大連星海灣大橋紀(jì)錄“一籮筐” 技術(shù)攻關(guān)填補(bǔ)多項(xiàng)國內(nèi)空白

發(fā)布日期：2015-11-13來源：中交集團(tuán)編輯：宋珍珍

[摘要]

　　通訊員 謝茜 趙亭亭

　　“3年10個月，終于可以歇口氣了! ”二公局二公司大連南部濱海大道項(xiàng)目經(jīng)理郝勝利來到美麗的星海灣廣場，望著不遠(yuǎn)處，他為之奮斗了近4年的星海灣大橋。碧海之中，大橋如一條巨龍騰空而起，蔚為壯觀。

　　郝勝利介紹說：“大橋主橋創(chuàng)造了多項(xiàng)國內(nèi)第一，既是國內(nèi)首座海中地錨式懸索橋，也是國內(nèi)首座雙層鋼桁架梁懸索橋，我們遇到了很多挑戰(zhàn)。 ”

　　大連南部濱海大道工程是大連市“七縱七橫”未來交通網(wǎng)中的第七橫，是連接大連中心城區(qū)至高新區(qū)、旅順口區(qū)的重要通道。其中跨海大橋段全長6公里，東起大連金沙灘東側(cè)的金銀山，向西跨越星海灣，在高新園區(qū)填海區(qū)域登陸。二公局承建了跨海大橋工程的主橋——星海灣大橋。

　　該橋?yàn)槿L820米的兩塔三跨懸索橋，主跨460米，設(shè)計(jì)為上下兩層雙向八車道。工程位于黃海海域，橋址處水深10到12米，迎海面沒有任何遮擋物，施工海域常出現(xiàn)突風(fēng)、團(tuán)霧、涌浪等，全年多為9級及以上大風(fēng)，每月海上平均有效工作時間僅18天。而且大橋按照承受百年一遇風(fēng)浪(即12級臺風(fēng))設(shè)計(jì)，按照地震烈度7度設(shè)防，設(shè)計(jì)壽命100年。特殊的環(huán)境和設(shè)計(jì)對施工提出了特殊的要求。
 

　　海底潛藏“攔路虎”

　　星海灣大橋兩座主塔高112米，相當(dāng)于40層樓高。為了保證主塔在風(fēng)大浪急的外海中高高聳立，穩(wěn)如山岳，每個主塔下面設(shè)計(jì)有48根直徑2 . 5米、長47米的鉆孔灌注樁。群樁基礎(chǔ)對專做大型橋梁的二公局來說算是常規(guī)任務(wù)。但沒想到，一開鉆就遇到了讓人頭疼的“攔路虎” ——特殊的海洋巖溶地質(zhì)環(huán)境。大橋施工區(qū)域分布著密集的巖溶地質(zhì)層，尤其是主橋所有樁基無一例外地坐落在巖溶地質(zhì)層上，而且這些巖溶洞形式多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有斜面巖、陡坡、石柱、溶溝槽等。

　　特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致鉆孔過程中很容易出現(xiàn)掉錘、偏錘、卡錘等問題，施工難以正常進(jìn)行。項(xiàng)目總工程師孫艷明帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)展開專題攻關(guān)，最終研制出了適用于斜面巖層的“筒狀錘頭” ，解決了偏錘、卡錘、掉錘等問題。

　　單根樁的問題解決了，但隨著群樁基礎(chǔ)施工全面展開，兩個相鄰的樁位同時開鉆時，遇到巖溶洞地質(zhì)，兩個樁之間的孔壁就會因?yàn)閹r溶洞發(fā)生坍塌，出現(xiàn)串孔現(xiàn)象。因?yàn)槊扛鶚兜木唧w地質(zhì)都有所不同，沒有“包治百病”的解決方案，團(tuán)隊(duì)根據(jù)每一根樁探明的巖溶地質(zhì)分布情況，“私人定制”了相應(yīng)的技術(shù)措施，終于攻克海上復(fù)雜巖溶地質(zhì)難題。最終48根樁基質(zhì)量控制良好，檢測結(jié)果全部為I類樁。

　　錨碇當(dāng)中有“玄機(jī)”

　　星海灣大橋的主纜索股錨固系統(tǒng)在國內(nèi)首次采用“錨固鋼板+剛性拉桿”錨固體系，開創(chuàng)了國內(nèi)橋梁建設(shè)的先河。兩大錨碇是主橋最重要的安全控制系統(tǒng)，分別在主橋雙塔的兩側(cè)，單個沉箱重約26000噸，是目前國內(nèi)最重的混凝土沉箱錨碇。在這個“大塊頭”的錨碇中還“另有玄機(jī)” 。在錨碇混凝土中，要預(yù)埋122根超長索導(dǎo)管，然后將剛性拉桿穿過索導(dǎo)管，以連接錨碇錨固系統(tǒng)和主纜。

　　主纜承擔(dān)了大橋全部承重，而錨碇是主纜的“堅(jiān)強(qiáng)后盾” ，兩者中間的錨固連接非同小可。122根直徑18厘米、長16米的索導(dǎo)管貫穿后錨塊與后錨面鋼板，其預(yù)埋時任意斷面的空間位置精度都要控制在5毫米以內(nèi)。如果稍有偏差，剛性拉桿安裝時就有可能被導(dǎo)管壁口折斷。

