碧波荡漾,鸥鹭齐鸣。厦门本岛东岸,一座蜿蜒如龙的大桥,以气贯长虹之势,飞架湖里区和翔安区两端。2023年1月17日,公司参建的厦门翔安大桥(又称“第二东通道”)建成通车。至此,经济特区、鹭岛厦门“五桥两隧”交通新格局正式形成,它们就像一条条承载着民生洪流的交通动脉,推动着特区砥砺前行的步伐。
作为厦门进出本岛第七条跨海通道,翔安大桥全长12.371公里,主线采用高速公路标准建设,其中本岛主线为双向6车道隧道,跨海段为双向8车道连续梁桥。该工程是交通强国建设福建先行示范重点项目,福建省“六纵十横”规划高速路网中的“一纵”和厦门市“两环八射”快速路网的重要组成部分。项目建设过程中,中交二航局项目团队克服水浅泥深、风舞浪涌、装配化程度高、大型钢箱梁吊装难度大、环保要求高等系列难题,以智慧匠心创新工艺工法,再次擦亮二航“桥品牌”。
让大桥在东海扎稳根基
水浅泥深的浅滩区,施工船舶无法驶入,搭设施工栈桥成了“万里长征”第一步。
“翔安大桥北侧施工海域为厦门高崎机场飞机起降线,限高158米,大型设备禁止驶入;南侧施工海域又是中华白海豚保护区,环保要求高;此外还有桥址水域的两处常用航道在施工期需保持通航,大桥施工困难重重。”项目部生产副经理陈龙介绍说。
经过反复试验研究,项目团队决定一改传统桩基施工直接在水上搭设临时栈桥,再施打钢管桩、现场焊接构成桩基钻孔平台的流程,采用在场内将平台整体加工后,通过船舶运输至桥位处,并用小型浮吊整体吊装,最终形成桥梁桩基装配式钻孔平台的方案。“单个平台重约120吨,材料投入量远小于传统平台,并且省去了平台现场拼装和桩基施打等环节,施工更加高效、环保。此外,一体化的结构形式也保障了平台拆除的可行性与便捷性。”项目负责人柴海峰解释说。
碧水清波,白鹭轻掠。要想让“巨龙”在海中站稳脚跟,建设者需要将每个桥墩之下的6根永久性钢管桩打入海底岩层。施工海域风浪大、潮差高、岩层强度高,施工谈何容易?
从办公室画图演算到记录试验模型的数据、再到现场试打,建设者们“三点一线”的工作成为日常。终于,项目部找到了利用潮差解决浅滩区打桩难题的办法:在高潮位时正常施工,低潮位时将钢管桩导向架下卧,使沉桩作业面下移,让钢管桩坐上“移动电梯”实现试打,稳扎海底;而在海中施工区,作业由栈桥转移至施工船上,建设者将沉桩限位架设计为三层,作业时通过收回上层导向架,先让打桩锤组件穿过上层导向架,达到中层抱桩臂的位置,然后中层抱桩臂推出来,为扣紧钢管桩做好准备。这样一来,不管高低潮,钢管桩在自沉及锤击全过程都能始终在两层抱桩臂的限位下操作,施工精度得到了保证。打桩过程中,项目团队还进行了系统的科研攻关,形成了新的工法,为未来类似工程提供了参考。
随着一根根钢管桩顺利施沉,墩台的施工紧随其后。根据施工步骤,作为预制墩台,在安装时就要将预留孔套入钢管桩内,同时焊接剪力键,使墩台稳固地屹立于东海之上。在此过程中,使预制承台在水下与钢管桩紧密连接,是确保施工顺利进行的关键。
项目团队在港珠澳大桥“充气胶囊+砂浆”止水方式的基础上,不断优化升级,最终通过试验,决定将止水装置设计成环形钢盘,确保受力均匀,再借鉴沉管隧道使用的橡胶止水带,达到更好的止水效果。同充气胶囊方式相比,“橡胶+钢托盘柔性止水装置”安装将更加简单,且无需潜水员和专用安装设备。
