文/季红 冉宏华
2021年12月29 日,由中交公规院参与设计,中交路建、中交二航局、振华重工参与建设的浙江舟岱跨海大桥建成通车。
浙江舟岱跨海大桥是世界最大跨径跨海三塔钢箱梁斜拉桥,全长约28公里。中交路建承建大桥的主通航孔桥,是全线的控制性工程,满足10万吨级油轮通航需求,是目前国内通航等级最高的桥梁。
独特的塔身造型,典型的海洋环境,繁忙的通航水域和复杂的海底缆线环境,都给大桥建设带来了重重考验。中交路建项目团队秉持“责任创精品”的理念,开拓创新,通过构建“构配件生产工厂化、施工机械化、组织管理科学化全面系统的‘桥梁工业化’”生产模式,相继克服有效作业时间短、海洋环境作业安全风险高、施工技术难度大等困难,在东海之上创下一项项“世界之最”,高质高效地完成了施工任务。
浙江舟岱跨海大桥(摄影/冉宏华)
舟岱跨海大桥主通航孔桥主墩承台采用内外双层钢套箱防撞设施,单个钢套箱尺寸长70米,宽48米,高10余米,总面积相当于8个篮球场;厚度接近3层楼的高度,总重量2600吨,相当于一座停满1000余辆轿车的巨型停车场;其防撞等级满足10万吨级船舶通航要求,结构形式属世界首例,壁厚为世界第一。
要将如此庞大的“雁翎甲”,在风浪的阻挠下,精准安装于海水中,这种难度的施工作业在国内尚属首例。如何克服深水、潮汐、暴雨、夏秋台风、冬季季风等不利自然环境的影响,如何将10万吨级防撞“雁翎甲”安全运送、精装到位,如何防控安全质量风险,提高施工效率,将“海上作业工序减到最少、海上作业时间减到最短、海上作业人数减到最少”,如何达成精准下放万吨级防撞“雁翎甲”的目标,解决这些问题成了确保大桥高质量建设的关键。
中交路建项目团队决定充分发挥“机械化”“模块化”优势,再结合BIM技术,创新提出了一种“厂内分块组装、滚装驳运就位、内层整体下放、外层散拼精调”的施工工艺。这套工艺就是事先在工厂内预制内层钢套箱并组合成型,再利用液压模块车转运至驳船上,驳运至现场后采用2600吨浮吊整体下放,外层采用浮吊逐块拼装。同时,为了保证钢套箱精确就位,项目团队设计了一种活动式防撞钢套箱水平限位精调一体化装置。“经过反复推演,新的运装工艺,不但可以极大减少海上作业人数,还充分地发挥了机械化作业的优势,化零为整,将运输、起吊、安装工作完成时间缩短至6小时,使得施工风险降低的同时,提升了施工效率,安装质量和精度也大幅提高。”项目经理江俊波说。
准备工作就绪,钢套箱精准下放正式开始。项目团队先使用千斤顶对钢套箱施加水平力进行限位,钢套箱下放到位后还可根据复测结果进一步对其位置进行精调。最终,项目在15天内顺利完成了3个“巨无霸”钢套箱的下放安装,将防撞钢套箱最大平面偏差控制在1.5厘米以内。
舟岱跨海大桥主通航孔桥3个主塔均采用钻石型塔身,由下塔柱、中塔柱、上塔柱和下横梁组成,主塔高度均为180米,塔柱分41个节段施工。舟岱跨海大桥距离陆地约8海里,常年经受高频次的季风和台风的考验,出现超过6级的大风,不断造成间歇性停工,致使年有效作业时间仅210天。“我们要与时间赛跑。”江俊波说。
经过多次论证,中交路建项目团队对生产组织、资源配置、技术创新等方面进行不断优化,对主要分项工程工艺升级,如钢筋骨架优化采用“部分与整体”相结合的安装工艺,有效缩短了钢筋现场施工时间;机械方面通过配置智能塔式起重机、大吨位工程驳以及固定式与移动式混凝土供应设备,保障了混凝土与其他物资供应上的连续性、安全性;此外,项目团队还设计了一种可调加强型液压爬模,成功解决大曲率空间曲线索塔线形控制难的问题,确保了主塔混凝土外观质量。最终,在全体参建者的共同努力下,主塔施工有效作业速度从每天0.45米提高到0.75米,不到13个月的时间单个索塔施工全部完成,2019年12月18日,3个主塔全部封顶。
舟岱跨海大桥主通航孔桥钢箱梁采用带风嘴的扁平流线型截面,共设13种类型全桥钢箱梁节段,合计113片,总重量约为27800吨,相当于18000辆家用小轿车的重量。
在6个多月的钢箱梁吊装施工中,其中5个多月的时间都处于新冠肺炎疫情期间,施工水域通航船舶有大型油轮、货船、渔船及客运船舶,日均通航量达50余次,通航安全管理难度非常大。此外,受热胀冷缩影响,温度每变化1度,两塔间梁长会变化6毫米,尤其是中塔两边施工的钢箱梁均为悬臂结构,受阳光直射、温度变化、风力等因素影响,高程、轴偏时刻在发生变化,施工难度极大。“核心问题在于如何控制吊装精度。”江俊波说。
为了解决这系列难题,项目团队对近30年舟山地区的气象资料进行分析和预测,同时对桥位处气温、梁和塔的温度及位移等相关数据进行采集、分析;并基于BIM技术与VR技术,对钢箱梁整个施工过程进行虚拟建造,将所有实测数据通过监测平台运算分析后反馈至技术人员,最终形成一套动态科学的吊装方案指导现场施工。在科学的技术方案,配合先进的船机设备和“工业化”作业理念的指导下,舟岱跨海大桥钢箱梁吊装不仅在施工速度上做到了5天一个循环,在精度上更是做到了远低于允许偏差,实现进度与精度、质量与安全的全面控制。
新冠肺炎疫情爆发后,项目团队对项目驻地和施工平台实行全封闭消毒管理,储备充足的防疫物资,坚持每日全员监测体温。项目团队在确保施工人员安全的前提下,与海事局及航道管理部门形成实时信息联动,与业主、监理单位建立基于可视化技术的动态监管,与第三方监测单位及钢箱梁制造运输单位建立专人负责的工作机制。在各方的支持下,项目确保了钢箱梁吊装日不受外部船舶通航的影响,将疫情、通航对钢箱梁施工的影响降到了最低。2020年6月29日舟岱跨海大桥主通航孔桥实现高精度合龙,较原计划提前一个月,为大桥通车奠定了坚实的基础。
自开工以来,中交路建项目团队连续4次荣获浙江省交通工程综合大检查“优秀合同段”“浙江省国省道建设施工标准化优秀项目部”等多项殊荣。
舟岱跨海大桥的顺利通车,彻底改变了岱山人民自古以来出岛依靠渡船的方式。通车当天,众多岱山人民携伴而行,自驾前往这座“梦想之桥”打卡留影。