。一辈子都在二航局做着起重工作,有着38年起重经验的“金牌”起重工人赵玉安担负起了这个哑铃形“壮汉”的“穿针引线”工作。

       “起!”8月3日上午,在赵玉安的一声令下,钢围堰被臂长80米的两台浮吊缓缓吊起,施工正式进入一个新的阶段。此前,为确保这个庞然大物成功入水,每艘起重船布置了8个吊点,如五角星般分布在各受力点中,仅起吊点固定钢围堰套箱的卡环就重达近300公斤,起吊钢丝直径更是达到12厘米,比普通的碗口还粗,光起吊用的索具安装就用了整整一天。安装完毕后,赵玉安还对每一个索具进行仔细检查,查看其安装方向是否准确,确保不出现任何意外。此外,工人还在钢护筒上安插14个导向,成为钢围堰精准安装过程中的指南针。吊装过程中,赵玉安将钢围堰两头的高度差严格控制在50厘米以内,防止倾斜度过大造成吊绳断裂或侧翻等问题。在两个浮吊的共同作用下,当钢围堰下放至护筒顶口1米位置时,速度慢了下来。与此同时,14个工作人员在各自所在导向的方位及时汇报围堰安装情况——“赵工,围堰这边距离导向不到5厘米了!”“赵工,围堰需要调整一下!”……10厘米、5厘米,庞然大物小心翼翼地落入水中。8月的镇江,气温接近40℃,在钢围堰围住的巨大“桑拿房”下,每一个细胞几乎都能挤出水来。

       现场紧张的气氛并没有让赵玉安有丝毫慌乱,工作有条不紊地进行着。下午3点,经过7个多小时的连续奋战,随着两艘浮吊的撒手,首节钢围堰终于自浮在水面上,初吊宣布告捷。


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水下20米滴水不漏

       如果说主塔是个站立的人,那么承台就是一双鞋子,鞋子合脚了,那人也站稳了。围堰封底是制作这双巨型“松糕鞋”的最后一道工序。

       2016年12月,北塔主墩钢围堰施工进入倒计时阶段,为保证在规定时间内成功“着陆”,项目人员对封底极为重视。当时,距离预计工期不到一个月,如何在这极短的时间里完成清淤、封底,是个巨大的挑战。通常情况下,围堰内附杂物水下清理、吸出,需要5个潜水员花20天的时间,然而这在工期上完全无法满足要求,且成本过高。经过多方考量,项目总工钟永新提议,用高压喷头对围堰壁进行环向冲洗。仅用两天时间,工人便完成了围堰内附物的清理,效率几乎提高了10倍。

此外,封底质量也是项目部关注的重点之一,是施工中的一块“硬骨头”。据了解,长江上的围堰十有八九都漏水,但项目常务副经理汪成龙就不信这个邪。

       “封底之前铺钢丝网,担心无法抵制江水冲击;封底之前用钢板加铺一层,担心钢度过硬,无法贴合基地,浇筑混凝土时容易翘板……”在数次的讨论过后,思路渐渐明晰,汪成龙随即提出了进行二次封底的方案,即先将河床固化,再用封底混凝土浇筑。这一方法,巧妙地避开了上述的两难“困境”,不仅易于操作施行,质量也得到有效控制。

       2016年12月25日,钢围堰封底工作宣告完毕,滴水不漏,让业主和监理对项目部大为赞赏。至此,一双不漏水的“松糕鞋”就此牢牢地“焊”在了河床上,也标志着钢围堰的水上攻坚战取得了全面胜利,为后期主塔的耸立打下了坚实基础。


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精细方案确保万无一失

       来到中交二航局五峰山长江大桥施工现场,首先映入眼帘的就是一个巨大的沉井基础。北锚碇由地下沉井和地上锚碇两部分构成,地上高度56米,沉井需要下沉负56米,总高度112米;沉井长101.7米、宽72.1米,面积比一个标准足球场还要大。其理论自重达到25万吨,相当于12艘“辽宁”舰满载排水量的总吨位。北锚碇沉井是名副其实的“世界第一井”。

