臻于至善 建成国内最复杂互通
碧波滚滚,水天一色之间,正式通车的南沙大桥(即虎门二桥项目)宛若一条蛟龙,蜿蜒盘旋于珠江东西两岸之上。作为《粤港澳大湾区发展规划纲要》出台后首个投入使用的“超级工程”,南沙大桥正给现实报以最生动的诠释:“一桥飞架南北,天堑变通途”的豪迈,已化作我们现实生活的骄傲。
南沙大桥全长12.89公里,起于广州南沙东涌镇,经海鸥岛,止于东莞沙田,连接两岸三地。全线采用桥梁方案,包含两座超千米的世界级跨江特大桥,是珠三角核心区新的重要过江通道。南沙大桥的建成通车,打破了珠江口两岸通道不足的“瓶颈”,对完善广东省及珠三角地区公路网布局和功能,促进广东经济高质量发展将发挥重要作用。
来自全国各地的工程师们用智慧和汗水浇铸这座大桥,承建虎门二桥项目起点S1标东涌互通、S2标两个标段的正是中交二公局(以下简称“二公局”)。拥有55年历史的中交二公局,是世界500强——中国交通建设股份有限公司的全资子公司。建局50多年来,承建了包括港珠澳大桥在内的一大批跨江、跨海、跨峡谷特大桥梁。南沙大桥建设团队在这个建桥高能的锤炼下,不断攻坚克难,也铸造了南沙大桥的许多创新之处。
S2标工程是一座双塔单跨悬索桥——大沙水道桥,主跨径达1200米,主塔高191.1米,相当于63层楼高,为双横梁门式塔;八车道钢箱梁全宽49.7米,为目前已建成通车的世界最宽整体式钢箱梁。看似普通的S1标东涌互通立交,实际上却是目前国内外最复杂的立交互通。
挑战▶▶建成国内外最复杂的互通区
2017年,共青团中央微博发布的一张中国南沙大桥和美国金门大桥的对比图燃爆网络,配图文字“当我也站在了这个高度,才明白,有些桥,只能自己造,有些路,只能自己走”获得了网友一致称赞。
修建这样一座大桥是建设者们的梦想,也是他们用心创造的杰作。然而,大桥起点东涌互通建设的每一步都充满艰辛。
东涌互通连接着南沙大桥和广州绕城高速公路、广澳高速公路。这个工程看似普通,当建设者们深入研究后才发现,其复杂程度、施工难度令人咂舌。
因为小小一个互通区,施工起来,竟需要8跨既有高速公路、6跨高压油气管线、5跨地铁、地下有3条高压油气管线、1穿既有高速公路、1穿高铁以及有11处万伏以上的高压线,因而也被称为“86531111工程”,这也是目前国内外最复杂的立交互通。建设前提是保障以上均正常运营,这意味着,每一次“跨”或“穿”,建设团队都要面临一次巨大挑战。
失之毫厘,差之千里。面对如此复杂的施工环境,二公局的工程师既要技术突破,创新工艺,也要在方寸之间,讲究套路。
D匝道24号墩柱可谓身处险境,左右被交通繁忙的广珠北高速和南二环C匝道包围,施工空间十分狭小。16-19号墩上方有两条广州电网500万伏主动脉高压线,施工安全距离高压线仅有9.3米,高压线下施工一旦出现问题,有可能导致半个广州陷入黑暗。
工程师们在这夹缝之地,利用BIM技术三维建模,进行空间碰撞检测,确保设计最优。针对油气管线,二公局还设计了一套管线防护系统,这套系统不仅获得了发明专利,也成功入选第15届中国科学家论坛交流会。
受环境因素影响,互通区内的施工工艺包括挂篮悬浇、支架现浇、预制架设、顶推,还包括最原始的人工纵、横移工艺,也包括国内少见的钢箱组合梁工艺、更有前无古人的模架吊钢壳混凝土分节对称浇筑工艺等14种施工工艺,成功解决了每一个点上的技术问题,被业界称为“桥梁工艺博览馆”。
二公局所设计的跨地铁施工移动防护棚、多功能钢壳进行跨线悬浇施工等工艺也成为全省观摩的示范工程。
创新▶▶无人机“穿针引线”飞渡珠江
