在伶仃洋上打造斜拉橋新名片

文/戴文富 曹陽

伶仃洋上，長(zhǎng)虹臥波。正在緊張施工的深中通道猶如一條白色絲帶，連接深圳市、中山市和江門市，串聯(lián)起前海、南沙、翠亨、橫琴四大新區(qū)。建成后，將與港珠澳大橋隔水相望，成為世界橋梁史上又一座超級(jí)工程。

“報(bào)告總指揮，HL段鋼箱梁實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接，對(duì)接誤差小于10毫米，符合設(shè)計(jì)和監(jiān)控要求！”2022年6月28日，在歷經(jīng)了3個(gè)小時(shí)的吊裝作業(yè)后，深中通道主體工程施工S06合同段中山大橋順利實(shí)現(xiàn)合龍，現(xiàn)場(chǎng)響起熱烈的掌聲。此次吊裝的鋼箱梁長(zhǎng)10米、寬46米、高4米，重約233噸。至此，中山大橋主橋69片鋼箱梁全部吊裝到位，實(shí)現(xiàn)主橋全面貫通。

中交二公局（以下簡(jiǎn)稱“二公局”）負(fù)責(zé)建設(shè)的S06合同段包含5344米的淺灘區(qū)非通航孔橋下構(gòu)、長(zhǎng)1170米的中山大橋主橋、東西兩側(cè)共長(zhǎng)990米的中山大橋引橋下構(gòu)和萬傾沙互通。作為全線戰(zhàn)線最長(zhǎng)、體量最大的標(biāo)段，共有822根大直徑海上樁基、141個(gè)深基坑圍堰、137根高墩墩柱、124個(gè)大體積混凝土蓋梁、2個(gè)高度為213.5米的主塔塔柱，混凝土用量超過60萬立方米，鋼材用量超過60萬噸——施工難度不言而喻。建設(shè)團(tuán)隊(duì)在繼承和發(fā)揚(yáng)港珠澳大橋海上橋梁施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行科技攻關(guān)、技術(shù)創(chuàng)新、工藝優(yōu)化、資源整合等，多管齊下，全面提升了大橋工程施工質(zhì)量。

建設(shè)中的中山大橋（攝影/曹陽)

克難攻堅(jiān)，深海水域“六箭齊發(fā)”

時(shí)間回到2018年10月。項(xiàng)目所處的地理位置是一大片淺灘區(qū)，目光所及皆是泥濘的灘涂和一望無際的大海。海潮退去，海灘上留下大片的流塑狀淤泥，這令項(xiàng)目經(jīng)理毛奎皺緊了眉頭。大型設(shè)備無法進(jìn)入淺灘區(qū)進(jìn)行護(hù)筒施工，如果采用常規(guī)的導(dǎo)向架定位進(jìn)行護(hù)筒打設(shè)，不但進(jìn)度慢，設(shè)備使用成本也高，“這800多根深水樁基怕是要耽誤很多工期?！?/p>

“鋼護(hù)筒打設(shè)的精度直接決定了樁基的施工質(zhì)量，防止塌孔、保證垂直度和混凝土的澆筑質(zhì)量才是施工的關(guān)鍵?！痹谏钊胙芯宽?xiàng)目地質(zhì)情況及設(shè)計(jì)方案后，毛奎表示，“我們一定要拿出一套更加適合于項(xiàng)目地質(zhì)情況、更加高效的施工方案，只有這樣才能打消各方疑慮，獲得行業(yè)認(rèn)可打造樣板工程?！庇谑?，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)圍繞海上鉆機(jī)選型和鋼護(hù)筒施工方案反復(fù)開會(huì)研討，大家圍繞成本、工效、品質(zhì)等關(guān)鍵性問題展開頭腦風(fēng)暴，項(xiàng)目技術(shù)成員各抒己見。

項(xiàng)目副經(jīng)理李立坤從石首長(zhǎng)江大橋“三框式導(dǎo)向架”獲得了靈感，提出結(jié)合三框式導(dǎo)向架的定位原理，利用浮吊進(jìn)行六框式整體打設(shè)的設(shè)想，掀起討論熱潮。很快，技術(shù)團(tuán)隊(duì)形成將兩排三框式導(dǎo)向架進(jìn)行橫向串聯(lián)，再通過上下兩排微調(diào)千斤頂進(jìn)行樁基位置精調(diào)，實(shí)現(xiàn)了鋼護(hù)筒精準(zhǔn)打設(shè)的初步方案。再結(jié)合嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)受力計(jì)算、穩(wěn)定性分析和建模制作，一套適合于中山大橋的“浮吊+整體式導(dǎo)向架”施工方案逐漸成型，并順利通過專家評(píng)審。

