大連星海灣大橋紀錄“一籮筐” 技術攻關填補多項國內(nèi)空白

發(fā)布日期：2015-11-13來源：中交集團編輯：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目經(jīng)理郝勝利來到美麗的星海灣廣場，望著不遠處，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。

　　該橋為全長820米的兩塔三跨懸索橋，主跨460米，設計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、團霧、涌浪等，全年多為9級及以上大風，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浪(即12級臺風)設計，按照地震烈度7度設防，設計壽命100年。特殊的環(huán)境和設計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，相當于40層樓高。為了保證主塔在風大浪急的外海中高高聳立，穩(wěn)如山岳，每個主塔下面設計有48根直徑2 . 5米、長47米的鉆孔灌注樁。群樁基礎對專做大型橋梁的二公局來說算是常規(guī)任務。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，結構復雜，有斜面巖、陡坡、石柱、溶溝槽等。

　　特殊的地質(zhì)結構導致鉆孔過程中很容易出現(xiàn)掉錘、偏錘、卡錘等問題，施工難以正常進行。項目總工程師孫艷明帶領技術團隊展開專題攻關，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為巖溶洞發(fā)生坍塌，出現(xiàn)串孔現(xiàn)象。因為每根樁的具體地質(zhì)都有所不同，沒有“包治百病”的解決方案，團隊根據(jù)每一根樁探明的巖溶地質(zhì)分布情況，“私人定制”了相應的技術措施，終于攻克海上復雜巖溶地質(zhì)難題。最終48根樁基質(zhì)量控制良好，檢測結果全部為I類樁。

　　錨碇當中有“玄機”

　　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，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” 。在錨碇混凝土中，要預埋122根超長索導管，然后將剛性拉桿穿過索導管，以連接錨碇錨固系統(tǒng)和主纜。

　　主纜承擔了大橋全部承重，而錨碇是主纜的“堅強后盾” ，兩者中間的錨固連接非同小可。122根直徑18厘米、長16米的索導管貫穿后錨塊與后錨面鋼板，其預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管壁口折斷。

　　項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。項目技術團隊聯(lián)合高校、科研機構專家，再次展開攻關。經(jīng)過多次試驗，團隊研發(fā)出了“三點定圓、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，索導管安裝進度不斷加速，且超長剛性錨桿安裝誤差小于2毫米。

　　四點提升“顯神威”

　　由于是雙層通車的鋼桁架梁，而且設計方案采用整體吊裝，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)鋼桁架梁吊裝紀錄。因主橋設計垂跨比較小，必須實施對稱吊裝，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，只能滿足中跨吊裝，為保證同步對稱，還需增加4臺跨纜吊機進行邊跨吊裝，僅吊機租賃費就要增加1000多萬元。

　　“有沒有滿足要求，而且成本更低的方案? ”孫艷明帶領技術團隊再次發(fā)起了攻關。

　　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、四點同步提升系統(tǒng)。而這其中承擔邊跨吊裝的四點同步提升系統(tǒng)是項目自創(chuàng)的“新式武器” 。該系統(tǒng)由提升油缸、液壓泵站、計算機控制系統(tǒng)、提升結構體系組成，理論最大吊裝重量高達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1220噸，而單根索股長度約為950米，全橋鋼絲累計長度約為14700公里，相當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，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，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” 。

　　纏絲機是懸索橋施工的專用設備，國內(nèi)目前僅有一兩個廠家擁有小直徑主纜纏絲設備，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。新型纏絲機設計持續(xù)了10個月，畫的圖紙超過了2000張。

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

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

　　2015年4月8日，大橋主纜纏絲施工全部完成，新設備經(jīng)過全面的考驗，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、市政道路建設等領域，本次研制的CSJ 560型主纜纏絲機將大有用武之地。

　　通過不斷的創(chuàng)新，二公局項目部在星海灣上攻克了一個個技術難題。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，項目的每一個員工都提著一口氣，卯著一股勁，為大橋建設而奮戰(zhàn)。通車的時刻，大家終于等來了。 ”

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