微官网
要闻 科技 养护 会展 深度 数据 运营 地方
首页 要闻
长桥牵手跨伶仃

——深中通道伶仃洋大桥建设纪实(图)

2023-08-02 《中国公路》 作者:深中通道管理中心 何紫琪

QQ截图20230802170007.png

浩瀚辽阔的伶仃洋之上,桥塔矗立、桥面蜿蜒入海,深中通道如长虹卧波串联起珠江两岸,即将成为支撑粤港澳大湾区发展的“交通脊梁”。4月28日9时37分,广东省交通集团有限公司在建的国家重大工程深中通道伶仃洋大桥合龙,标志着项目桥梁工程实现全线合龙,距离项目建成通车更进一步。

南海之滨,浪潮奔涌。4月28日,国家重大工程深中通道伶仃洋大桥合龙,在珠江东西两岸之间架起海上天路,构筑起新的城市天际线。同时,这也标志着深中通道项目的桥梁工程全线合龙。

QQ截图20230802170247.png

顺利合龙的伶仃洋大桥 张佰承 摄

当天,庆祝大桥合龙的烟花礼炮直冲云霄,2010年就加入深中通道项目建设团队的广东省深中通道管理中心主任兼总工程师宋神友在合龙仪式上难掩激动:“整整5年建设历程,1800个日夜,3000多名建设者坚守海上平台,直面诸多艰难困苦,今天伶仃洋大桥终于诞生。我们又一次创造了中国奇迹!”据介绍,深中通道伶仃洋大桥创造了5项国际领先桥梁技术,并创下3项世界纪录:

世界最大跨径全离岸海中悬索桥、世界通航净高最高的海中桥梁、世界最大的海中锚碇。

抗风难题“最优解”

深中通道全长约24公里,处在粤港澳大湾区“A”字形交通主骨架最关键的一横上,是世界首例集海底钢壳沉管隧道、海中超大跨径桥梁、深水人工岛、水下枢纽互通于一体的超大型集群工程。项目桥梁工程长约17公里,包括伶仃洋大桥、中山大桥及非通航孔桥等。作为项目关键控制性工程之一,连接深圳、中山、广州的伶仃洋大桥主跨1666米,主塔高270米,相当于90层楼高,通航净空高度为76.5米。

站在已合龙的伶仃洋大桥上,海风夹杂着湿气扑面而来,桥下碧波无际,船舶往来不息。作为世界航运最繁忙的海域,深中通道所处伶仃洋上每日穿梭往来超4000艘船只,超200艘万吨级船舶,未来将满足30万吨超大型货轮和3万标准箱集装箱船只的通航需求。

伶仃洋大桥桥址处于沿海强风区,每年超过200天,这里的风速超过6级以上,台风、强台风频发。如何与风相处,成为伶仃洋大桥建设者最先直面的难题。曾有国外著名桥梁公司断定:作为悬索桥,伶仃洋大桥属柔性结构,其采用的整体钢箱梁无法满足抗风安全要求。

历经5年立项批复,建设蓝图刚刚绘就,怎能倒在最初设计阶段,项目团队下定决心,势要一举攻克超大跨悬索桥的抗风性难题,从而打破国外权威的论断。为此,项目团队联合设计单位,与同济大学、西南交通大学等多家业内知名高校合作,开启了长达近3年的平行研究与试验攻关。其中,风洞试验是重要一环。工程师们构建实物模型,模拟相关物理、环境数据,将气流流动特性可视化,制造出“看得见的空气”,并结合空气动力学性能,不断设计优化桥梁结构。

经过上百组试验,工程师最终找出“最优解”——优化整体式钢箱梁气动外形,在箱梁上部加设中央稳定板,甚至通常被当作钢箱梁缺陷的检修车轨道,在经过巧妙的设计处理后,也能有效提升桥梁的抗风稳定性。值得一提的是,此次攻关世界上首次将超大跨径整体钢箱梁悬索桥颤振临界风速从每秒近70米提高到了88米,可抵御17级台风,为我国未来建设海峡工程积累了技术储备。