为确保密封效果,项目团队请来曾为中国空间站设计密封器材的相关专家一同参与研发遇水膨胀橡胶,并不断调节橡胶圈尺寸和材料配比,使橡胶圈膨胀系数完美契合止水要求。“小胶圈”成功止住“万吨水”,“橡胶+钢托盘”柔性止水技术应用成功。“全桥138个后浇孔,所有止水施工均一次成功,未发生漏水、止水砂浆泄露等问题。”柴海峰自豪地说。
“吊装神器”迎战超大构件
2022年9月12日,随着最后一榀钢箱梁吊装到位,翔安大桥主桥成功合龙,为实现通车目标奠定坚实基础。
翔安大桥是福建省首座全桥预制装配化跨海大桥。跨海桥梁墩台和钢箱梁预制装配化率达100%。大桥采用的“拼积木”式预制安装工艺,是继港珠澳大桥之后,国内第二次在跨海大桥中运用。通俗来说,就是将预制厂内建造好的桥梁构件运到海上,如“拼积木”一样吊装搭建。全桥共36榀钢箱梁,二航局承建了其中的24榀。
翔安大桥为单幅变高变截面连续梁桥,其中钢箱梁包含6种宽度节段,最大宽度52.6米、最大重量3133吨,钢箱梁吊点横向宽度从23.2米到32.5米不等。吊点横向宽度不匹配钢箱梁的横向宽度造成钢箱梁横向失稳,加之大桥所在海域暴雨、大风、浪涌时常“造访”,海水涨落差常在3到4米之间,风浪下的吊具和钢箱梁晃动,对吊装平衡性、安全性、精准度提出很大挑战。
“钢箱梁吊具的横梁随钢箱梁宽度进行尺寸调整,这种灵活可变的装置被大家称为海上‘变形金刚’。” 项目钢箱梁吊装施工负责人罗红介绍说,“钢箱梁通过销轴与吊耳刚性固定,牵一发而动全身。”怎么保证每个吊点受力均匀,成为当务之急。
“硬碰硬不行,何不以柔克刚?”项目吊具设计技术负责人文定旭的一句话打开新思路,“就像手一样,依靠关节的柔性进行方向和强度调节,各个手指一起出力才能抓得又牢又准。”经过数轮试验,项目团队将传统刚性连接转化为滑轮组柔性连接工艺,把每个吊点上的力分散到8个滑轮一组的吊耳上。就像给提升钢箱梁的“抓手”增加了8根机械“手指”,通过力学传导性,将力平均分摊到32个吊点,箱梁吊装的受力问题迎刃而解。
为了在不同工况下都能达到“稳”“准”目的,项目团队从吊具结构、材料性能、全桥钢箱梁兼容性等方面优化升级。大家在箱梁两端分别安置4根形似“牛腿”的定位连接装置,在吊装入位后该装置紧扣两侧桥体稳住箱梁。不仅如此,项目还引入智能调位控制系统进行“头部”精准指挥,55只传感器“眼睛”,配合32个竖向、水平液压千斤顶组成的动力“机械臂”,达成完美位移。提档升级后,重达560吨、国内同类型桥梁中采用的最大吊具正式上岗,只需一键启动“眼、手、脑”调位模式,就能确保钢箱梁智能“落座”。
2023年1月17日,翔安大桥主线通车。大桥通车满一个月时,进出岛车流量已达到93万余辆次,日均车流量达到3万余辆次。同一时间段内,厦门另一条进出岛通道翔安隧道的车流量环比下降超7%,市民通勤时间明显缩短。
翔安大桥,如长虹卧波,为这座高颜值城市打造了又一条美丽风景线。它的建成,将辐射带动和服务岛外翔安、海沧地区发展,缩小岛内外差距,有力促进区域经济一体化,进一步完善海西经济区路网和厦门市城市路网,对构建我国东南沿海和海峡两岸综合运输枢纽,促进区域社会经济的发展具有积极推动作用。