6月30日，全球首個(gè)集“橋、島、隧、水下互通”于一體的超級(jí)跨海集群工程——深中通道建成通車，首周逾72萬(wàn)車次穿梭其間，構(gòu)建起粵港澳大灣區(qū)的重要交通脊梁。深中大橋作為這座超級(jí)工程最吸睛的部分之一，創(chuàng)下了5項(xiàng)世界之最：世界最大跨徑全離岸海中鋼箱梁懸索橋——主跨1666米；世界最高通航凈空高度——76.5米；世界最大海中錨碇——單個(gè)總重100萬(wàn)噸；世界橋梁最高顫振臨界風(fēng)速——每秒88米；世界最大體量鋼橋面熱拌環(huán)氧瀝青鋪裝——37.88萬(wàn)平方米。每項(xiàng)世界之最，都凝聚著中交建設(shè)者的汗水與智慧。
打造5000平方米“海上小鎮(zhèn)”
公司參建的深中大橋是深中通道關(guān)鍵控制性工程之一，全長(zhǎng)2826米，與西人工島相接。大橋建設(shè)期間，深中大橋距離中山側(cè)項(xiàng)目營(yíng)地的水路約15公里，從中山市馬鞍島乘交通船至深中大橋施工現(xiàn)場(chǎng)，要橫穿珠江口燈籠水道、龍穴南水道和伶仃航道，單程至少1個(gè)小時(shí)航程，人員、設(shè)備、物資組織及現(xiàn)場(chǎng)管理難度大，安全風(fēng)險(xiǎn)高。
“項(xiàng)目為全離岸海中施工。茫茫大海上，我們?cè)谑裁吹胤介_工，施工團(tuán)隊(duì)如何‘進(jìn)場(chǎng)’？”時(shí)任二航局深中通道項(xiàng)目常務(wù)副總工程師曾煒為此絞盡腦汁。要想在海中架起橋梁，首先要在海上建立穩(wěn)定的施工作業(yè)面。經(jīng)過夜以繼日的演算論證，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)最終提出以大橋東錨碇為中心，設(shè)置海上平臺(tái)的方案，解決人員海陸折返的難題。
最初還沒搭建平臺(tái)時(shí)，項(xiàng)目管理人員每天乘船來往于海中和岸上，很多時(shí)候就和工友們吃住在船上。“第一次在船上過夜記憶猶新，海上浪大船搖，發(fā)電機(jī)、打樁船機(jī)械轟鳴，讓人難以入睡。”項(xiàng)目工程部部長(zhǎng)李思吟回憶道。
歷時(shí)三個(gè)月奮戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)終于打造出5000平米的海上生活平臺(tái)。他們?cè)诤Ｖ写蛳?00多根單根直徑80厘米的鋼管樁作為基礎(chǔ)，焊接鋼斜撐、鋪上貝雷梁和面板，并將130個(gè)集裝箱整齊排列在平臺(tái)上。工人們戲稱這些集裝箱房為“海景房”。“這座平臺(tái)能同時(shí)容納600人生活，完全滿足施工高峰期的需求。”提及施工盛況，曾煒自豪地說。
這座臨時(shí)搭建的海上平臺(tái)，不僅是建設(shè)者們的生活空間，更是海上施工的重要銜接點(diǎn)，通過生活平臺(tái)項(xiàng)目部還延伸搭建出海上攪拌站、通向主塔的臨時(shí)棧橋等設(shè)施。大部分登上這座海上平臺(tái)的人，都做好了長(zhǎng)期奮斗的準(zhǔn)備。“最長(zhǎng)的一次，3個(gè)月都沒離開過這個(gè)平臺(tái)，日夜與海風(fēng)海浪相伴。”曾煒清楚地記得最后一次離開平臺(tái)的時(shí)間——2023年4月28日。那天，大橋合龍，他堅(jiān)守到了最后。
將百萬(wàn)噸“秤砣”穩(wěn)穩(wěn)沉入海底
深中大橋主跨1666米，是世界最大跨徑全離岸海中鋼箱梁懸索橋。大橋東西兩側(cè)有兩塊各重100萬(wàn)噸的錨碇，猶如巨大的“秤砣”，穩(wěn)穩(wěn)地沉入海底，是大跨徑懸索橋的重要受力結(jié)構(gòu)。“它們依靠體重‘拽’住大橋主纜，承受橋梁和車輛的重量。”二航局深中通道項(xiàng)目副經(jīng)理廖文龍解釋道。
施工處海底的流塑狀淤泥深厚，船行波易對(duì)鋼平臺(tái)造成巨大沖擊，讓錨碇穩(wěn)穩(wěn)地沉入海底并非易事。若采取海中大開挖作業(yè)，勢(shì)必對(duì)海洋生態(tài)造成不利影響；搭設(shè)鋼平臺(tái)施工作業(yè)，又可能會(huì)讓錨碇的可靠性得不到保障……經(jīng)過反復(fù)計(jì)算論證，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)提出了“圍堰筑島+地連墻”的方案：在海上施沉鋼管樁形成圍堰，然后在圍堰內(nèi)吹填中粗砂擠出海水，形成干施工環(huán)境。