方案確定后，鉆機(jī)的選型直接決定著方案的順利實(shí)施。毛奎說，“參照以往的水上施工經(jīng)驗(yàn)，一般采用回旋鉆機(jī)施工。但是項(xiàng)目樁基總量超過800根，采用回旋鉆機(jī)對(duì)鉆孔平臺(tái)等周轉(zhuǎn)材料的投入要求很高，相關(guān)質(zhì)量難以保證?！睅捉?jīng)思索，毛奎想到在嘉魚長(zhǎng)江大橋的樁基施工中使用的大噸位旋挖鉆施工工藝?！敖?jīng)過測(cè)算，采用2臺(tái)回旋鉆和1臺(tái)旋挖鉆施工，成本投入差不多，但使用旋挖鉆更加綠色環(huán)保?！泵_心地說道。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首先在樁位區(qū)域打入4根鋼管樁，用于支撐重達(dá)34噸的導(dǎo)向架，2臺(tái)全站儀測(cè)量完成導(dǎo)向架整體定位后，浮吊將鋼護(hù)筒吊起，從定位架上預(yù)留的孔中插入，再經(jīng)全站儀測(cè)量精調(diào)定位后，沉樁錘開始打設(shè)。6根鋼護(hù)筒在經(jīng)過導(dǎo)向架定位后，猶如6枝“利箭”直插海底，兩天便完成一個(gè)墩位的護(hù)筒打設(shè)，比使用傳統(tǒng)工藝節(jié)省了不少時(shí)間；同時(shí)，項(xiàng)目進(jìn)一步提高了導(dǎo)向架和護(hù)筒定位精度，將水平定位誤差控制在2厘米以內(nèi)，垂直度誤差控制在1/330以內(nèi)，遠(yuǎn)超規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)；此外，通過改進(jìn)鉆孔流程，實(shí)現(xiàn)了1.5米至3米的鉆孔施工，極大提高工效的同時(shí)，項(xiàng)目I類樁合格率和保護(hù)層合格率遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)，并獲得主線樁基施工質(zhì)量專項(xiàng)檢查評(píng)比的一等獎(jiǎng)。

創(chuàng)新領(lǐng)航，蓋梁施工“巧思破局”

深中通道全長(zhǎng)24公里，其中橋梁工程長(zhǎng)17公里。二公局承建的標(biāo)段全長(zhǎng)達(dá)7504米，近乎占到全線橋梁長(zhǎng)度的二分之一，下部結(jié)構(gòu)和互通區(qū)施工長(zhǎng)度超過6000米，其中墩柱和蓋梁施工占據(jù)了整個(gè)標(biāo)段近一半的體量。“項(xiàng)目海上墩柱數(shù)量多，用傳統(tǒng)工藝一步步綁扎澆筑，時(shí)間長(zhǎng)、投入大；在100多個(gè)大懸臂蓋梁施工期間，萬一遇到海上風(fēng)浪，安全風(fēng)險(xiǎn)可想而知?！比绾伪ＷC非通航段墩柱和蓋梁施工的質(zhì)量和進(jìn)度，成為項(xiàng)目常務(wù)經(jīng)理聶軍苦苦思索的事情。

聶軍日夜推演著工藝管控全流程。為了盡快找到解決方案，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)多次召開工藝研討會(huì)。李立坤提出優(yōu)化整體式鋼筋部榀工藝的施工方法，將墩身和蓋梁鋼筋在胎架上制作完成再整體吊裝的方案，得到項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的認(rèn)可。“這樣既能提升施工速度，又能確保施工質(zhì)量，還能夠避免海上高墩綁扎鋼筋所帶來的風(fēng)險(xiǎn)，真的是一舉三得?！甭欆娬f道。

通過詳細(xì)測(cè)量和計(jì)算，項(xiàng)目在胎架的設(shè)計(jì)階段，按照墩身底部最大直徑進(jìn)行設(shè)計(jì)，不同節(jié)段根據(jù)墩身截面坡度放樣，通過胎架兩側(cè)的限位平臺(tái)進(jìn)行調(diào)節(jié)定位，使墩身通過部榀工藝成功實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)安裝。

但在準(zhǔn)備蓋梁鋼筋吊裝時(shí)，新問題又出現(xiàn)了。聶軍說，“混凝土的受壓性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于受拉性能，傳統(tǒng)的三角托架體系不可避免地會(huì)產(chǎn)生拉力并傳導(dǎo)到混凝土構(gòu)件上，受22米的大懸臂支架自重影響，傳統(tǒng)意義上的三角形蓋梁支架不足以支撐重達(dá)110噸的蓋梁鋼筋骨架。”吊裝作業(yè)暫時(shí)擱置。

站在蓋梁鋼筋生產(chǎn)線旁，李立坤苦苦思索著對(duì)策。重新設(shè)計(jì)一種單純受壓的支架體系，用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的三角形支架體系。很快，新型的蓋梁支架搭設(shè)形式在他的腦海中呈現(xiàn)出來。