       五峰山大桥北锚碇沉井和以往的刚性沉井结构存在较大区别,不仅规模大,且配筋少,若按照传统大锅底开挖下沉工艺,有开裂风险。紧邻沉井200米处有过江高压电塔和居民房屋。所以对沉井施工控制提出更加苛刻的要求,沉井下沉所面临的技术难题国内外前所未有。

       “ 这么大的沉井, 根本没有现成的经验可循。”谈起沉井施工方案编制,钟永新还记忆犹新。

       在局总工程师张鸿的参与和主持下,技术中心岩土隧道技术研究室和地下工程技术部两部门,在原有钻爆法隧道、盾构隧道、软基处理等专业划分的基础上,专门增设大型桥梁沉井基础技术小组,调集精兵强将进行技术攻关。

       技术组在钻爆法隧道分台阶预留核心土工法中获得灵感,进行跨学科融合,创造性地提出了预留核心土开挖下沉方法。为保证沉井下沉开挖安全高效可控,在确定开挖下沉方案的前一个月的时间里,技术组成员反复进行验证,沉井下沉工况计算不下百余次。最终得到业主、设计、监理等各方认可,并确定在首次开挖下沉时采用。

       “48个隔舱同步拉槽开挖均匀下沉,规避了传统开挖沉井中心悬空跨度大、易于开裂的风险。沉井首次下沉由原计划的一个月缩减至16天,这离不开前期万全的施工方案小组和施工人员的共同努力。”钟永新骄傲地说。


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创新不是标新立异

       五峰山大桥沉井除了施工工艺的创新以外,技术小组还牵头开发了大桥北锚碇信息化施工监测平台。

       项目部常务副经理汪成龙介绍:在沉井施工伊始,局技术中心就着手监控系统的谋划与运用。由于北锚碇沉井采集点多、面广,如果采用传统的人工测试工作量非常大。人在沉井外围走上一圈需要十多分钟,采集一组数据至少两个小时,无法对沉井工作状况进行实时监测,指导工人作业。

       在短短几个月的时间里,技术中心联合深圳科技公司、西南交大等相关单位共同研发沉井实时监控系统。

       监控系统实现了沉井几何姿态、结构应力、泥面高程、水位、大堤与电塔沉降等关键数据的实时采集,可实时对监测数据的变化规律进行分析,从而实现对当前施工状态的评估和后续施工的预判,对后续施工进行指导,实现了多维度监测要素实时监测。

       汪成龙解释道:监控系统软件将实景建模和监控数据有效融合,利用北斗技术和GPS实时监测沉井4个角点,实现实景模型与监控数据相融合,实时显示沉井4个角点的三维坐标,以及沉井整体倾角和扭转,更加准确、直观地展现沉井的几何姿态。有了这套设备,沉井变得看得见、摸得着。

       “监控设备调试完毕,可以下沉。”随着监控调度中心发出指令,沉井正式开始首次下沉。借助在锚碇48个隔舱内布置的冲水泵和吸泥设备,冲掉隔舱的泥土不断吸泥下沉,130台高压水泵、48台吸泥泵、4台塔吊协同作业,现场施工人员更是达到了170人之多,如此大规模的沉井施工在国内尚属首次。历经16天,沉井首次平稳下沉15米。相当于5层居民楼高度。

总工张鸿在现场听取汇报后高兴地说:“通过本次经验积累总结,陆上沉井有望成为二航局的核心技术。”

       目前,五峰山大桥建设还在如火如荼地进行中,随着沉井接高的完成,项目部又迎来了沉井第三次下沉“大考”。


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作者单位:中交第二航务工程局有限公司


编辑:见习编辑张含

美编:欣钰

审校:廖玲

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