中國在“建橋禁區”修橋 復雜海域條件驚詫七位院士

中國在“建橋禁區”修橋 復雜海域條件驚詫七位院士

2017年08月25日 14:07:31 來源: 科技日報 作者: 劉志偉 謝開飛

　　福建平潭海峽，是與百慕大、好望角齊名的世界三大風口海域，被稱為“建橋禁區”。

　　8月22日，隨著起重船將重達1350噸的鋼桁梁放置到墩頂，平潭海峽公鐵兩用跨海大橋首片鋼桁梁架設成功，我國首座跨海公鐵兩用大橋再次進入公眾的視野，成為關注的焦點。

　　平潭海峽公鐵兩用大橋于2013年11月開建，項目具有工程量巨大、有效作業時間短、工期緊等特點，被稱作“施工難度最大”的橋。

　　平潭海峽公鐵兩用跨海大橋建設到底難在哪里？我國的大橋科技工作者用了哪些黑科技完成了“不可能的任務”？

　　這是8月22日拍攝的慶祝活動現場。當日，中鐵大橋局在平潭海峽公鐵兩用大橋施工現場舉行儀式，慶祝平潭海峽公鐵兩用大橋首孔簡支鋼桁梁架設成功。平潭海峽公鐵兩用大橋首孔簡支鋼桁梁長80米、寬35.5米、重達1350噸，由“大橋海鷗號”起重船擔負吊裝作業。平潭海峽公鐵兩用大橋起于福建省長樂市松下鎮，經過四座島嶼后到達平潭島。大橋全長16.34公里。新華社記者 林善傳 攝

　　看環境復雜海域條件驚詫七位院士

　　在建的海峽公鐵兩用跨海大橋是福平鐵路的關鍵性控制工程，起于福州長樂市松下鎮，經過人嶼島、長嶼島等4座島，從蘇澳鎮上平潭島。大橋全長16.34公里，是世界上最長、跨度最大的跨海峽公鐵兩用大橋，下層設計為時速200公里的雙線一級鐵路，上層設計為時速100公里的高速公路。

　　中鐵大橋局福(州)平(潭)鐵路項目常務副經理張紅心介紹，這座大橋的所在地處于武夷山脈與臺灣海峽之間，正處在一個喇叭口。這里看似風平浪靜，但突然一個浪涌上來，會將鋼纜都扯斷。福建省每年六成海上事故發生在這片海域。近3年來，這里每年都會遇上臺風，2015年至今已發生18場臺風。

　　在大橋施工期間，王景全、鄭皆連等七位中國工程院院士帶著重點咨詢項目《海洋橋梁工程技術發展戰略研究》到訪平潭大橋。院士們大為感嘆，其所處的獨特海峽環境，無論是地質條件的復雜程度，還是大風、強浪、強涌、急流等海況的惡劣程度，均遠超已建成的東海大橋、杭州灣大橋、青島海灣大橋及在建的港珠澳大橋，尤其是波流力的影響，是常規長江等內河橋梁的10倍以上。

　　中鐵大橋局董事長，平潭海峽公鐵兩用橋項目經理劉自明說：“大橋的建設，標志著我國鐵路橋梁開始由內陸江河邁向海洋！”

　　為攻克復雜海域海峽大橋建設技術難關，中鐵大橋局成立了以中國工程院院士為首的技術專家組，統一組織協調指導大橋技術攻關和方案落實，并聯合鐵路總公司組織了“跨復雜海域公鐵兩用大橋施工關鍵技術研究”“惡劣海洋環境下大型橋梁工程建造技術研究”“平潭海峽公鐵兩用大橋修建關鍵技術研究”等多項科研課題。