當(dāng)夜，工程部燈火通明，時(shí)鐘滴答作響，順著李立坤的思路，技術(shù)員們熱火朝天地討論著?！拔以诠沤ㄖ苛荷弦娺^一種‘斗拱’的結(jié)構(gòu)，通過層層傳力的形式，能夠?qū)⒄麄€(gè)房頂?shù)闹亓總鬟f到立柱中?！泵贿呎f，一邊向大家展示“斗拱”圖片?！拔覀兊纳w梁支架也可以引用‘斗拱’的設(shè)計(jì)思路，將上部鋼筋和混凝土的重量通過層層傳力的方式傳到承臺(tái)上?！?/p>

2022年7月30日拍攝的建設(shè)中的中山大橋（攝影/黃國保）

2022年7月29日，建設(shè)者在中山大橋進(jìn)行焊接作業(yè)（攝影/新華社閆然）

“可以利用雙層的型鋼桁架，再通過四根鋼墩進(jìn)行傳力，這樣的受力形式更加簡(jiǎn)潔，既能夠滿足承載力要求，也不受操作人員主觀意識(shí)影響。”項(xiàng)目副經(jīng)理蘇尕軍順著思路也積極回應(yīng)道。

一夜未眠，第二天天剛亮，新型蓋梁支架的制作安裝便開始了。在現(xiàn)場(chǎng)工人期待的目光中，使用“斗拱結(jié)構(gòu)支架”的大懸臂蓋梁進(jìn)行鋼筋吊裝后穩(wěn)穩(wěn)地立在墩柱之上，與傳統(tǒng)支架相比，“斗拱結(jié)構(gòu)支架”不僅承載力和穩(wěn)定性大大提高，還能實(shí)現(xiàn)快速化組裝，而且不會(huì)對(duì)墩身造成任何傷害?！罢怯昧诉@樣的方法，我們?cè)诤Ｉ隙丈砗统信_(tái)交工率完成95%，交工合格率達(dá)到98%，達(dá)到全線第一?！泵院赖卣f。

匠心獨(dú)具，伶仃洋上精準(zhǔn)對(duì)接

中山大橋主橋標(biāo)準(zhǔn)梁段長(zhǎng)18米，寬約46米，重達(dá)428噸，與一般超寬鋼箱梁不同的是，中山大橋的鋼箱梁安裝施工具有節(jié)段自重大、梁段橫向?qū)挾却?、梁段剛度較小、橋面吊機(jī)前支點(diǎn)反力大等特點(diǎn)，因此對(duì)梁段橫向高差的控制也提出了更高的要求。在主橋施工過程中，橋面受到吊機(jī)和吊裝的鋼箱梁自重影響，會(huì)將原本的橋面高度壓低，再加上被吊的箱梁柔性較大，吊起的部分向上隆起，“這好像一個(gè)剛剛蒸熟的灌湯包?！笔┕と藛T說。

這“一凸一凹”導(dǎo)致箱梁對(duì)接過程中高差達(dá)到7厘米，無法實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接。施工團(tuán)隊(duì)想了很多辦法，經(jīng)過比較，最終決定采用以“C形焊縫+部分索力張拉”的形式，一次性解決高差問題。

“但是這樣我們還是不放心。在焊接C型焊縫后，我們又在橋梁兩側(cè)加裝了兩根長(zhǎng)1.5米，高1米的一字型型鋼，保證了松鉤后的絕對(duì)安全。此時(shí)通過對(duì)斜拉索索力的微調(diào)便能夠?qū)崿F(xiàn)將對(duì)接誤差控制在毫米級(jí)以內(nèi)。”聶軍說道。

通過“C形焊縫+部分索力張拉”的方式，有效實(shí)現(xiàn)了橋面吊機(jī)卸載，梁段間橫向高差最大值自7厘米也降低至3厘米，后續(xù)通過馬板馬固可完成全斷面高差調(diào)整，滿足了全斷面焊接施工要求。

無論是裝配化的施工理念，還是各類“四新”技術(shù)的探索應(yīng)用，不難發(fā)現(xiàn)，中山大橋建設(shè)者們一直在不斷摸索更加優(yōu)質(zhì)高效的建設(shè)模式。以工程質(zhì)量安全耐久為核心，強(qiáng)化“全壽命周期”設(shè)計(jì)，建世界一流可持續(xù)跨海通道，創(chuàng)珠江口百年門戶工程，這是項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在大橋建設(shè)之初就確定的口號(hào)?，F(xiàn)如今，這不僅僅是一句口號(hào)，更是大橋建設(shè)者們匠心獨(dú)具的真實(shí)告白。

“從港珠澳大橋青州航道橋到深中通道中山大橋的成功，為我們指明了海上橋梁建設(shè)的方向，筑夢(mèng)蔚藍(lán)，未來可期，這里是我們匠心筑夢(mèng)新的開始?！敝鳂蚝淆堉?，毛奎感慨地說。