週三. 三月 20th, 2019

【平潭專刊】一橋飛架平福 天塹變通途  ——平潭海峽公鐵兩用大橋首座航道橋合龍側記

橫跨大小練水道的航道橋美麗壯觀

 大陸施工難度最大的橋樑

一難,海風。全年6級以上大風超過309天,與百慕大、好望角並稱世界三大風口海域。
二難,海浪。基礎部件下水要承受87噸的波浪沖擊力,相當於5輛大卡車同時撞擊。
三難,地質。海底高差最高達到32米,相當於10層樓的高度,而且海底裸岩堅硬如鐵。

橫跨大小練水道的航道橋

2018年12月28日,大陸第一座、同時也是世界最長的跨海峽公鐵兩用大橋——平潭海峽公鐵兩用大橋首座航道橋大小練島水道橋鋼桁梁順利合龍。
這一刻,我們期待了很久。首座航道橋順利合龍讓平潭海峽公鐵兩用大橋向通車又邁出堅實的一步,福州與平潭「半小時生活圈」指日可待。
這次合龍不僅是大陸第一次採用整節段鋼樑合龍技術,也是大陸在跨海大橋中整節段鋼樑架設合龍技術的新突破,為今後同類橋樑施工提供了寶貴的經驗和借鑒。

一塊佈滿螺絲孔的連接鋼板需要幾個工人一起合力抬起
工人正在操縱機械施工

為了這一刻
2018年12月28日10點40分,平潭海峽公鐵兩用大橋的首座航道橋——大小練島水道橋鋼樑合龍。
這一刻,激動人心。這一刻,來之不易。
長14米、重470噸的合龍段,用1100噸重的架樑吊機整節段從海上吊起。當天的陣風風力達到了10-11級,站在公路橋橋面上,步履維艱,可以看到橋面在左右晃動。但是要成功合龍,就要確保一絲不苟。整節段合龍,要具備同時跟兩側對接鋼樑上弦、下弦、副桁、斜桿8個點的線形匹配條件,合龍口兩側鋼樑中線相對偏差不允許超過3毫米。
3毫米,這是什麼概念?14米=14000毫米,萬分之二的誤差。
大小練島水道橋地處海壇海峽南北交通要衝,全年6級以上大風超過309天,與百慕大、好望角並稱世界三大風口海域。冬季又是平潭的季風季節,東北風裹挾著凜冽的寒意一路呼嘯而來,要在這樣的條件下建設大陸首座公鐵兩用大橋,難度可想而知。
整節段合龍,正是工程師們想出的一個應對辦法。「鋼樑節段全工廠化整節段全焊製造,既保證了質量,又節約高效。」 中鐵大橋局平潭海峽公鐵兩用大橋項目總工程師王東輝說,「採用整節段鋼樑合龍在大陸尚屬首次。這對吊裝的精度有著更高的要求,也是大陸在跨海大橋中整節段鋼樑架設合龍技術的新突破。」
在瞬時最高風速可達12級的條件下,要做到安全吊裝,「更高的要求」不僅僅是一句話,背後的準備工作其實已從生產源頭——工廠就開始了。
為確保鋼樑合龍段匹配精度及鋼樑架設整體線形,合龍段的「身材」在製造時就已經定好了。在工廠製作過程中,合龍段和兩側的節段進行了5段整體拼裝測試,設定測量控制點用於合龍時的測量控制。測試結束後,兩側的節段被分別吊裝到橋上,為合龍做準備。
這是不是就像在搭積木,只要在工廠內把這5段拼裝在一起,就能保證合龍時嚴絲合縫?可這是一個長14米、重470噸的「大積木」,「在工廠中製作時是不受力的,而安裝時,鋼樑會因為受到斜拉索、風等因素產生的力而變形。這些在前期計算後,在製作時就做出相應的調整。」中鐵大橋局三分部總工程師皮軍雲說。

吊機吊起的鋼桁樑上,工人正在施工
為了防止桁梁順序錯亂,在固定順序的鋼桁樑上註明了「平潭側」表示方位

「合龍口姿態的調整極其關鍵。」皮軍雲說。為了解決這一難題,項目部邀請相關專家進行合龍方案專項研究,最終決定採用「平潭側」架樑吊機吊裝合龍段鋼樑,先將合龍段與「平潭側」鋼桁梁對位,最後通過調整單側合龍口與「福州側」鋼樑匹配連接。
從工廠出來後,合龍段從海上搭船而來,一周左右的時間就抵達平潭。最後的倒計時開始。
鋼樑設計距離海平面平均約80米,合龍段從海平面吊起到達指定位置大約需要40分鐘。為了讓合龍段能夠順利被吊起,「平潭側」鋼樑的活動支座被向裡推了10厘米。「這是為了方便『平潭側』架樑吊機吊起合龍段。」項目監理單位西安鐵一院分站長張銀銓說。
合龍段吊起後,先與「平潭側」鋼樑接口連接,打滿50%沖釘,然後再通過系列調整使另一側合龍口的三向位移、傾角相匹配。合龍點通過弦桿腹板上設長圓孔和圓孔連接來實現。長圓孔和圓孔均配錐形銷栓,合龍按照下弦桿、上弦桿、副桁、斜桿的順序進行。