“然而，在海床的淤泥上直接施沉鋼管樁，就像在豆腐腦上插筷子，精度和穩(wěn)定性都難以控制。”廖文龍說。經(jīng)過多次討論，項(xiàng)目部決定先排出海底淤泥中的水，固結(jié)淤泥層改變地質(zhì)條件，再進(jìn)行圍堰施工。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在圍堰中心點(diǎn)200米直徑范圍內(nèi)，對(duì)海床面2米以下深度的地層進(jìn)行開挖清理作業(yè)，并拋填砂石墊層。緊接著，插板船連續(xù)半個(gè)月在圍堰內(nèi)作業(yè)，插打下6萬(wàn)個(gè)塑料排水板。這些每個(gè)高達(dá)25米的排水板深入到海底淤泥中，與砂石墊層形成完整的排水通道。在砂石墊層加載作用下，淤泥中的海水通過排水板向外排送。
隨著海水排出，海底“豆腐腦”質(zhì)淤泥地層終于變成堅(jiān)固的地基，為鋼管樁施沉提供了有利的作業(yè)環(huán)境。“解決了關(guān)鍵難題，后續(xù)連墻成槽、錨碇填芯澆筑等施工勢(shì)如破竹。”廖文龍自豪地說。2018年11月29日，圍堰鋼管樁成功合龍，項(xiàng)目部在圍堰內(nèi)開始吹填砂并展開場(chǎng)地硬化，迅速形成海上陸地。后續(xù)錨碇地連墻等一系列構(gòu)筑物就有了陸地般的施工條件。2021年12月，深中大橋兩個(gè)錨碇完工，至此巨型“秤砣”穩(wěn)穩(wěn)地沉在海床之上。
“豎向移動(dòng)工廠”革新橋塔工藝
廣州南沙港是世界上最繁忙的港口之一。深中大橋橋塔建在主航道上，為不影響港口通航，按照設(shè)計(jì)要求，深中大橋要建設(shè)270米高的超高主塔，其中，通航凈空高度達(dá)76.5米。
面對(duì)高溫高鹽高腐蝕性和高空作業(yè)環(huán)境、臺(tái)風(fēng)頻發(fā)、鋼筋用量大等諸多難題，國(guó)內(nèi)常見的傳統(tǒng)工藝如液壓爬模施工已明顯不適用，其在爬升速度及混凝土養(yǎng)護(hù)等方面難以達(dá)到要求。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)從自動(dòng)造樓機(jī)上找到靈感，經(jīng)過實(shí)地考察，最終提出使用一體化智能筑塔機(jī)的建設(shè)方案。“我們要將高空現(xiàn)場(chǎng)打造為‘豎向移動(dòng)工廠’，研發(fā)一種集鋼筋部品安裝、混凝土布料、振搗、養(yǎng)護(hù)、智能監(jiān)控等于一體的可移動(dòng)設(shè)備。”二航局深中通道項(xiàng)目總工程師肖文福說。
項(xiàng)目部聯(lián)合二航局技術(shù)團(tuán)隊(duì)展開筑塔機(jī)的研發(fā)設(shè)計(jì)工作。20多名技術(shù)人員通宵達(dá)旦工作了兩個(gè)多月，形成了一份3000多頁(yè)圖紙的初步方案。隨后，技術(shù)人員對(duì)一體化智能筑塔機(jī)的各項(xiàng)功能、部件不斷優(yōu)化調(diào)試，設(shè)計(jì)方案也經(jīng)歷一次次改動(dòng)。
塔柱斷面為八邊形截面，隨著高度爬升逐漸變小、傾斜。“最大難點(diǎn)在于筑塔機(jī)要適應(yīng)斷面變化，試驗(yàn)階段我們發(fā)現(xiàn)大約在79米高度位置塔柱出現(xiàn)一段約170度的折線，如果持續(xù)爬升，筑塔機(jī)就會(huì)因無法適應(yīng)而被卡住。”二航局筑塔機(jī)研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李拔周說。為此，研發(fā)人員對(duì)爬升結(jié)構(gòu)和模板系統(tǒng)進(jìn)行多次調(diào)整，新增可調(diào)裝置和模板懸掛系統(tǒng)，針對(duì)塔柱不同高度位置的線型可以靈活調(diào)整。
無數(shù)次推倒重來，數(shù)不清的研討，圖紙堆成小山……前后歷經(jīng)半年，全國(guó)首臺(tái)一體化智能筑塔機(jī)順利投入使用。
