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世界第一座公鐵兩用跨海大橋

生活 更新时间:2024-12-16 20:34:52

這裡的驚濤駭浪,與百慕大、好望角齊名,是世界三大風暴海域之一,6級大風天一年中超過300天;

這裡無風也起浪,水流速度相當于長江中下遊洪峰,潮差最高超過7米;

這裡小島棋布、地質複雜,堅硬如鐵的光闆岩石是打樁建墩者的噩夢;

……

這裡,是被稱作“建橋禁區”的世界著名風口——平潭海峽,風大、浪高、流急、岩硬。

世界第一座公鐵兩用跨海大橋(閩人智慧風口造橋)1

圖源:中國平潭

但自2013年起,七年之後,一座世界上最長的跨海公鐵兩用大橋卻在此拔地而起。

——它,就是平潭海峽公鐵大橋。

世界第一座公鐵兩用跨海大橋(閩人智慧風口造橋)2

念望舒 攝

狂風巨浪之下練就“絕技”

平潭海峽公鐵兩用大橋,是福州至平潭鐵路和長樂至平潭高速公路,采用合建方式,共同跨越海壇海峽北口的公鐵兩用橋梁,是世界最長、也是我國第一座公鐵兩用跨海大橋。

平潭海峽公鐵兩用大橋全長16.34公裡,全橋鋼結構用量124萬噸,混凝土用量294萬方,其用鋼量和混凝土總方量均是迄今為止國内外橋梁之最。

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圖源:CCTV

橋址所處台灣海峽海域環境複雜,建設條件惡劣,施工難度極大,大橋被橋梁界公認是世界上建設難度最大的橋梁,堪稱“超級橋梁工程”。

平潭海峽“盛産”大風。

這裡的風,能有多大?毫不誇張地說,大到台風需要到這裡深造,大到比起在平潭堆一個10cm的沙雕,西西弗斯更願意回到山上去推石頭。

世界第一座公鐵兩用跨海大橋(閩人智慧風口造橋)4

圖源:CCTV

在這樣的風力條件下造橋,難度不言而喻。

風高浪湧,平潭海峽海域的波浪力是長江等内河的10倍以上,全年6級以上大風天超過300天,而根據規範要求,大于6級風現場起重吊裝是不能作業的。

有時浪高5米,剛打好的鋼管樁,第二天早上再看時,都被沖歪了。

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巨浪沖擊航道橋主墩圍堰。圖源:中鐵大橋局

又因為平潭是海島,所有的材料都要通過海運,風一大船就停了,對物流組織影響非常大。

2015年8月,台風“蘇迪羅”攜帶15級大風呼嘯而來,剛剛鑽好的鑽孔成孔後受大浪沖擊而塌孔,最後隻能花幾個月時間處理掉落的鋼護筒、海底注漿加固地層重新鑽孔。

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鋼桁梁定位完成後,工人在連接闆上釘入沖釘,固定桁梁。念望舒 攝

面對“建橋禁區”的種種考驗,唯有創新才能突破。監測風浪潮的技術創新,便是大橋建設者們發展出的“絕技”。

為了摸清橋址附近風浪的“脾氣”,承建方中國鐵建大橋局專門建立了一個“複雜海洋環境的風浪檢測技術研究”課題,并開發了一套預報監測平台。

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中鐵大橋科學研究院自主開發的數據采集分析系統 圖源:中鐵大橋科學研究院有限公司微信公衆号

在全橋布置了47台風速儀、3台波浪儀,監測數據傳回到武漢橋科院的數據處理中心進行分析,結合平潭海域海浪天氣的公共預報進行神經關聯。

這一系統實現了橋址3到7天内的風力和海浪預報,可精确到具體橋墩,成為幫助項目施工借東風的“諸葛孔明”。

經過前期的摸索,施工人員對風大、浪高、水急的施工條件限制有了辦法:

一方面減少現場作業,盡可能預制構件;

另一方面,創新風屏障技術,增加可作業時間;

同時,研發新裝備,提升打樁、吊裝等現場施工水平。

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穿着救生衣的工人在鋁鋼闆組成的樁孔平台上施工 念望舒 攝

為解決整體鋼桁梁重心順橋向不對稱、海上吊裝受風浪影響擺動大等難題,“大橋海鷗号”應運而生。

“大橋海鷗号”是中鐵大橋局打造的自航雙臂架變幅式起重船,是國内起重量最大、起升高度最高的雙臂架起重船,最大吊重3600噸、主鈎最大吊高110米。

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2018年5月16日,“大橋海鷗号”架梁成功,标志着大小練島水道橋首最後一個大節段鋼桁梁完成了架設。念望舒 攝