围堰筑岛起锚碇

抗风性难题解决后,新的难题接踵而来。伶仃洋大桥的关键受力构件——东西两个锚碇均位于海中。“锚碇所处的环境不一样,决定了施工难度完全不一样。”据S05标段项目部经理吴聪介绍,伶仃洋大桥的东西锚碇均需要在海中建立,因此首先要在大海中用钢圆筒筑起人工岛,然后再在人工岛上建筑锚碇,牢牢“拽住”悬索桥。

越是艰险越向前,即使生活条件艰苦、施工环境陌生,建设者们也下定决心迎接挑战,攻克全新技术难题。

“受伶仃洋海域水深、地质等外部条件限制,传统的陆域锚碇施工方案根本不适用,国内离岸海中超大型锚碇设计施工建设领域几乎是一片空白,我们只能摸着石头过河。”当提到西锚碇前期施工方案论证时,已有多座跨江大桥建设经验的吴聪感慨万分。

仅西锚碇筑岛专项方案研讨就历时半年之久,项目团队经过上百次分析和细化,最终确定施工工艺、材料与设备。作为目前世界上最大的海中重力式锚碇,伶仃洋大桥西锚碇面积相当于17个篮球场面积总和,经综合工期形势、地质条件等多重因素考虑,锚碇基础采用“8”字形围堰筑岛的方式建造。吴聪解释:“这相当于在海里先建造一个‘8’字形连续围护墙,再将里面的淤泥、砂石等全部‘掏空’,同步进行降排水处理,最后往里面浇筑混凝土。”历时近半年,东西锚碇共158幅槽段施工任务圆满完成,进入到下一阶段施工。

随即,建设者开始对西锚碇进行混凝土浇筑填芯,填芯钢筋总用量达到300吨,浇筑混凝土约13万立方米,需先后分成12次连续浇筑。如此大体积的浇筑,如何确保大桥整体安全性和使用寿命?在经过不低于200次试验后,项目团队最终研发出一套涉及配比、振捣、控温等方面的施工解决方案,并于2021年12月顺利完成锚碇锚体施工,工效、安全性全部得到有效验证,成功填补了国内海中大型锚锭筑岛技术方面的空白。

钢丝强度破纪录

主缆被视为悬索桥的“生命线”。伶仃洋大桥共设两根主缆连接东西两侧主塔和锚碇。单根主缆由199根索股组成,每根索股由127丝高强钢丝组成。成桥阶段每根主缆最大缆力超10万吨,相当于能同时承受3艘中型航母的重量。

“这次我们应用了由我国自主研发制造的6毫米大直径2060兆帕镀锌铝钢丝,这也是这种高强度钢丝在世界上的首次大规模应用。”深中通道管理中心总工办工程师陈焕勇介绍,伶仃洋大桥主缆长期处于高温、高盐、高湿的海洋环境,还要承受风和汽车交变荷载作用,腐蚀疲劳问题突出,且全寿命周期不能更换。

为让悬索桥“生命线”更强劲、更耐久,深中通道管理中心牵头组织负责伶仃洋大桥缆索制造的法尔胜缆索有限公司、中国宝武钢铁集团有限公司对钢丝镀层材料及配比、核心原材料盘条等进行了3年多的平行研究,实现了“中国智造”的再突破,使主缆强度由1960兆帕直接提高到2060兆帕,耐久性提高了50%,达到国际领先水平。“如果主缆钢丝表层发生磕碰破损,新型镀层化合物会流动到损伤区域,生成新保护膜,实现缺口自修复。”陈焕勇进一步介绍,主缆强度及耐久性的提升,意味着悬索桥的跨度可以随之增大。

智能建造显锋芒

焊花四溅,机械臂穿梭于钢结构之间,一片片钢箱梁如“拼积木”般完成生产。这是深中通道项目打造的大型钢箱梁智能制造生产线,自动化激光切割、全自动焊接及涂装机器人等智能化设备,均由一套智能制造系统控制。

“智能建造”,是深中通道项目招标文件中明确的要求。2020年,深中通道管理中心联合科研、施工、材料装备等单位,用半年时间搭建了全国第一条智能化钢箱梁生产线。彼时,项目人员皆信心满满,认为只要稍作调试,就能立刻实现“大干快上、提质增效”的目标。但在试验段结构生产时,问题却源源不断。一会儿是平整度不对,纠偏后焊缝又不直,项目人员由于无法确认问题源于哪道工序或哪个设备参数错误所致,只得一项项地试错、再纠正。