一體化智能筑塔機(jī)采用架體結(jié)構(gòu)，高25.2米，沿著架體高度分別設(shè)有作業(yè)、養(yǎng)護(hù)、修復(fù)平臺(tái)，抗風(fēng)穩(wěn)定性顯著優(yōu)于傳統(tǒng)液壓爬模系統(tǒng)。每臺(tái)造塔機(jī)頂層設(shè)置了兩臺(tái)自動(dòng)化布料機(jī)，混凝土通過泵管輸送到塔頂后，可通過布料機(jī)實(shí)現(xiàn)混凝土連續(xù)、快速澆筑，確保了超高空混凝土澆筑的質(zhì)量。其搭載的智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，采用蒸汽養(yǎng)生等措施，能使橋塔現(xiàn)場(chǎng)混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到廠內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)護(hù)水平。
“這個(gè)筑塔機(jī)不但保證了高空施工人員的安全，而且布料、振搗、養(yǎng)護(hù)都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，還配備衛(wèi)生間、休息區(qū)和遮風(fēng)擋雨的伸縮平臺(tái)，非常貼心！”在一線工作了近30年的工人謝芝安說。
有了這項(xiàng)“神器”，深中大橋塔柱施工速度最快可達(dá)每天1.2米，減少高空操作人員近60%，為橋梁超高索塔的建造帶來革命性的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
“風(fēng)中穿線”控制精度5毫米內(nèi)
站在岸邊遙望，深中大橋的兩根主纜從東錨碇拋出，越過東主塔塔頂，跨過1666米寬闊水域和西主塔，最終與西錨碇連接，將大橋穩(wěn)穩(wěn)地固定在海面上。
時(shí)任二航局深中通道項(xiàng)目副經(jīng)理的張平喜歡拍照，手機(jī)相冊(cè)里存滿大橋建設(shè)過程照片，他對(duì)大橋各項(xiàng)數(shù)據(jù)早已爛熟于心：?jiǎn)胃骼|重1.7萬(wàn)噸，由199根索股組成，每根索股又由127絲直徑6毫米的鍍鋅鋁鋼絲組成，所有鋼絲總長(zhǎng)度之和能繞地球4圈，每根主纜纜力超10萬(wàn)噸，能同時(shí)承受2艘“遼寧號(hào)”航母的重量。
然而，要將每根1.7萬(wàn)噸的主纜搬至270米高空并非易事，它對(duì)牽引、入鞍和張拉設(shè)備提出更高要求，更加大了索股層距、線形控制的難度。
“第一根索股架設(shè)完成后，后續(xù)索股都要以它為基準(zhǔn)牽引調(diào)位。199根索股最終要緊緊抱成團(tuán)，形成直徑約1米的主纜。”張平說。架設(shè)主纜時(shí)正值珠江汛期及臺(tái)風(fēng)多發(fā)頻發(fā)期，海上大風(fēng)讓索股搖晃得無法精確測(cè)量，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過“V”型保持器和自主研發(fā)的索股抑振裝置降低了風(fēng)的影響，有效保證了索股調(diào)索精度。
此外，晝夜溫差也給施工帶來困擾。白天架完的索股，到了夜里因降溫出現(xiàn)不同程度的變形，索股上下交錯(cuò)，影響效率和精度。此時(shí)，智能技術(shù)大顯身手。項(xiàng)目部采用超長(zhǎng)索股無人跟隨架設(shè)技術(shù)，對(duì)索股進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，施工關(guān)鍵數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，顯著提升大跨徑懸索橋主纜架設(shè)自動(dòng)化、信息化水平。
“經(jīng)過對(duì)每根鋼絲的位置和氣溫反復(fù)測(cè)量，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)掌握了主纜鋼絲變化規(guī)律，將架設(shè)精度控制在5毫米內(nèi)。”張平說。（陳之瑋 王鑫洲 杜才良）