海底造無水空間橋樁入海逾百米
2016-01-14
江海直達船航道橋標段,墩臺安裝使用了鋼套箱進行止水作業(yè)
羊城晚報記者
林桂炎攝
用鋼圓筒圍堰方式打造“無水空間”羊城晚報記者陳秋明攝
航道橋的橋墩加裝了防撞裝置羊城晚報記者何奔攝
重樁固基筑長龍羊城晚報記者湯銘明攝
治國理政新實踐
·全面深化改革廣東篇
羊城晚報記者李妹妍
總指揮:劉紅兵劉海陵策劃:林海利許志權(quán)蔡惠中統(tǒng)籌:曾璇蘇碧青冷爽
如果把港珠澳大橋比作一條鋼鐵巨龍,那么,墩臺便是巨龍的“爪子”,牢牢支撐起鋼筋鐵骨的龐大身軀。這只“爪子”,有整體式,有分段式,承載于海底鉆孔深度逾百米的鋼管復(fù)合樁基礎(chǔ)上。
俗話說,龍生九子,子子不同。盡管從施工上講,和其他大橋一樣,都是打樁、墩臺施工,但基于港珠澳大橋120年的設(shè)計使用壽命和特殊地質(zhì)水文情況,這條鋼鐵巨龍的“爪子”在具體工藝上又“各自有乾坤”。
大橋承臺埋入海底
港珠澳大橋橫跨伶仃洋,江水每年從珠江口夾雜著大量泥沙奔涌入海。在這里建橋,墩臺就像一道道擋水籬笆,影響水流的通過。
據(jù)有關(guān)部門論證,若港珠澳大橋的基礎(chǔ)阻水率(即水中物體的迎水面積和過水總面積之比)超過10%,因阻擋而沉積的泥沙就可能阻塞航道,讓伶仃洋逐漸變成一片沖積平原。
為了減少對區(qū)域水流動力的長期影響,港珠澳大橋一方面適當加大非通航孔橋跨徑,另一方面,設(shè)計者們提出了一個大膽的設(shè)想:將非通航孔橋的承臺全部埋入海床!
如何將預(yù)制承臺埋入茫茫大海的海床中?即便是造橋經(jīng)驗豐富的中鐵大橋局(CB05標)、廣東長大公司(CB04標)和中交一航局(CB03標),也還是第一次面對這樣的考題。
“將承臺順利埋入海床,就要通過在水中創(chuàng)造一個無水作業(yè)空間來實現(xiàn)?!睆V東長大公司港珠澳大橋橋梁工程CB04標項目副總工程師榮國城告訴記者,但“目前國內(nèi)外沒有類似工程經(jīng)驗可以借鑒”。
工程師們開始了夜以繼日的技術(shù)攻關(guān),發(fā)揮“頭腦風暴”提出一個又一個挑戰(zhàn)極限的設(shè)想方案,反復(fù)驗證。
功夫不負有心人。最終,在淺水區(qū)非通航孔橋段,中鐵大橋局CB05標項目部設(shè)計了雙壁鎖口鋼圍堰。在深水區(qū)非通航孔橋段,廣東長大公司CB04標項目部開發(fā)了裝配式柔性止水帷幕工法,中交一航局CB03標項目部則從西人工島鋼圓筒施工得到了靈感,開始了鋼圓筒圍堰干法施工的試驗。
將鋼筋樁磨碎成粉
設(shè)計階段出現(xiàn)的難題,也擺在了施工人員的面前。
“我們做的第一根樁,就是45號墩的第一根樁就出現(xiàn)了意外?!笔赂羧?,中交一航局CB03標總工徐波仍然感觸頗深。
港珠澳大橋非通航孔橋采用鋼管復(fù)合樁基矗從圖紙上看,墩臺的模樣酷似印章,在印章的底部有6個孔洞,與之相對應(yīng)的是6根長60余米的鋼管樁,它們是墩臺安裝的基礎(chǔ),其插打精度直接決定了墩臺能否順利安裝。
鋼管復(fù)合樁插打到位后,鉆孔、清孔、下鋼筋籠、再次清孔、灌注混凝土,才完成一根樁的施工。港珠澳大橋管理局隨后會組織專門的第三方單位,對每一根樁進行取芯質(zhì)檢,要求100%的抽檢,達到100%的合格率。
2012年11月,項目部開始打第一根樁,但隨后的質(zhì)檢結(jié)果顯示,這根樁并未達到港珠澳大橋設(shè)計的質(zhì)量要求!
這讓徐波及其團隊有點兒懵?!拔覀兊墓しㄊ菄鴥?nèi)一流的,施工過程控制也很嚴格,沒有出現(xiàn)漏洞。怎么還會不合格呢?”
問題出在了清孔上。施工方案中規(guī)定,鉆巖過程中產(chǎn)生的沉渣、碎石等小的雜質(zhì),不能大于5厘米的厚度。經(jīng)檢測,第一根樁沉渣是6.5厘米,超了1.5厘米。
可是鋼筋下去了,混凝土也澆筑完了,怎么辦?
徐波和他的團隊一咬牙:重做!
