中國“建橋鐵軍” 在平潭創新世界建橋技術

加工成型的3米直徑鋼筋籠

2015年8月26日，中國鐵建大橋工程局集團福平鐵路四標二分部首個深水裸巖區鋼吊箱成功吊放

核心提示

近日，隨著B50號墩位最后一根樁基順利澆筑完畢，平潭海峽公鐵兩用大橋B50號墩位的14根樁基全部完成。至此，中國鐵建大橋工程局集團福平鐵路四標二分部共完成210根樁基施工，僅剩余93根。目前，大橋全線共完成樁基750根，占總數(868根)的86.4%。

在惡劣的自然地理環境下，中國鐵建大橋工程局這支“建橋鐵軍”是如何克服一個個世界級難題，順利開展深水樁基施工，開辟世界尖端建橋技術的創新之路呢?近日，記者走進中國鐵建大橋工程局集團福平鐵路四標二分部的建橋一線，一探究竟。

建橋者的“兇險路”

在蘇澳碼頭放眼望去，施工平臺上大型施工設備協同作業，施工船舶聚集，十分壯觀。形成這樣施工的場景，建設者首先要克服海上施工的難題。

中國鐵建大橋工程局集團福平鐵路四標二分部項目經理蔡維棟來平潭一年多，談及惡劣的氣象條件，他說，除了冬天身體凍得發僵以外，真正讓他印象深刻的是，夏天的時候，工人們流的汗被海風蒸發后，將會把風干后的鹽漬留在手臂上，造成損傷，這也是項目部很多人得風濕病的原因。

夏有臺風，冬有季風，這意味著一年當中，有效施工日期不到100天。在這種條件下施工，是一個巨大的挑戰。

伴隨著惡劣的天氣，水深和涌浪也是巨大的施工障礙。中國鐵建大橋工程局集團福平鐵路四標二分部項目副經理張立東介紹，大橋最大水深42米，最大潮差為7.2米。即使在風力較小的情況下，風浪以暗涌的形態傳播至海峽時，也會帶著巨大的能量，所有船只會像浮萍一樣搖擺不定，起吊、安放大型施工結構物時難以精準到位。

“看似平靜的海面，時不時就會形成兇猛的浪涌。”中國鐵建大橋工程局集團福平鐵路四標二分部工程部部長池忠波就經歷了多次這樣的情形。跟隨他前往海上施工平臺途中，記者幾次被強風吹的站不住腳。他介紹，僅僅是單根鋼護筒在下放過程就要承受87噸的波浪力。

“風大、浪高、流急、水深、裸巖，這些對建橋來說是巨大的挑戰。”蔡維棟說，兩年來，正是在這樣的施工條件下，項目部對一個個難題進行攻堅。

深海鋼護筒插打作業

施工人的“攔路虎”

平潭海峽公鐵兩用大橋B0-B58段，共設計 59 個墩，其中水中墩55 個。據池忠波介紹，這里的最大水深42米，難度極大，而四標段二分部承建的B39-B58段，是全橋最難啃的硬骨頭。

對他們來說，天氣還不是最大的挑戰。池忠波告訴記者，該標段位于北東口水道，海床覆蓋層較薄，17個平臺中有13個地處光板裸巖，單個墩位海床兩側的最大傾斜度達到11米，同時裸巖還會出現不同程度的傾斜。要讓鋼護筒如“定海神針”一樣在海底站穩，這種施工難度堪稱前所未有，幾乎沒有可以復制的經驗。

“海底鉆孔的強度僅次于鐵，鐵的強度是235兆帕，裸巖的強度是225兆帕，還要打100多米深。”蔡維棟介紹，只要稍微在樁基施工中控制不當，就會引起懸空滑移。

有些困難可以預見，可在海底的暗流卻無法預測。“一個剛剛插打好的鋼管樁、鋼護筒，很可能下一秒就會受到海底暗流的沖擊，而無法站穩，導致前功盡棄。”張立東說。

在靠近蘇澳岸邊的深水裸巖墩位上，完成一個樁常常需要花上一個月的時間，而項目工期緊、壓力大，時間就是生命。

從2013年下半年進場施工開始，類似的難題一個接著一個。蔡維棟和他的團隊吃飯也在想，走路也在想，一項項創新破繭而出，一個個難題逐個擊破。“最難的時候，我們都扛過來了，也有經驗了。”蔡維棟感慨地說。

施工人員正在進行鋼吊箱底板焊接

技術員的“蜀道難”

近日，在B43號平臺上，樁基作業正在如火如荼地進行著。一年多以前，這里要進行樁基施工，項目部技術員把它比作是“蜀道難”。

建一座跨海大橋，需要過硬的技術，而技術則源于不斷的實踐。

2014年3月24日，項目部選擇了具有代表性的無覆蓋層且海床為花崗巖的B49號墩進行試樁，這是第一次進行基礎施工的探索。

“當B49號墩位首次插打到深度1.2m左右的時候，鋼管樁就倒掉了，且鋼管樁樁頭發生嚴重變形。”項目部總工程師樊立龍回憶說。

雖然是次失敗的嘗試，卻為樊立龍和同事們提供了思考的空間。“單個不行，若是組合的形式會有什么樣的效果?”