　　建橋墩海底“小板凳”擴展成施工平臺

　　大橋穿越的島嶼兩側海床幾乎全是堅硬的巖石，建立棧橋及鉆孔平臺極其困難。

　　橋址處風大、水深、浪高、暗礁多，施工條件惡劣。中鐵大橋局四標段二分部承擔的北東口水道橋B39—B58段，是全橋最難啃的硬骨頭。

　　2014年3月24日，中鐵大橋局項目部選擇了具有代表性的無覆蓋層且海床為花崗巖的B49號墩進行試樁，這是第一次進行基礎施工的探索。

　　中鐵大橋局副總工程師、平潭海峽公鐵兩用大橋項目部總工程師張立超記憶猶新：“當時是夜里4點多，經過努力第一根樁看起來站穩了，可天亮時發現，立好的樁又不見了。”原來，由于海底花崗巖的強度像鋼鐵一樣堅硬，當鋼管樁樁頭打進巖床1米深左右時，被擠壓致嚴重變形。

　　“一根筷子立不住，那做成4條腿的板凳呢？”新的方案在經過專家論證后，張立超所在的技術攻關小組開始了沒日沒夜的測算、畫圖、修改、復核。

　　時間一晃就是幾個月。新的辦法是，根據海底巖面地形定制4根長短不一的鋼管樁，用打樁船將鋼管樁放到預定位置，快速聯結，形成一個臨時“板凳”。接著，下放預制的圓柱形鋼筋籠，并灌注混凝土，讓鋼管樁“黏”在海底巖石上。以此“小板凳”為起始小平臺，再向外擴展為7人足球場大小的施工平臺。樁基施工的瓶頸自此打通了。

　　這項海底裸巖上的“搭板凳”技術被稱為“深水裸巖區埋植式海上平臺”，為國內首創，既加快了建橋速度，又降低了橋梁建設成本。

　　如今，一個個橋墩已矗立在海面上，最難的水下施工難題已被征服。大橋局項目黨工委書記趙進文統計，全橋共169個墩，目前已完成137個橋墩。

　　這是建設中的平潭海峽公鐵兩用大橋，左邊遠處為吊裝首孔鋼桁梁的“大橋海鷗號”起重船（8月22日攝）。　新華社記者 林善傳 攝

　　架橋梁大力士起重船完成整孔架設

　　夏有臺風，冬有季風，一年刮6級以上大風的日子達到330天。

　　“鑒于橋址區域惡劣的建設環境，建造鋼桁梁橋、采用傳統的散件安裝方式已不能滿足要求。”中鐵大橋局平潭海峽公鐵兩用大橋項目部副總工程師王東輝說，為降低施工安全風險、提高施工工效，工廠化、大型化、整孔架設安裝成為必然選擇。

　　但如何將重達1350噸，重量相當于337頭大象的鋼桁梁在這種惡劣環境下吊裝，成為施工中巨大的挑戰。

　　針對這一難題和通航的考慮，中鐵大橋局歷時3年、耗資3.4億專門為此橋打造了架梁“神器”——“大橋海鷗號”。這是一艘自航雙臂架變幅式起重船，起重能力達3600噸——相當于900頭成年大象的體重，主鉤起升高度達110米——相當于39層樓高，是國內起重量最大、起升高度最高的雙臂架起重船。

　　其起重機采用變幅式雙臂架結構，能更好地滿足橋梁吊裝施工的特點，減小橋梁吊裝吊具結構，從而提高橋梁吊裝的有效高度。

　　平潭海峽公鐵兩用跨海大橋全橋34孔80米、8孔88米鋼桁梁均為工廠整孔全焊制造、海上運輸、整孔架設。“此次鋼桁梁整孔吊裝在國內尚屬首例，施工工藝難度極大。”張紅心介紹，采用起重船整孔吊裝架設，是國內鋼桁梁斜拉橋主梁架設技術的又一突破，實現了鋼桁梁橋梁架設施工由單片架設到整節間架設再到整孔架設的一個飛躍。

　　目前正值施工高峰，大約有5000多人在16公里長的作業線上全線鋪開。海上還搭建起59000平方米的鋼平臺，相當于8個足球場大小，平臺上有辦公區、生活區、鋼筋加工廠、海水淡化廠，600多人在平臺上生產生活。

　　七位院士在他們的研究報告中指出：“平潭海峽公鐵兩用大橋，是我國在跨海峽大型公鐵兩用橋梁建設的首次探索，作為國內首座跨海峽公鐵兩用大橋，對我國海洋橋梁技術發展具有極其重要的意義。”

責任編輯： 樓昕