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跨越杭州湾(二)

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梁上运梁

杭州湾跨海大桥在滩涂区部分的桥身上使用的是50米跨度箱梁。桥端南岸十公里长的滩涂区车船不通,无法运用常规的“浮吊架梁”作业,也不适合采用现浇施工,原先被寄予厚望的辅助栈桥的承重能力也只有500吨,远远无法承载每片重达1430吨的50米箱梁。

安装这批箱梁的最有效办法就是利用大桥本身来“梁上运梁”,像搭积木一样,在主桥已经架好的梁上把新箱梁运送到前端,逐步推进架设。

“梁上运梁”的核心是运用轮胎式运梁机沿桥面运输箱梁和架桥机的工艺,关键是要有一套适合工程需要的专用设备。目前国内采用的梁上运梁技术的最大吨位仅为500吨,国际上的纪录也只有900吨,远远超出现有纪录的箱梁重量也让大桥专家组对梁上运梁的具体方案头疼不已。开发、研制超常规的运、架设备成为50米箱梁标段中标者中铁二局的当务之急。

中铁二局一方面联合国内各高校的教授专家进行技术攻关,另一方面也在国际上寻找研制运架设备的合作伙伴。而第一家与他们签订合作合同的意大利公司却拖了5个月迟迟不履约。情况紧急,2004年8月,中铁二局副总经理、总工程师、X标段合同项目经理林原顶着“合同总金额2%的履约保证金、原合同总额不变、架梁时间不变”三个条件,与另一家意大利公司DEAL进行了一星期的艰难谈判,并在8月18日签署合作合同。此时,距离2005年7月28日的架梁节点工期仅仅剩下10个月,但这个标段工程还面临着设计、制造、运输、报关、拼装、调试等全部工作。

在意大利DEAL公司帮助下,中铁二局研制出专用于大桥工程的LGB1600架桥机,但按照DEAL公司在台湾组装900吨架桥机的经验,LGB1600架桥机的组装时间至少要100天,且要有工厂化的作业条件和4台70吨的吊车配合才能完成。杭州湾施工现场远远达不到这个规格,当最后一批构件运抵工地,剩下的时间已不足60天。5月26日,DEAL公司总裁诺维拉和总经理拉扎里从意大利专程赶到杭州湾现场办公,中意双方在40度的高温下每日连续工作超过12个小时,努力之下,合作双方只用了短短39天就实现了LGB1600整机调试成功。意大利专家卡瓦奇惊叹道:“杭州湾创造了世界速度和奇迹!”

7月28日,杭州湾南岸彩旗飘扬,两台50米高的HM800提梁机巨人般横跨大桥,矗立在大桥南端;拥有640只轮胎的TE1600运梁车驮负着长50米、重1430吨的整孔箱梁缓缓走进架桥机的怀抱;LGB1600步履式架桥机伸出两条110米长的钢铁巨臂紧紧抓住浅海滩涂中的桥墩,将50米箱梁稳稳的放在两个桥墩上。杭州湾跨海大桥首片50米箱梁架设成功!这一架突破了杭州湾跨海大桥工程的关键节点,还创造了世界桥梁建设中“梁上架梁”的新重量纪录。

夜半抢潮位

7月12日,浙江省总工会党组书记、常务副主席顾秀秀一行人到杭州湾南岸进行高温慰问,让她倍感欣慰的是工人们过硬的工作与生活配套服务指标:居住的6人标准间临时工房里都配有电视和空调,干净整洁程度堪比宾馆;为了避暑,工人们要到下午四点才开始上班;他们的伙食也非常不错,天天有肉,吕忠达等指挥部领导也经常在食堂内就餐。

不过杭州湾上的建造师们也有辛劳的时候。受月球引力影响,杭州湾每天都有两次潮汐变化,并且潮位变化是每天推迟一小时。而紧接打桥桩的工序就是浇筑连接桥桩与墩身的承台,施工队在浇筑承台的时候必须要抢低潮位施工,不管白天黑夜。“如果半夜三点是低潮位,我们也要爬起来去抢。”中港二航局的党总支副书记焦贤模对《建造师》说。

浇筑承台的吊装箱被套在距离桥桩1.5米的地方,悬吊于半空,用钢结构封好之后,把混凝土打进去,然后做钢结构和混凝土的封顶。由于安装钢吊箱和浇筑混凝土时不能经受海水冲刷,所以只能在每天的低潮位进行。在第一个低潮位时将钢吊箱安装好,12个小时之后的第二个低潮位来临前夕用淡水将高潮位时灌入钢吊箱的海水冲洗干净,避免对钢吊箱的腐蚀,然后在低潮来临时浇筑混凝土。