經過反復研究，項目部采用了一套方法，在低平潮時間段，利用打樁船以3根為一個的小單元，形成自穩體系，以該單元為起始小平臺進行外圍擴大，逐步形成施工平臺。“這不僅確保施工安全質量，而且還大大縮短施工時間。”樊立龍說。

局面打開了，接下來，項目部將面臨更難的是深海淺覆蓋層獨立鉆孔平臺和深水裸巖區棧橋和平臺搭設施工。單個平臺在搭建時，將會承受1300噸的波浪力，浮吊在風浪大的時候搖得就像撥浪鼓。吊裝作業，猶如“海上繡花”。

用樊立龍的話講：“這項施工是項目人員前所未遇的，也是大橋的技術瓶頸，大橋的成敗在此一舉。”

于是，樊立龍、張立東、池忠波等領銜的技術攻關小組，根據設計圖紙資料提供的墩位覆蓋層厚度及試樁情況，沒日沒夜地進行測算、畫圖、修改、復核。大家困了就趴在辦公桌上瞇一會，餓了就以方便面來打發。

兩個月過后，集全體技術人員心血與智慧的《鋼護筒參與受力的結構設計方案》和“打樁船直接插打法”應運而生。

理論上可行，但實踐起來，沒有人敢打包票。

令樊立龍印象深刻的是2014年6月一天，在打樁船直接插打法施工中，就出現了差錯。項目部選用亞洲最大的打樁船“雄程1號”，利用打樁船自帶GPS系統對管樁進行樁位及垂直度進行調整，但當直徑3.3米、長55米、重110噸鋼護筒在下到底部后，由于抱樁器在鋼護筒最上面1/5處，受湍急海流的作用，錘擊沉樁時產生偏心，導致沉樁偏位。“當時，大家的心涼了半截。因為沒有做過，之前考慮過的問題總會出現疏漏。”樊立龍說。

項目部馬上做出調整，采用在船甲板上增加一套抱樁器，再利用GPS定位、全站儀復核沉樁位置和垂直度以及標高控制貫入度，難題迎刃而解。

2014年7月11日，在潮差7米和7級大風的不利條件下，項目部管段內首個鋼護筒在B40號主墩順利施打完成，既保證了樁錘、樁帽、管樁保持在同一軸線上，又避免產生偏心錘擊，確保了沉樁精度。這是項目部的又一次技術創新，也為后續施工奠定了基礎。

項目部的“創新坎”

B39號墩是全線一項重要控制性工程。日前，在項目部全體努力下，B39號墩下放了全線最大的1400噸鋼吊箱，這為后續鋼吊箱施工提供了寶貴的經驗。記者觀察到，在安放現場，施工人員充分利用現場大型吊裝設備的優勢，采用浮吊整體吊裝鋼吊箱圍堰，整體下放，整個過程一氣呵成。

建造橋墩，首先要為施工創造一個無水的環境。全國各地的橋梁建設中，有許多種方法可以實現，但深水鋼吊箱圍堰施工可謂是一次大膽的創新。

這項創新正出自平潭海峽公鐵兩用大橋的圍堰施工。那么這項技術有何獨到之處?

原來大橋施工海域風大浪急，采用常規的鋼圍堰在安裝、拆解上需要耗費很大人力、物力，不僅增加了難度，還對整體工期不利。

“深水鋼吊箱圍堰充分利用現場大型吊裝設備的優勢，采用浮吊整體吊裝鋼吊箱圍堰，整體下放，完成了鋼吊箱直接就位施工工藝，拉壓桿的應用平衡了吊箱在海中承受的波浪力、水流力產生的水平力，大大簡化了施工工藝。”池忠波介紹。

“這是一次打破常規的嘗試。”蔡維棟說。

實際上，這僅僅是項目部科研攻關所取得成就的其中一項。面對一個個世界級施工難題，建設者們把他們轉化為技術創新。

國內首座公鐵兩用大橋，能夠實現上走汽車、下行鐵路，讓許多人津津樂道，但造墩、架梁的艱難，只有奮斗在一線的工人最清楚。

“平潭海峽公鐵兩用大橋共58跨，工程量大，施工周期長。”蔡維棟介紹，為解決現有的單孔造橋機作業長，成橋速度慢的難題，技術攻關人員研發了雙孔連做節段拼裝造橋機。

“與現有的單孔造橋機相比，可節省一半的工期，將會加快建橋速度。”樊立龍說。

此后，諸如“模袋圍堰”施工工藝、“水下不離散混凝土”施工工藝、深水區與淺水區穿插作業、平臺和棧橋同步推進的施工方案等創新技術先后出爐。

截至2015年年底，項目部已上報科技開發立項12項、工法9項、專利10項。更值得稱道的是，在全員的參與，項目已成功攻克了“深水有覆蓋層大直徑鋼護筒獨立平臺的搭設”“深水裸巖組合平臺的搭設與穩固”“深水裸巖大跨長距重載棧橋的搭設”“大噸位整體鋼吊箱設計與施工”“臺風區碼頭與后場配套設計與施工”等多項技術難題。

技術難度催生出橋梁建設的創新，激發出建橋者更大的熱情。去年8月26日，深水裸巖區首個重達400噸鋼吊箱在B54號墩整體下放到位;9月4日，鋼吊箱順利完成封底。至此，海上施工實現了水下施工與水上施工工序的安全轉換，平潭海峽公鐵兩用大橋北東口水域水下裸巖基礎施工取得了根本性突破。

截至目前，平潭海峽公鐵兩用大橋四標二分部承建的樁基完成210根，占任務的69.3%，剩余93根，完成承臺4個、墩臺3個。“沒經歷過這些考驗的人只當是故事，而經歷過的每一個人將是刻骨銘心!”蔡維棟的一句話，道出了平潭海峽公鐵兩用大橋建橋者的心聲。