港珠澳大橋作為連接粵港澳三地的超級工程和全國愛國主義教育基地,體現了我國的綜合國力、自主創新能力以及建設者勇創世界一流的民族志氣。
伶仃洋上的美麗項鏈
港珠澳大橋項目2003年8月啟動前期工作,2009年12月開工建設,于2018年10月開通運營,籌備和建設前后歷時達15年。大橋主體工程采用橋梁、人工島、隧道結合的建設方案。隧道部分長約6.7千米,其余橋梁路段約22.9千米,橋隧道路均為雙向六車道。港珠澳大橋總體施工難度史無前例,并刷新了多項世界紀錄。
為了完成這項史無前例的“超級工程”,中國工程師們像“新手開新車”,最終成功研究并應用大量“橋位現場拼裝”新工法完成了大橋建設。從33節沉管預制、浮運、安裝,到橋墩、箱梁的現場安裝,工程師們就像拼裝一個巨大的“積木”模型。那么,建設過程的“拼裝密碼”是什么呢?下面我們就來一一解密。
“積木”原件哪里來
工程師們把港珠澳大橋當作一個大“積木”,先根據設計圖分解出各種不同零件,再按照各零件的數量和要求進行制造,即做成預制構件,以便減少海上作業的時間。
在陸地上做好的零件通過驗收后,需要運送到海上指定位置進行吊裝。這些預制構件可都是“大家伙”,如組合梁預制構件就有1900噸重。它們是如何移動的呢?
移動臺車縱橫移轉換示意圖
橋墩和組合梁預制構件有專車接送,移動臺車和運、架梁一體船就是它們的交通工具。移動臺車是一種輪軌式設計的運輸車,2臺一起工作可以運送3000噸的重物。移動臺車將預制構件從工作臺座送往存放臺座保存,之后再送往出海裝卸平臺起吊位置。此時,靠“小天鵝”號和“天一”號運、架梁一體船完成預制構件的場內轉運,把預制構件通過限位裝置與船體綁扎固定好,沿航線運輸至橋位。這兩艘船的起重力量,均達到驚人的3000噸!
“積木”拼裝知多少
好不容易把預制件送到了海上指定位置,是否就能立刻吊裝了呢?其實安裝才是所有流程的重中之重。在海上施工,吊裝工序更加復雜,精度要求更高。另外,還要完成水域清理、海上施工平臺搭建、樁基礎施工等前置工序。
橋墩預制構件吊裝現場
橋墩和組合梁預制構件的吊裝略有不同。橋墩預制構件運至指定區域后,經大型裝載及起吊設備轉運至樁基礎上方,通過精密測量和定位、頂升裝置等,完成體系轉換和導向架安裝,就可完成吊裝。
而組合梁吊裝采用簡支變連續的施工方法,施工工序流程主要分為兩步。第一步是利用大型裝載及起吊設備逐孔吊裝單孔組合梁,每孔組合梁架好就焊接,最終形成6孔一聯或5孔一聯的連續結構;第二步是通過墩頂頂落梁施工實現一聯組合梁的體系轉換,就可完成吊裝。
組合梁出運
組合梁吊裝現場
它們的吊裝原理就像“抓娃娃”,必須把握好抓取的角度、力度、時機、高度等,才有可能成功夾取出“娃娃”。當然,大橋橋墩和組合梁預制構件拼裝涉及的施工環境、工程力學、人機料組織等等,是一個完整的體系施工,真正操作起來要十分嚴謹,也十分復雜。
港珠澳大橋的建設,通過零部件標準化生產、工程款測試、批量化生產等工序,最終完成新工法的開發、測試及投產使用,大大提高了工作效率。而且在工程款測試環節,中國工程師還提出和踐行了“首制件”模式:參照同等施工環境對大橋橋位處各零部件的預制、試出運、拼裝、濕接縫處理等工序及質量等進行施工及驗收,必須驗收合格后,方可正式開始大規模施工。
未來,中國大橋建設者們將繼續秉持港珠澳大橋的建設精神,沿用更多“拼裝”工法,創造更多港珠澳大橋式“積木”,為社會科普大橋建設知識,為時代技術進步貢獻更多力量。
責任編輯|趙青云
運營編輯|趙青云
質量審核 | 王維嘉 李元龍
圖文來源 | 《知識就是力量》雜志《港珠澳大橋的拼裝密碼》,撰文/黃磊、吳澤生、楊志平,協助組稿:《施工技術(中英文)》編輯部,原文有刪改,原創作品轉載請注明來源。
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