管理统筹

在接手杭州湾跨海大桥项目之前,吕忠达主持过宁波市的药行街、中山路等项目的建设,还在2001年主持了宁波招宝山大桥主梁断裂后的修复工程,这些项目的规模都远远不及杭州湾跨海大桥。但是,吕忠达却在这个规模空前的项目里享受到了空前的轻松:就算他不涉足施工现场,每天坐在办公室里也可随时通过电脑监控工地上2万多个作业点的施工状况。“即便是有人偷懒我也能随时发现。”吕开玩笑说。

杭州湾跨海大桥的管理系统已经全面实现了信息化。大桥管理信息系统在信息采集方面,通过“施工数据采集系统”和“无线视频监控系统”,将工程建设过程的进度、投资、质检、试验、监控、图像数据进行分类采集和有效及时地保存,不仅对施工期的管理工作提供了高科技的辅助作用,还为大桥运营期的桥梁健康系统提供完善的数据分析基础。

不过信息化程度再高也无法化解12个标段、20多家施工单位同时在杭州湾跨海大桥上施工带来的协调难题。对此,大桥指挥部把所有标段按照工程相关性分成四个项目部,派出四个项目经理来负责各个项目部的质量、进度、安全控制,尤其是各个标段之间的协调把控。

第三项目部的项目经理冯宗朝负责Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ等八个标段,各个标段之间的配合和协调是他的工作重点,比如大桥局Ⅷ标段的70米箱梁的运架就会与中港二航局Ⅴ标段下部结构的安装交叉作业,在他们各自都有工期进度安排的情况下,如何最大限度的合理协调他们之间的配合,是冯最头疼也是最觉有趣的事情,“每天做8个标段之间的排列组合其实不是件枯燥的事,关键在于事先做好预调控,而非是每次出了问题再手忙脚乱地解决。”冯宗朝对记者说。

承担北航道桥施工的Ⅱ标工程技术人员集思广益,一项承台套箱与防撞装置相结合的建议,不仅大大增加了安全性,还降低了约670万元的造价,压缩工期6个月。还有Ⅷ标技术人员优化了施工方案使得提前45天成功实现首架70米箱梁,Ⅴ标通过一次次试验有效消除了墩身混凝土色差、气泡、砂线、拼缝错台等现象,Ⅹ标项目部开创了混凝土保湿、保温养护方案,和先简支后连续箱梁湿接头施工用整体移动式模板系统两项创新成果。两年多来,各参建单位共上报的250多项创新成果直接创造了上亿元的经济效益。

“立功竞赛活动成为推进大桥工程建设的有力帮手和助推器。”杭州湾大桥指挥部负责资金筹备和立功竞赛的副指挥金建明对《建造师》说。

新挑战

经过2005年一年的攻坚,南岸滩涂区50米箱梁和深海区70米箱梁的制造、运输、架梁均宣告成功,杭州湾跨海大桥建设过程中的关键困难都已克服,吕忠达和金建明都长长地松了一口气,前方似乎一片坦途。

果真如此吗?

2004年底,中港二航局和广东长大公路工程有限公司都在各自的航道桥标段中发现钻孔桩的钢护筒发生了大面积变形。有人分析,这一事故发生的主要原因是中交规划设计院在设计时没有听取施工方对钢护筒壁厚25毫米的建议,坚持只用了18毫米,导致钢护筒抗压力不够;也有人认为,地质发生变化才是事故主因,但最终原因至今尚未有定论。

这次钢护筒的大面积变形,给中港二航局和广东长大带来了数千万元的经济损失,还耽误了半年的工期,负面影响一直延续到现在。与吕忠达的信心十足不同的是,负责北航道桥的第一项目部经理徐爱敏对明年6月底全线贯通的目标深感压力。

徐爱敏告诉《建造师》,全线贯通关键取决于南北航道桥的合龙,除却那次钢护筒变形延迟了半年的工期,航道桥本身的施工也存在不少困难。

南北主航道桥以及海中平台的匝道桥所使用的40米长、200吨重的钢箱梁,需要在武汉的制梁厂制造好之后,通过船运输到现场。由于运梁时要求两片梁不能重叠放置,所以载重3000吨的船每次只能运两片,而船经由长江到东海然后再到杭州湾,路上至少需要3天左右的时间。按时间表推算,具有6个作业面的航道桥和具有5个作业面的匝道桥的用梁时间都将集中在2007年上半年,届时即便制梁厂投入十五六艘船来运输,也不足以满足供梁需求,这很可能拖累明年6月底全线贯通的目标。

此外,跟一次性释放后就不再有危险的浅层沼气不同,肆虐的台风和季风随时可能威胁大桥的施工安全,从而延误工期。种种因素给杭州湾跨海大桥的施工和工期目标蒙上了不确定的面纱。每年的第三季度都是台风密集的时间段,很快,新的台风又要来了。(记者 赵聪慧)