2018年1月22日,該船成功将吊重3400噸的鋼桁梁架設到大橋墩頂,刷新了世界橋梁整孔鋼桁梁架設的最重紀錄,填補了我國斜拉橋大節段鋼桁梁整孔吊裝架設的技術空白,實現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。

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2018年12月28日,大橋首座通航孔橋大小練島水道橋鋼桁梁順利合龍。念望舒 攝

世界直徑最大的“定海神針”

平潭海峽的海底地質條件複雜,要建造大橋,穿越的島嶼兩側海床,幾乎全是裸露的堅硬花崗岩。

2015年,大橋開始打樁,水面看鋼管樁在一點點往下走,卻一直無法站穩。

由于海底岩石太硬,鋼管樁底部都被擠壓得往回卷,一層一層堆在底部,根本就沒打到岩石裡。

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施工環境地質條件複雜 圖源:平潭融媒體

坡面長達1.5公裡的連續傾斜裸岩,13個橋墩全要放到上面。常規來說,一座跨海跨江大橋,這種條件的橋墩隻有一兩個。

在風大浪急的海面施工先要站穩,為此中國鐵建大橋局研發出國内首創“深水裸岩區埋植式海上平台”。

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埋植式鋼混組合平台施工技術 圖源:中國平潭

打造這種平台先要借助海底掃描技術摸清鋼管樁所在位置的海底情況,工人将若幹根合适長度的鋼管樁放到預定位置,再用橫梁将這些鋼管樁焊接成一體,用沖擊鑽穿過每根鋼管樁,在海底岩石鑽出深度為鋼管樁直徑1至2倍的樁孔,注入混凝土鉚樁,形成一個幾條腿的“闆凳”,再向外擴展為深水裸岩鑽孔施工平台。

世界直徑最大的橋梁樁基嵌岩樁,成為大橋站穩腳跟的“定海神針”。

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2016年5月21日,平潭海峽公鐵兩用大橋首個主塔墩鋼吊箱圍堰吊裝成功。念望舒 攝

這種樁插入岩層的部分樁徑達到4.5米,樁徑變粗增加硬度,也減少鋼管樁的數量,從而縮短施工周期。

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攪拌船“鐵建砼01”号伸出紅色巨臂将混凝土輸送至高達22米的37号墩頂部。念望舒 攝

如何将鋼管樁精準打入堅硬的海底岩石成為新的挑戰。中鐵大橋局自主研發了世界最先進的KTY5000型液壓動力頭鑽機,将直徑4.5米的嵌岩樁鑽進堅硬的海床。

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第一根深水鋼護筒打設、第一個承台鋼吊箱安裝、第一次海下深水墩身砼灌注……福平高鐵北東口水道特大橋26号墩,創造了福平高鐵的多個第一。念望舒 攝

向創新要解決答案,在平潭海峽公鐵大橋的修建中,這樣的例子比比皆是:

為解決海上安裝簡支鋼桁梁上部結構的困難,建設者采取工廠化制造,将鋼桁梁直接在工廠焊接成重約1490噸的整孔鋼梁,用特制船舶運至待架位置進行架設,該技術是國内同類橋梁首次應用;

為解決單孔造橋機作業時間長、成橋速度慢、海上高空作業風險大等問題,研制出了國内首座“雙孔連做節段拼裝造橋機”,并獲得國家專利;

自主研制大型液壓動力頭鑽機,可一次成孔5米直徑鑽孔樁,成功建設世界上樁徑最大的橋梁工程樁;

……

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2019年5月12日,平潭海峽公鐵兩用大橋最後一孔簡支鋼桁梁架設完成。念望舒 攝

2019年9月25日,平潭海峽公鐵大橋全線合龍貫通。

七年裡,這座被稱為“圓夢橋”的超級工程,創造了埋植式鋼混組合海上平台、雙孔連做節段拼裝造橋機、“大橋海鷗号”等一系列令人矚目的重大成果,填補了諸多“中國空白”“世界空白”。

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全國首創的雙孔連做造橋機 江信恒 攝

如今,這座曾被無數人評價為“不可能”的工程,不僅站在海裡,還将牢牢地站在悠遠的曆史長河中;不僅跨越了海峽,還跨越了時空。

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大橋通車 林映樹 念望舒 攝

曆久彌新的工匠精神,書寫了大橋瑰麗的時代篇章,這是閩人新智的體現,也是中國制造的生動實踐。

内容綜合:中國紀檢監察報、平潭綜合實驗區融媒體中心 林舒玲 翁娟、新華社

來源:“閩人智慧”編輯部

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