中國(guó)交通報(bào)：匠心智造 北口品質(zhì)——溫州甌江北口大橋進(jìn)入主橋吊梁階段
中國(guó)交通報(bào) 2021年08月09日 第7544期
本報(bào)記者 趙珊珊 特約記者 尤超常 通訊員 劉大舉
一橋飛架，跨越天塹。近日，隨著首片主梁成功架設(shè)，浙江溫州甌江北口大橋（簡(jiǎn)稱北口大橋）正式進(jìn)入主橋加勁梁吊裝施工階段，大橋計(jì)劃今年年底建成，屆時(shí)從溫州樂(lè)清過(guò)江至龍灣的車程將從1個(gè)多小時(shí)縮短至15分鐘。
北口大橋是世界首座三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋，上層為甬莞高速公路，下層為228國(guó)道，全長(zhǎng)7.9公里，其中跨越甌江的主橋長(zhǎng)2090米。該工程是目前我國(guó)乃至世界技術(shù)難度最大、建造工藝最為復(fù)雜的橋梁之一。
項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，在溫州交通發(fā)展集團(tuán)的領(lǐng)導(dǎo)下，溫州甌江口大橋公司從項(xiàng)目實(shí)際出發(fā)，積極謀劃、勇于創(chuàng)新，堅(jiān)持以高品質(zhì)打造新的中國(guó)橋梁名片。結(jié)構(gòu)獨(dú)特 創(chuàng)三個(gè)世界之首
溫州交通發(fā)展集團(tuán)副總經(jīng)理、總工程師鄭鋒利表示，北口大橋是浙江省繼舟山連島大橋、杭州灣跨海大橋后的又一國(guó)家級(jí)重大橋梁工程，規(guī)模宏大、技術(shù)復(fù)雜，創(chuàng)三個(gè)世界之首。
受航空限高、廊道資源、雙航道通航等眾多條件制約，甌江北口大橋主橋采用世界首創(chuàng)的三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋結(jié)構(gòu)。橋下主、副通航孔可滿足3000噸級(jí)船舶雙向通行，雙層橋面設(shè)計(jì)可滿足每天10.7萬(wàn)輛次汽車通行的需求，將是國(guó)內(nèi)通行能力最強(qiáng)的橋梁工程之一。“北口大橋是交通運(yùn)輸部首批綠色公路示范項(xiàng)目，通過(guò)高速公路和普通國(guó)道‘兩橋合建’的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，節(jié)約土地約193畝，體現(xiàn)出項(xiàng)目全面落實(shí)綠色發(fā)展理念。”鄭鋒利說(shuō)。
同時(shí)，為提高海洋環(huán)境下橋梁結(jié)構(gòu)耐久性能，甌江北口大橋在多塔連跨懸索橋結(jié)構(gòu)體系中采用了A字形混凝土中塔結(jié)構(gòu)，為世界首創(chuàng)，使橋梁整體剛度得到較大提升，顯著降低了橋梁后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用和難度。
考慮到橋位區(qū)水文、地質(zhì)、航道船舶通行等因素，北口大橋中塔沉井采用世界首例超強(qiáng)河口深厚淤泥質(zhì)土層超大型沉井基礎(chǔ)方案。相較類似常見跨海橋梁群樁基礎(chǔ)，中塔沉井基礎(chǔ)剛度大，抗船舶撞擊能力和沖刷能力更強(qiáng)，安全可靠性更高，且經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯。
94天架起大橋“生命線”
主纜是懸索橋的主要承重構(gòu)件，是大橋的“生命線”，其牽引是橋梁上部結(jié)構(gòu)施工中最為復(fù)雜、最為關(guān)鍵的工序。北口大橋有左右兩根主纜，每根主纜由169根索股組成，單根索股長(zhǎng)約2300米，重約54噸，需要穿過(guò)南塔、中塔、北塔，最后固定在錨碇上。
為解決A字形剛性混凝土中塔索股和索鞍之間的滑移問(wèn)題，北口大橋中塔主索鞍首次采用了深槽索鞍。鞍槽最大深度達(dá)929毫米，索鞍中間設(shè)置豎向隔板，索股與豎向隔板之間相距僅1.6毫米。若采用傳統(tǒng)入鞍方式，不僅操作困難，還容易引起散絲、鼓絲等質(zhì)量問(wèn)題。為此，中交二航局施工團(tuán)隊(duì)研發(fā)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)梳齒型主索鞍深槽入鞍機(jī)器人，創(chuàng)新采用液壓頂桿作為機(jī)械手，通過(guò)液壓頂桿將索股“推”進(jìn)索鞍，整個(gè)過(guò)程平穩(wěn)可控，相比傳統(tǒng)人工入鞍施工效率提升30%。