中国桥梁演变简史

1. 藤桥是中国历史上出现最早的桥,人们用藤类植物扭编成两条长绳,平行系于河两岸对生的两棵大树上,作为桥的主索,在两条主索之间用稍细的藤条编成下垂的藤网,再在网底部铺设木板。

2. 秦汉时期,索桥发展起来。索桥也称吊桥、绳桥,做法是在两岸建屋,屋内各设系绳的立柱和绞绳的转柱,然后用粗绳索若干根平铺系紧,再在绳索上横铺木板,有的在两侧还加一至两根绳索作为扶栏。

明成化十一年(1475年)在云南省博南古道兰津渡口出现了我国历史上最早的铁索桥之一“霁虹桥”,该桥用18根铁链架起,净跨超过60米。1986年该桥被暴涨的江水冲毁,但古渡口、桥墩等遗址犹存。

3. 距今2000多年前,西安附近开始出现中国最早的石梁桥,最简单的造桥法是用石头做梁,架于沟壑或水道两岸。与藤桥和索桥比起来,石梁桥建造简单,且经久耐用。现存的较古老的石梁桥是建于南宋泉州地区的安平桥。

4. 当藤、竹、绳、石头、木材先后在藤桥、索桥和梁桥上出现后,人们开始发明新的建桥方式,能有较大跨度且美观牢固的木拱桥和石拱桥应运而生。石拱桥中现存最早的实物和最具代表性的是隋代李春设计建造的赵州桥,为单孔空腹圆弧石拱桥,结构独创,造型匀称美丽,1991年被列为世界文化遗产。

现代桥的常见结构

1. 梁式桥——梁式桥是以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁,此种桥外形简单,制作、安装、维修都较方便,广泛用于中、小跨径桥梁中。

日本1976年建成的主跨240米的滨名大桥,和中国广东1997年建成的主跨270米的虎门辅航道桥就是预应力混凝土梁式桥。

2. 拱式桥—拱式桥是以承受轴向压力为主的拱(称为主拱圈)作为主要承重构件的桥梁。按主拱圈的静力图式,可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱;按主拱圈的构成形式,可分为板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱;按拱上建筑的形式不同分为实腹式拱和空腹式拱。

中国2003年6月底建成通车的上海卢浦大桥以其550米的大跨径,刷新世界钢拱桥的历史,成为“世界第一拱”。

3. 悬索桥——悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁,由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索通常由抗拉强度高的钢材(钢丝、钢绞线、钢缆等)制成,用以承受拉力。

美国旧金山主跨1280米的跨海大桥—金门大桥是非常典型的悬索桥设计。这座70多岁的大桥只有两大支柱,利用桥两侧的弧形吊带产生的巨大拉力,把沉重的桥身高高吊起。

4. 斜拉桥—斜拉桥由拉索、索塔、主梁和桥面组成,将梁用若干根斜拉索拉在索塔上,便形成斜拉桥,桥面荷载经主梁传给拉索、再由拉索传到索塔。斜拉桥的缆索张拉成直线形,整个结构为几何不变体,其刚度比悬索桥大,跨径一般在梁桥和悬索桥之间。

目前在建的苏州南通大桥是主航道桥跨度1088米的斜拉桥,2008年建成通车后,将成为世界第一长斜拉桥。

世界著名跨海大桥

■巴林—沙特阿拉伯跨海大桥:位于波斯湾,全长25公里,一度为世界最长。

■大贝尔特桥:位于丹麦哥本哈根,全长17.5公里,1998年竣工通车。

■厄尔松海峡桥:连接瑞典和丹麦,总长16公里,世界最长的公铁两用斜拉桥,2000年通车。

■联邦桥:位于加拿大,总长12.9公里,是世界上最长的穿过冰覆盖水域的桥,1997年通车。

■日本濑户内海大桥:跨海距离9.6公里,连接本州与四国。

■奥克兰港湾大桥:全长1079米,有8条平行车道,是新西兰唯一的港口桥。

■澳凼大桥:澳门半岛与凼仔岛间的第一座跨海大桥,全长2569.8米,引桥长2090米,桥面宽9.2米,由6个桥墩支撑,最大跨度73米,高度35米,为澳门八景之一。

■博斯普鲁斯大桥:桥面设计狭长如机翼,1973年竣工,1074米的跨径为欧洲第一、曾排世界第四。

相关参数

杭州湾跨海大桥由0.327公里长的南北陆地引线、1.486公里长的南北通航孔桥和34.187公里长的非通航南北引桥组成。大桥采取双向六车道高速公路设计,设计时速高达100公里,设计使用寿命100年。其中北航道桥为主跨448米的钻石型双塔双索面钢箱梁斜拉桥,通航标准35000吨,南航道桥为主跨318米的A型单塔双索面钢箱梁斜拉桥,通航标准为3000吨

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