南沙大桥的大沙水道桥横跨珠江大沙水道,前往香港的高速客船和出海货船频繁穿梭。如果采用传统的船舶拽拉先导索过江的方式,需要对大沙水道封航4至5个小时,对本已繁忙的航运带来不便。最终,大沙水道桥采用了无人机牵引先导索过江的办法,既安全高效、成本低廉,更操控简便,落点精准且无需封航。
这次无人机牵引悬索桥先导索跨越珠江,在华南地区内尚属首次。直径3毫米的先导索飞跃过1200米宽的珠江水道后,经过4次置换牵引,22毫米直径的钢绳被固定至南沙大桥东西两岸索塔。随后,大桥所需的每束缆索则都需从岸边启程,靠动力牵引,沿着“猫道”上的滑轮缓缓向前滑行。此时,工人需要尾随缆索一同前进,每束缆索中被染色的定位钢丝将帮助工人们观察缆索是否发生扭转,一旦发现有扭转的情况,就要及时调整。
什么是“猫道”?“猫道”就是悬在两座主塔中间的高空施工平台。此前,就有不少网络名人体验过南沙大桥的“猫道”,他们原本还打算在猫道上跳舞,可当面对脚下茫茫珠江,他们有人浑身湿透,还有人直接在高空上演了葛优瘫……所以说,其实“猫道”并不平坦,从地面走到主塔191米的高度,往往一直在上坡和下坡中交替前行,最陡的地方超过了45度,网络名人们一趟走下来起码花费45分钟,而走“猫道”已经成为家常便饭的建设者们,则只需花费十几分钟的时间。
突破▶▶自主研发600吨全液压跨缆吊机
开弓没有回头箭,南沙大桥施工的难题一个接着一个,等着二公局的建设者们去破解。
其中如何把300吨重、约50米长的钢箱梁升到离水面60多米的高空,并平稳固定以及无误差地进行拼接,这个难题在大沙水道桥的建设中首当其冲。
2018年1月9日,南沙大桥大沙水道桥的合龙仪式,给了这个难题一个完美的解答。
南沙大桥大沙水道桥是已建成的世界最宽钢箱梁悬索桥,两岸横跨1200米,由94榀钢箱梁组成。钢箱梁从外观上看是一个呈倒梯形的钢制结构,每节钢箱梁长12.8米,宽49.7米,最大的一块有350吨重,相当于200余辆轿车的重量,着实是个“庞然大物”。
如何将这些几百吨重的“庞然大物”从河面上吊起来,并悬停在60米高空?这就不能不提二公局全新自主研发的 600吨全液压跨缆吊机,也是目前国内最大的悬索桥专用跨缆吊机。
现场所见,跨缆吊机架设在悬索上,垂下两根吊缆,可以四角平稳地把钢箱梁提起。二公局虎门二桥项目副总工程师朱小金介绍,智能化、电子化的施工手段,让他得以通过手机,实时监控跨缆吊机的工作情况,这也让毫米级的误差变得安全可控。
从2017年11月9日南沙大桥的首榀钢箱梁吊装开始,吊装总重量达2.54万吨的94榀钢箱梁仅耗时62天,提前完成了任务,真正展示了所谓的“中国速度”。
建设交通强国,势在必行!当下,南沙大桥的通车也真正展示了——空想出不了历史高度,建设方能成就未来。在南沙大桥建设的热土上,中交二公局的建设者们凭着一颗耐得住寂寞的匠心,铸造出了粤港澳大湾区又一座“超级工程”。
解读
无人机如何
“穿针引线”?
●第一步:在无人机的牵引下,直径3毫米的悬索桥先导索飞跃过1200米宽的珠江水道后,经过4次置换牵引,22毫米直径的钢绳被固定至南沙大桥东西两岸索塔。
●第二步:大桥所需的每束缆索则都需从岸边启程,靠动力牵引,沿着“猫道”上的滑轮缓缓向前滑行。
●第三步:此时,工人需要尾随缆索一同前进,每束缆索中被染色的定位钢丝将帮助工人们观察缆索是否发生扭转,一旦发现有扭转的情况,就要及时调整。(撰文:廖银洁 王金超 何飞燕)
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