為配合深槽入鞍機(jī)器人，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還創(chuàng)新研發(fā)了AI智能視覺識(shí)別測(cè)量技術(shù)，即先在一般索股與基準(zhǔn)索股的跨中安裝發(fā)光標(biāo)靶，采用工業(yè)相機(jī)采集圖像，并基于深度學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)標(biāo)靶特征，通過(guò)像素距離換算實(shí)際空間距離，計(jì)算出一般索股與基準(zhǔn)索股的高差，實(shí)現(xiàn)全天候環(huán)境下一般索股的高精度、自動(dòng)、遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)測(cè)量。
在主纜架設(shè)施工中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研發(fā)了標(biāo)尺索股架設(shè)工藝，并成功獲得發(fā)明專利授權(quán)，打破了索股架設(shè)只能白天牽索、晚上調(diào)索的被動(dòng)局面，從工藝上實(shí)現(xiàn)索股牽引、調(diào)索的流水作業(yè)，大幅提高了索股架設(shè)工效。施工高峰期每天可完成單幅7根索股牽引，施工效率提高約40%。
經(jīng)統(tǒng)計(jì)，北口大橋貓道施工及主纜架設(shè)僅用時(shí)94天，創(chuàng)國(guó)內(nèi)施工紀(jì)錄。
高難度吊梁 高精度安裝
北口大橋主橋上部結(jié)構(gòu)由110榀加勁梁組成，采用板桁組合式整體鋼桁梁結(jié)構(gòu)。加勁梁在工廠內(nèi)加工制造、拼裝結(jié)合，采用甲板駁船水運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。
溫州甌江口大橋公司總經(jīng)理潘濟(jì)告訴記者，在所有主梁中，最大節(jié)段重達(dá)813噸，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有纜載吊機(jī)無(wú)法滿足單臺(tái)起吊需求。為解決這一難題，溫州甌江口大橋公司聯(lián)合中交二航局等單位共同研發(fā)了4臺(tái)千噸級(jí)纜載吊機(jī)。
“相較于多臺(tái)吊機(jī)聯(lián)合作業(yè)，使用單臺(tái)千噸級(jí)吊機(jī)可大幅節(jié)約設(shè)備費(fèi)用、提升工效。”潘濟(jì)介紹，該纜載吊機(jī)單臺(tái)自重達(dá)330余噸，是當(dāng)前世界吊重能力最強(qiáng)的纜載吊機(jī)。
為把主梁精確安裝到高140余米、中間寬40余米的主纜上，項(xiàng)目多次召開專題會(huì)，邀請(qǐng)專家研究方案，主要構(gòu)件采用塔頂門架吊裝系統(tǒng)提升安裝，小型組件采用塔機(jī)起吊，歷時(shí)3天安裝到位，上下游行走機(jī)構(gòu)偏差不超過(guò)兩厘米。
主梁吊裝就好比在大江上“見縫插針”，起吊和就位難度高。纜載吊機(jī)采用了集人機(jī)界面、傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)于一體的PLC控制技術(shù)，保證加勁梁在頂升、下放及前進(jìn)過(guò)程中同步動(dòng)作并及時(shí)糾偏。纜載吊機(jī)還采用滾輪式行走方式，有效提高行走速度，將加勁梁安裝誤差控制在5毫米以內(nèi)。
首片主梁吊裝成功后，項(xiàng)目立即召開首件總結(jié)會(huì)，創(chuàng)造性提出“柔性空中工廠”概念，即利用行車機(jī)構(gòu)、纜載吊機(jī)、動(dòng)力收線裝置、控制室等成套設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全橋加勁梁吊裝全流程標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)目標(biāo)，為后續(xù)加勁梁吊裝工效提升打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
放眼甌越大地，曾經(jīng)山長(zhǎng)水險(xiǎn)，如今“海陸空鐵”立體交通網(wǎng)完善。今年年底北口大橋建成后，對(duì)完善國(guó)家公路網(wǎng)，提高東部沿海公路運(yùn)輸大通道通行能力，進(jìn)一步加強(qiáng)長(zhǎng)三角、海峽西岸和珠三角地區(qū)溝通聯(lián)系，緩解甬臺(tái)溫高速公路壓力，推進(jìn)溫臺(tái)產(chǎn)業(yè)帶和溫州甌江口產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)發(fā)展等具有重要作用。
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