伶仃洋大桥:全球最高海中大桥
发布时间:2020-07-22 16:18
深中通道项目是目前我国乃至世界上技术难度最大、建造工艺最复杂的工程之一。项目桥梁工程包括伶仃洋大桥、中山大桥、泄洪区非通航孔桥、浅滩区非通航孔桥和陆域引桥,涵盖超大跨径悬索桥、大跨径斜拉桥、大型钢箱连续梁桥和预应力混凝土连续梁桥以及小箱梁桥等众多类型结构物。
桥梁工程是深中通道项目建设的重点、亮点、看点、难点,社会关注度高,建设要求高,面临很大挑战。项目桥梁工程不仅跨越了珠江口多条高等级主航道及主要泄洪通道,同时受到深圳机场航空限高影响,加上所处位置地质情况总体较差,建设条件十分复杂。
伶仃洋大桥位于珠江口伶仃洋开口水域,属于台风多发区,主孔跨径达到1666米,主塔高270米,通航净高76.5米,桥面高达90米(相当于30层楼的高度),建成后将是全球最高海中大桥。伶仃洋大桥抗风安全问题突出,主桥是全离岸结构,两个大型锚碇都在海中,如何在深水区、深层软基上确保围堰结构及岛体的稳定,对建设者都是极大的挑战。
70小时8000立方米混凝土会战
伶仃洋大桥共有东、西索塔两座桥塔,承台是桥梁结构中的重要受力构件,建造在桩基之上,将承担桥梁索塔及上部结构由上至下传递的荷载,与桩基共同构成桥梁的“砥柱”。
西主塔承台采用分离式承台结构,单个承台平面尺寸内径为36米 ,建好后将作为大桥主塔的基座,总浇筑量超过8000立方米,2020年春节前已经完成了其中约3000立方米的底部浇筑。3月5日晚上9点左右开始,持续时长超过70个小时,共计5120立方米的混凝土浇筑,成为整个项目单次混凝土浇筑方量最大的一次。
受航道影响施工平台无陆地栈桥与之相连接,施工所需的人员、材料、设备均靠船舶运输,自然因素影响较大,存在较大安全风险。为此,深中通道项目团队多次召开施工方案研讨会,制订了西索塔承台大体积混凝土保供方案,明确相关要求及计划安排,保障大体积混凝土的正常供应,为西索塔的建设提供有力保障。
同时,项目首次采用了“拌合楼组合搅拌船”的方式连续供应混凝土,由龙门吊配合泵车搅拌车进行泵送。在主墩平台新搭设完成的拌合楼直接提供承台浇筑所需的混凝土,有效解决了搅拌船混凝土容量有限、易堵塞、运输成本高等难题,同时新拌合楼的建成投产将大大减小后续重要施工节点混凝土浇筑时对搅拌船的依赖,切实提高施工效率,节约施工成本。
1800吨钢铁巨箱扎根伶仃洋
鉴于海上施工环境复杂,为有效降低施工风险,提高施工效率,提升工程质量,深中通道伶仃洋大桥承台施工共需下放共4个巨型钢吊箱,其中,东索塔承台为上、下游分幅的2个高14.5米、外径41.2米、壁厚2.5米、重量近1800吨的巨型钢吊箱作为承台施工的辅助措施。
深中通道管理中心桥梁工程部工程师陈炳耀解释,“简单来说,钢吊箱就好比是承台的‘盔甲’。由于承台顶面位于施工水域常水位以下,通过下放到位的钢吊箱经抽水等措施后可为承台形成干施工环境,将海上施工陆变为陆上施工。”
其次,钢吊箱不仅可以有效阻隔海水与桥梁结构接触,提高承台及桥梁的耐久性;同时,作为桥塔永久防撞措施,它还可以避免承台及桥塔在运营期间遭受船舶直接撞击所造成的损害,为大桥后期运营提供强有力的安全保障。
整个钢吊箱下放至水下之后,就像在海中放置了一个巨型箱子,钢吊箱底部和桩基相连并固定在一起,把海水隔离在外,在封底完成抽干箱内的海水后,可以在海中形成一个小型的“人工岛”,以便下一步承台施工。“钢吊箱作为桥梁永久防撞设施,能最大限度的降低船舶对桥墩的损伤,为大桥提供良好的安全保障。除此之外,还可以有效防止海水对承台的侵蚀。”现场生产副经理张玉涛介绍。
伶仃洋大桥施工区域位于台风多发区,海面风浪大,且临近伶仃航道、龙穴南航道等多条繁忙航道,这为钢铁巨箱的精准安装带来了极大的考验。
钢吊箱整体吊装下放,采用了3200吨起重船“长大海升”号,有效解决下放过程中,天气、海风、波浪、海水流速等诸多不稳定因素影响,既保证钢吊箱整体结构的安全性,又确保了下放精度,实现了施工作业的精准平稳。为确保钢吊箱优质高效下放,起吊按10%、60%、100%三级进行,每级持荷10分钟,现场安排专人全程检查各个起吊点受力、吊箱结构变形以及整体稳定性,测量人员全程监测并实时调整吊箱的平面位置及垂直度。
2019年11月6日,伶仃洋大桥西索塔首个钢吊箱与28根群桩基础精准落位结合,1800吨钢铁巨箱顺利扎根伶仃洋。
世界最大海中锚碇
伶仃洋大桥东锚碇为目前世界最大海中锚碇,是深中通道桥梁工程关键控制性工程,并首次在国内采用8字型海中地连墙基础,嵌入中风化花岗岩层深。地连墙工程由中交二航局施工,成槽采用BC40/MC96型液压铣槽机,由2个起始点同步施工,完成“8”字形区域地连墙。
“基础不牢,地动山摇”。地连墙施工就像是给伶仃洋大桥打地基,宋神友介绍,海中地连墙施工,此前国内没有任何施工经验,深中通道为首次施工。地连墙施工前,需在施工海域淤泥软弱地基上围堰筑岛、形成施工陆域;施工过程中,需依次穿越回填砂层、软弱淤泥层、粉砂层、中粗砂层等复杂底层,最后嵌入中风化花岗岩4米,地连墙终孔最深可达66.5米,且伶仃洋大桥基岩强度高,地连墙成槽难度大,给工程建设者带来极大挑战。
为尽快推动项目建设,深中通道开展了“湾区先锋深融合,海中锚碇克难关”的“开路先锋”工程,逐个破解了厚淤泥层不稳定、Y型槽段拐点处铣槽安全、回填砂处理技术、淤泥层与地连墙结合处成槽精度和质量技术等四大施工难题。
深中通道项目建设者迎难而上、革故鼎新,实现了“锁口钢管桩+平行钢丝索”组合式围堰结构体系、围堰筑岛施工工艺、骑跨式导向架定位工法、旋挖钻引孔和铣槽机铣槽交替施工工艺等四大创新,有效提升了项目信息化管理水平和智能建造能力。
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