经过近3个月的调试,钢箱梁智能制造生产线投入正式使用,助力深中通道在业内首次实现零件下料后自动报工,板材智能切割自动化率达100%、精度提升至1毫米,钢箱梁制造生产效率提高了30%以上,智能喷砂效率相比于传统手工喷砂效率提升5倍,质量追溯管理实现了“从构件级向零件级”的跨越。

面对主缆架设面临定位难、调位难、测量难的问题,建设团队通过多项智能化装备应用,使得主缆架设更安全高效。“我们采用了超长索股无人跟随架设技术,实现了索股姿态的智能识别及牵引系统的自动启停,降低了架设施工风险。”中交二航局深中通道S04项目部总工程师肖文福说。同时,建设团队还应用了自主研发的智能标靶等设备,对关键数据实时传输,解决测量难题,提升了大跨径悬索桥主缆架设自动化、信息化水平。

严格控制索股线型精度也是保障主缆架设质量的关键,调索误差上下游相对高差要控制在毫米级。

“我们运用卷扬机、滑车组及握索器等协同配合,对索股线型精度进行调整,并对施工过程中的生产进度进行动态分析和精益化管理。”保利长大深中通道S05项目部副总工程师吴育剑介绍。

往前走,探索更多的可能性,这是负责伶仃洋大桥钢箱梁制造女工程师孙悦楠对自己近13年工作生涯的评价。过去,她和所在团队见证了钢结构制造从全手工、半自动化焊接,到自动化焊接的升级转变。如今,他们继续推进行业的智能化建造,采用U肋焊接方法进行正交异性钢桥面板制造伶仃洋大桥梁面。“U肋内焊技术是我国自主研发的世界首创技术。其技术难点在于如何在狭小的U肋内部空间里实现可靠高效的焊接。这项新技术的应用能够大幅度提高钢箱梁的疲劳耐久性,为最终解决这个世界性难题贡献深中方案、中国智慧。”她自信地表示。

【作者手札】

从2018年9月,伶仃洋大桥第一根主墩桩基开钻,到2021年7月,大桥东、西主塔封顶,双塔矗立伶仃洋,再到2023年4月大桥合龙,伶仃洋大桥巍然耸立于海天之间,也意味着深中通道17.5公里的海上桥梁全线连通、跃然伶仃。

QQ截图20230802170628.png

深中通道大型钢箱梁智能制造生产线 刘春月 摄

目前,粤港澳大湾区高速公路通车里程超过4500公里,快速交通网络基本形成。深中通道建成通车后,将与虎门大桥、南沙大桥、广深高速、广珠东线、广珠西线等通道一起,将粤港澳大湾区城市群串珠成链,构建大湾区一小时经济圈新格局,进一步推动珠江两岸人流、物流、资金流、信息流的互联互通,也将为珠江东西两岸提供更多的合作空间、发展空间、想象空间。

据了解,伶仃洋大桥合龙后,桥梁工程将全面开展桥面铺装及附属结构施工;海底沉管隧道已完成31个管节沉放安装,正进行最后一个管节(含最终接头)二次舾装等作业,计划今年年底实现隧道贯通;东、西人工岛建设和沉管内工程稳步推进;房建、机电、供电、交安等工程也将全面展开,至不远的2024年,这条“海上天路”将延伸向那梦想的远方,连接江海、横贯东西。

关闭窗口 返回上一级
0

相关阅读

]“海底初吻”!深中通道首节沉管对接顺利完成(图) 世界海中最高猫道——深中通道伶仃洋大桥猫道贯通(图) 深中通道海上非通航孔桥全线贯通 深中通道项目电子档案管理试点通过国家档案局验收(图) 深中通道主线贯通(图) 深中通道迎来最新进展,全力冲刺六月通车!(图) 深中通道进行桥梁荷载试验 深中通道6月30日下午3时通车试运营,收费标准公布! 深中通道建成通车试运营(图) 陈国基:深中通道为大湾区交通基建注入庞大新动力

服务热线 (010)84990712
中国公路网版权所有,未经协议授权,禁止转载。
京ICP备05048991号-3