接下來,項目部花了整整半年的時間把這根樁的鋼筋一點點磨碎成粉,總結(jié)研究新的施工方案,在原樁基礎(chǔ)上重新打下了一根樁,前后大概花了將近10個月的時間?!拔覀冞@么多人員和設(shè)備只能停下來等著,對整個工期影響非常大,這些成本比我們鉆十根樁還要高。”
事實上,打好“定海神針”,除了小心海下的復(fù)雜地質(zhì),還要迎擊海上的風大浪高,即便是最普通的起重作業(yè),800噸的浮吊在風浪大時吊鉤左右擺動可達2米,“就跟打撥浪鼓似的?!睒s國城笑著說,有人形容在海上打樁是打下了“定海神針”,“可真要定住,難度不比在海上繡花斜。
在海底造無水空間
打下“定海神針”后,要怎么把墩臺底座埋在海床底下呢?
在實現(xiàn)海上止水作業(yè)方面,橋梁工程的三個標段同臺競技,既是合作伙伴又是競爭對手,根據(jù)地質(zhì)條件、水文以及工裝設(shè)備的不同條件,各自拿出了看家本領(lǐng)。
江海直達船航道橋段,廣東長大公司CB04標項目部“摸著石頭過河”,經(jīng)過了前后大半年的技術(shù)攻關(guān)之后,開發(fā)出了“裝配式柔性止水帷幕安裝橋梁預(yù)制墩臺施工工法”。該工法主要通過托盤頂面的止水帶和內(nèi)置的充氣膠囊來實現(xiàn)托盤與鋼管樁之間的止水。
工程師們做了大量的實驗,驗證成功后又反復(fù)在現(xiàn)場試驗?!坝袆e的單位也做過相關(guān)試驗,但他們在岸上實驗階段發(fā)生了充氣膠囊爆炸?!痹跇s國城看來,這個工法“理論上可行,但實踐起來有許多細節(jié)需要解決”。
也正是因為沒有經(jīng)驗可借鑒,第一個墩臺就讓工程師們傷透了腦筋。
2013年9月,江海直達船航道橋第一個墩臺開始吊裝?,F(xiàn)場工程人員發(fā)現(xiàn),其中有一條充氣膠囊氣囊被刺穿,充不了氣,另外還有兩條充氣管道破了。
充氣管破了還好辦,潛水工下去找到破損位置,把它包扎起來就可以了?!俺錃饽z囊破了就令人非常頭痛?!盋B04標項目書記羅錦鴻說,項目部多次組織技術(shù)人員反復(fù)研討、試驗,最后采用非常手段解決了這一問題。
處理漏水的情況前前后后花了20多天,這讓整個項目部始料未及?!澳嵌螘r間現(xiàn)場作業(yè)人員幾乎都是滿負荷地在工作,那種艱辛非親歷者可以體會?!绷_錦鴻說。
“辦法總比困難多。”榮國城坦承,與另外兩個標段相比,江海直達船航道橋的施工受外圍水文的影響更大一些?!拔覀兊膬?yōu)勢是工藝的創(chuàng)新??陀^地說,我們沒有一航局那么多先進的大型設(shè)備?!?br />
讓榮國城“羨慕”的,是中交一航局一套名為APE600八錘聯(lián)動打樁錘的設(shè)備,這是青州航道橋段止水圍堰的“王牌武器”。
在此前西人工島的建造過程中,中交集團采用鋼圓筒圍堰方式為墩臺安裝打造“無水空間”的理念試驗獲得成功:通過把鋼圓筒打入海床以下,在里面抽水、挖泥,實現(xiàn)了和在陸地上施工一樣的干環(huán)境。
但要用于橋梁主體工程中,鋼圓筒圍堰工藝遠未成熟:打得下去,能否拔得出來?鋼圓筒需要投入的鋼材不菲,拔不出來就損失太大了。于是工程師們開始了反復(fù)的試驗。
2012年11月25日,海上疾風驟雨,施工人員冒雨奮戰(zhàn),啟動最大達4000噸的起重船,通過不斷調(diào)整動力系統(tǒng)激振力、頻率以及上拔力度,最終成功將鋼圓筒拔出了水面。
“我們就這樣順利地完成了68個墩臺的安裝,完成效率很不錯?!盋B03標總工程師徐波自豪地介紹,CB03標在開工相對晚的情況下,依然最早完成了施工進度,靠的就是這個成熟的工藝。
而淺水區(qū)非通航孔橋埋置式承臺,九洲航道橋CB05標項目部制造了第一個雙壁鎖口鋼圍堰。這是一種成熟工法,圍堰下放到位后,封底、抽水,在干環(huán)境下安裝承臺墩身,但在實施的時候仍然遇到不少問題,如圍堰被海浪打散。最后,要將圍堰在離岸較近的淺水區(qū)駁船上拼裝好后,再運輸?shù)较鄳?yīng)墩位安裝。
重樁固基筑長龍。港珠澳大橋橋梁工程項目部各個崗位的建設(shè)者們,用600多個日夜堅守,兩年來的拼搏奉獻,構(gòu)筑起伶仃洋上鋼鐵長龍的堅實基矗
李妹妍本文來源:金羊網(wǎng)-羊城晚報