　　項(xiàng)目副總工楊勇親自上陣，安裝了第一根之后發(fā)現(xiàn)精度控制非常困難，一天只能安裝2根。項(xiàng)目技術(shù)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合高校、科研機(jī)構(gòu)專家，再次展開攻關(guān)。經(jīng)過多次試驗(yàn)，團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了“三點(diǎn)定圓、三圓定管”安裝施工法。采用新方法之后，從最初每周15根到每3天25根，索導(dǎo)管安裝進(jìn)度不斷加速，且超長剛性錨桿安裝誤差小于2毫米。

　　四點(diǎn)提升“顯神威”

　　由于是雙層通車的鋼桁架梁，而且設(shè)計(jì)方案采用整體吊裝，因此梁段比一般大橋的梁段要重很多。主橋梁段共有43節(jié)，最重的梁段吊裝重量超過600噸，創(chuàng)下了國內(nèi)最重單節(jié)鋼桁架梁吊裝紀(jì)錄。因主橋設(shè)計(jì)垂跨比較小，必須實(shí)施對稱吊裝，以保證整個橋梁受力均衡。要將43節(jié)超重鋼桁梁提升至30米的高空，并且還要讓它們和相鄰的兩個“兄弟”來一個縫隙僅有2厘米的“親密接觸” ，難度不言而喻。而且公司原有的4臺跨纜吊機(jī)，只能滿足中跨吊裝，為保證同步對稱，還需增加4臺跨纜吊機(jī)進(jìn)行邊跨吊裝，僅吊機(jī)租賃費(fèi)就要增加1000多萬元。

　　“有沒有滿足要求，而且成本更低的方案? ”孫艷明帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)再次發(fā)起了攻關(guān)。

　　最終，工程師們針對不同位置梁段的特殊要求，分別采用了三種不同的吊裝工藝，即浮吊、跨纜吊機(jī)、四點(diǎn)同步提升系統(tǒng)。而這其中承擔(dān)邊跨吊裝的四點(diǎn)同步提升系統(tǒng)是項(xiàng)目自創(chuàng)的“新式武器” 。該系統(tǒng)由提升油缸、液壓泵站、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、提升結(jié)構(gòu)體系組成，理論最大吊裝重量高達(dá)1400噸，不僅解決了吊裝難題，而且成本相對較低，為鋼桁梁吊裝立下了汗馬功勞。

　　纏絲用上“新武器”

　　大橋2根主纜，總重2560噸，每根主纜共7747絲，長約949米，承擔(dān)著全橋恒載與活載將近3萬噸的重量。僅一根主纜的重量就達(dá)1220噸，而單根索股長度約為950米，全橋鋼絲累計(jì)長度約為14700公里，相當(dāng)于大連到紐約的往返距離。然而，主纜直徑僅505毫米，和跨江大橋相比，主纜直徑較細(xì)，給纏絲帶來了新的問題。二公局原來在跨江大橋上使用的主纜纏絲機(jī)，只適用于直徑為750毫米至950毫米的主纜，到了星海灣大橋上變得“英雄無用武之地” 。

　　纏絲機(jī)是懸索橋施工的專用設(shè)備，國內(nèi)目前僅有一兩個廠家擁有小直徑主纜纏絲設(shè)備，租金昂貴而且效率不高。公司隨即組織自行研發(fā)小直徑纏絲機(jī)。新型纏絲機(jī)設(shè)計(jì)持續(xù)了10個月，畫的圖紙超過了2000張。

　　設(shè)計(jì)師感慨，人們都認(rèn)為由小到大難，豈不知由大到小更不易。比如小型纏絲機(jī)尺寸縮小，但國產(chǎn)電機(jī)尺寸普遍偏大，采用進(jìn)口電機(jī)則成本太高，經(jīng)過反復(fù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終才找到了大小與成本的平衡。正式進(jìn)入設(shè)備制作過程后，設(shè)備制作工期已經(jīng)非常緊張。在炎熱的7月，設(shè)計(jì)人員與工人同吃同住，同上下班，一起通宵加班。最終，公司設(shè)計(jì)制造出CSJ 560新型主纜纏絲機(jī)，適用直徑范圍為220毫米至560毫米的主纜。

　　新設(shè)備既解決了市面上小型纏絲機(jī)纏絲張力不易控制、不能纏繞“S”型鋼絲等系列技術(shù)問題，又通過電機(jī)國產(chǎn)化和電控部分國產(chǎn)化，大大降低了單機(jī)成本，實(shí)現(xiàn)了重大技術(shù)革新。

　　2015年4月8日，大橋主纜纏絲施工全部完成，新設(shè)備經(jīng)過全面的考驗(yàn)，性能優(yōu)良。近年來，小跨徑懸索橋因其功能性和美觀性而越來越多地出現(xiàn)在公路、市政道路建設(shè)等領(lǐng)域，本次研制的CSJ 560型主纜纏絲機(jī)將大有用武之地。

　　通過不斷的創(chuàng)新，二公局項(xiàng)目部在星海灣上攻克了一個個技術(shù)難題。2015年1月5日大橋順利合龍， 6月24日全橋貫通， 10月底正式通車。

　　郝勝利笑著說：“施工中的每一天，項(xiàng)目的每一個員工都提著一口氣，卯著一股勁，為大橋建設(shè)而奮戰(zhàn)。通車的時刻，大家終于等來了。 ”

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