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大连又一道靓丽风景线-星海湾大桥 约吗?
杭州湾跨海大桥、北盘江特大桥、金沙江丽江大桥……如今,越来越多的世界级技术难度的桥梁,打上了“中国制造”的烙印,展现着中国桥梁建设的“技术流”。而在今天,伴随着星海湾大桥的正式通车,其所具备的多个“国内首创”也将完整“靓”相——国内首座海中地锚式悬索桥、国内首座双层钢桁架梁悬索桥、国内最重单节钢桁架梁吊装纪录、世界最重的混凝土沉箱锚碇、首次研发应用裸岩地质桩基施工特种植桩技术……这些诸多创新在大连海上的实现,不仅形成一条海上的快速通道,也将在技术推广之后,助力于世界各地“一桥飞架”,实现于更多的“天堑变通途”。
最大
2.6万吨的沉箱
为锚碇提供最大的“房间”
100年的使用基准期,这是大桥给自己设计的寿命,而这自是需要坚实的身板和底子。为让大桥更加牢固,主桥双塔两侧的锚碇配备了两个超大的“房间”——体重2.6万吨的大沉箱,作为基础,两个锚碇就将稳稳地放在超大的“房间”中。
“东西两座锚碇采用国内首创的深海沉箱式基础。沉箱重达2.6万吨,体积、重量在我国水工施工领域和桥梁施工领域均创下新的纪录。”中交二公局大桥项目总工程师孙艳明说,因在桥梁工程中利用这种超大钢筋混凝土沉箱基础尚属首次,所以其起浮、拖运及安装等工艺均无先例可借鉴,所以工程中通过物理模型试验得出各项参数,模型试验取得的各项参数与实际施工工况条件相结合,指导超大沉箱拖运安装施工。
超大的沉箱在旅顺船坞内预制后,用多艘大马力拖轮共同配合拖运至现场,超大沉箱拖运航线必经的大连老铁山水道,涌流湍急、航运条件复杂,被称为“我国最凶险的水道”,这给拖运工作增加不少难度。“用多大力、需要几艘船、绳索多长、沉箱起浮震动控制在多少……能安全拖运至现场再定位安装,需要的是精准的技术和高效的指挥系统”。
最稳
锚碇里摆放“容器”
让主缆的完美弧线更稳固
星海湾大桥是国内首座海上地锚式悬索桥,它的主缆索股锚固系统也开创了国内桥梁建设的先河——在国内首次采用刚性拉杆锚固体系。
可以说,位于主桥双塔两侧的锚碇是主桥最重要的安全控制系统,主缆承担了大桥全部承重,而锚碇是主缆的“坚强后盾”,两者中间的锚固连接非同小可,就比如晾衣绳,需要在两端牢牢定住,同时还要让大桥的主缆呈现出完美的弧线。在锚碇混凝土中,预埋了122根16米超长索导管,以此形成122个“容器”,将刚性拉杆放入其内,以连接锚碇锚固系统和主缆。122根索导管贯穿后锚块与后锚面钢板,其预埋时的任意断面的空间位置精度都要控制在5毫米以内,因为若有偏差,拉杆安装时就有可能被导管壁口折断,安装难度可见一斑。项目技术团攻关后,从主缆锚固系统锚杆安装关键工艺入手,经过多次试验,使用空间圆的原理,研发出了安装施工法。采用新方法之后,从最初每周15根到每3天25根,索导管安装进度不断加速。
最难
海底世界里打桩
每根都要“私人定制”
星海湾大桥的两座主塔高112米,相当于40层楼高。为了保证主塔在风大浪急的外海中高高耸立,稳如山岳,两个主塔下面设计了48根直径2.5米、长47米的钻孔灌注桩。
在海底世界里打桩本就有难度,但开钻之后,施工队伍就被复杂的地质绊住。“大桥施工区域分布着密集的岩溶地质层,尤其是主桥所有桩基无一例外的座落在岩溶地质层上,这些岩溶洞形式多样,单层岩溶洞、多层岩溶洞、斜面岩、陡坡、石柱、溶沟槽……真是全啦。”孙艳明称,这样环境下打桩,会遭遇各种变量。比如:两个相邻的桩位同时开钻时,遇到岩溶洞地质,两个桩之间的孔壁就会因为岩溶洞发生坍塌,造成串孔现象。孙艳明说,打桩每前进一步,都会遇到不同的地质。原来的打锤都是锥形的,可在星海这样复杂的海底,就会出现掉锤、偏锤问题。“所以我们就特别研制出了适用于斜面岩层的筒状锤头”。因为每根桩的具体地质都有所不同,没有统一解决方案,施工中只能每打一根桩,要先期探明岩溶地质分布情况,而后针对每一根桩基量体裁衣,进行技术上的“私人定制”,最后攻克了海上复杂岩溶地质的打桩难题。“这48根桩基质量控制良好,检测结果全部为I类桩”,可以说,48根“擎天柱”稳稳地撑起了高耸的主塔。
最重
钢桁梁吊装
最重的高空拼图
双层通车的跨海大桥,这是星海湾大桥在悬索桥领域的首次实现,“因为是双层通车的钢桁架梁,而且设计中采用了整体吊装,所以梁段要重许多,每节吊装重量达到600吨”,孙艳明表示,这创下了国内最重单节钢桁架梁吊装纪录,加大了施工技术难度。
钢桁架是跨海桥主桥的梁体部分,通俗的说,等于是给主桥安桥面。在大桥建设阶段,记者曾实地采访过钢桁梁的吊装:吊机将每段“大家伙”吊至高空30米处,而后将活动吊点连接至大桥的吊索上,与此同时,还要与相邻的已吊装上的梁段严丝合缝地连在一起,这就仿若在高空中玩拼图。主桥共由43块桁架组成,43块“拼图”因主桥设计垂跨比较小,每次吊装都对桥梁结构受力有较大影响,必须实施对称吊装,并实时监测主塔偏移位置,以保证整个桥梁受力均衡。“而且吊装受海洋环境影响比较大,桥址处没有岛屿等遮挡物,海上涌浪还比较大。”
工程师们针对不同位置梁段的特殊要求,分别采用了三种不同的吊装工艺,即浮吊、跨缆吊机、四点同步提升系统。而这其中承担边跨吊装的四点同步提升系统是项目“自创”的“新式武器”。 该套系统理论最大吊装重量高达1400吨,不仅解决了超重梁段吊装的难题,而且全是利用常规配件组装而成。“四点同步提升系统是我们为这些‘大家伙’量身定制的,大桥最重的、创造了国内记录的600吨的梁段就是它吊装的。”孙艳明颇为自豪地说。
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