連接鋼樑使用的螺絲

「先用沖釘固定拼接板的位置,可以確保高強度螺栓能夠精準對位。」張銀銓說。
當天13時30分,工人們在鐵路橋橋面上做最後的調整,對拉導鏈葫,再度精調中線,當精準對位時,工人們就爬下橋面,打入下弦圓孔鋼銷進行固定。整個合龍工作嚴謹有序。
「這次的方案圓滿解決了鋼桁梁合龍的匹配問題,也為今後同類橋樑施工提供了寶貴的經驗和借鑒。」皮軍雲說。

鋼桁梁緩緩接近橋樑

創新點多多
平潭海峽公鐵兩用大橋首座航道橋成功實現合龍是大陸第一次採用整節段鋼樑合龍技術,也是大陸在跨海大橋中整節段鋼樑架設合龍技術的新突破。但是,其實大小練水道橋的創新點遠不止這一個。下面,就讓我們一起看看,平潭海峽公鐵兩用大橋首座合龍的航道橋在施工技術上有哪些重大突破。

經過不斷精確定位的過程,架橋機將鋼桁梁吊至橋上

1.鋼樑整節段全焊製造
在大小練水道橋上使用的鋼樑是工廠化整節段全焊製造,即使是合龍段也是如此。「這樣既保證了質量,也成倍節約高強度螺栓。」王東輝說。

2.單台吊重大陸最大
2018年8月,平潭海峽公鐵兩用大橋S03號主塔墩主跨側1100噸架樑機吊裝成功,這是大橋投用的首台1100噸架樑機,為大小練水道橋鋼樑架設奠定了堅實的基礎。而在合龍當天,採用的也正是1100噸架樑吊機懸臂架設。「這是目前大陸單台吊重量最大的吊機。」王東輝說。

3.吊高吊重創大陸之最
平潭海峽公鐵兩用大橋採用的是大陸起吊能力達為3600噸、起升高度為130米的「大橋海鷗」號起重船,吊高吊重能力是大陸同類型起重船之最。

4.整節段合龍
與過去桿件、桁片拼接相比,整節段合龍需要具備同時跟兩側對接鋼樑上弦、下弦、副桁、斜桿8個點的線形匹配條件。「以前只需要對單個桿件,但是現在要同時控制調整兩側的8個合龍點,而且要同時要對到位。這個難度和以前相比是不可同日而語的。」王東輝說。

5.單跨起吊重量大陸最大
大小練島水道橋邊跨和輔助跨大節段鋼桁梁均採用工廠整體製造總拼、現場海上浮吊整孔架設。今年1月,平潭海峽公鐵兩用大橋首跨3400噸級S02-S03跨斜拉橋鋼桁梁成功架設。架設的大小練島水道橋S02-S03跨鋼桁梁長96.25米,寬36.8米,相當於8個籃球場;高15.35米,相當於5層樓高;設計重量達3150噸,加上吊具起吊重量達3375噸,相當於60個標準火車車皮的重量。「這是大陸單跨起吊重量最大的鋼桁梁。」王東輝說。

6.採用氟碳防腐面漆
大小練水道橋鋼樑塗裝體系採用超耐候防腐塗裝氟碳面漆,為大陸第一次在海洋環境採用。

項目大事記

2013年11月1日,平潭海峽公鐵兩用大橋開建。
2014年6月21日,海中第一根鑽孔樁——35-5號樁正式開鑽,平潭海峽公鐵兩用大橋進入深海施工階段。
2015年5月20日,平潭海峽公鐵兩用大橋首根4.0米超大直徑鑽孔樁N01-8號樁順利灌注。
2016年10月25日,鼓嶼門水道橋Z03號主塔墩最後一根鑽孔樁灌注完成。
2017年10月4日,平潭海峽公鐵兩用大橋首個公路懸掛梁完成合龍。
2017年12月26日,平潭海峽公鐵兩用大橋中的平潭主島至大練島段鐵路節段梁架設全部完成。節段梁的施工是平潭海峽公鐵兩用大橋的重要控制性工程,關係到橋樑建設的全局。
2018年1月1日,大小練島水道橋最後一個鋼吊箱圍堰封底完成,平潭海峽公鐵兩用大橋大小練島水道橋全面轉入上部結構施工。
2018年6月20日,平潭海峽公鐵兩用大橋全橋所有主塔已全部封頂。
2018年8月15日,大練島特大橋的公路梁右幅D9-D12高墩支架連續梁完成澆築,標誌著大練島特大橋公路梁右幅實現貫通。這也是平潭海峽公鐵兩用大橋超高支架公路連續梁在建橋禁區的新突破。
2018年10月3日,平潭海峽公鐵兩用大橋大練至蘇澳段完成主線橋鐵路梁澆築作業,實現全線合龍。
2018年12月28日,平潭海峽公鐵兩用大橋首座航道橋大小練島水道橋鋼桁梁順利合龍。

項目名片
平潭海峽公鐵兩用大橋是新建福州至平潭鐵路、長樂至平潭高速公路的關鍵性控制工程,是合福鐵路的延伸、京福通道的重要組成部分,是連接長樂副中心城市和平潭綜合實驗區的快速通道。平潭海峽公鐵兩用大橋是世界上最長的、第一座真正意義上的公鐵兩用跨海大橋。大橋全長16.34公里,公鐵合建部分採用雙層橋面,下層為雙線鐵路,設計時速200公里;上層為六車道高速公路,設計時速100公里。大橋是大陸目前施工難度最大的橋樑,建設條件遠比杭州灣跨海大橋、港珠澳大橋等惡劣。大橋預計將於2019年年底通車。
(記者 周寒冰 楊 華/文 念望舒/攝)

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