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中國大橋穿越“東方百慕大”

來源:人民鐵道網-人民鐵道報

“世界在建難度最大”的平潭海峽公鐵大橋貫通
 
中國大橋穿越“東方百慕大”
 
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圖為9月21日,平潭海峽公鐵大橋鼓嶼門航道橋的鋼桁梁在吊裝中。新華社記者林善傳攝
 
  這里的驚濤駭浪與百慕大、好望角齊名,是世界三大風暴海域之一,6級大風天一年中超過300天;
 
  這里無風也起浪,水流速度相當于長江中下游洪峰,潮差最高超過7米;
 
  這里小島棋布、地質復雜,堅硬如鐵的光板巖石是打樁建墩者的噩夢……
 
  9月25日,被橋梁專家稱為“世界在建難度最大”的平潭海峽公鐵大橋成功貫通。它是世界上最長的跨海公鐵兩用大橋,中國建設者在世界橋梁史上再次書寫傳奇。
 
  堅守、創新、突破,中國人第一次建造跨越海峽的公鐵兩用大橋。六年磨一劍,最終讓“不可能”變成了人們眼前的超級工程。
 
  突破“禁區”的超級大橋
 
  在建設平潭海峽公鐵大橋之前,王東輝做了充分準備,查資料、看現場、鉆探海底,前前后后籌備了好幾年。但到2013年真正開始施工時,他發現,在平潭海峽建橋的難度還是大大超過預料。
 
  “海底有很多直徑2米到10多米的孤石,前期鉆探根本發現不了。這些孤石很硬且成堆密布,鋼護筒底口一接觸到孤石,就會卷邊凹陷失穩,鉆頭一放就滑,就像人站在一堆鵝卵石上一樣。”王東輝說。
 
  王東輝是中鐵大橋局的橋梁工程師,1992年大學畢業后便一直和鐵路橋打交道,也是較早參與平潭橋的建設者之一。目前,他擔任這座大橋的項目部總工程師。
 
  平潭海峽公鐵大橋是福州至平潭鐵路的控制性工程,也是“十三五”規劃中北京至臺灣高鐵的先期工程。大橋起于福州長樂區松下鎮,“踏”過四座小島后抵達平潭島,全長16.34公里。
 
  “橋址所處的臺灣海峽是世界三大風暴海域之一,海域環境復雜。風大、浪高、流急、巖硬,波浪力是長江等內河的10倍以上,全年6級以上大風天超過300天,”福建福平鐵路公司福平指揮部指揮長劉志軍說,因建設條件惡劣、有效作業時間短,施工難度極大,業界把這里視為“建橋禁區”。
 
  長期研究水下考古的福州市考古隊隊員蔡喜鵬介紹,平潭海峽地處古代海上絲綢之路要道,是福建乃至全國已知水下遺存分布最為密集、內涵豐富且文化面貌相對明確的水下遺存分布區,專家在這里已確認的水下文化遺存就有10余處。
 
  “每一座橋梁建設都有自己的難點,但平潭海峽公鐵大橋把這些難點集中到了一起。”大橋項目部常務副經理肖世波說。2015年5月,他從港珠澳大橋項目轉戰平潭,意外地發現,新的項目施工難度甚至比港珠澳大橋更高。
 
  “首先是鉆機怎么把這么硬的巖石鉆透,要打入巖石內部40米以上,其間還有孤石、斜面巖的困擾。做完基礎后,圍堰施工又面臨波浪力的問題。這里的海水流速相當于長江中下游洪峰期的流速,我們要頂著這樣的波浪力,把一個個圍堰放到水里去,并在里面施工。”肖世波說,這些問題解決之后,還要面對上部結構施工時的常年大風問題。
 
  新項目很快給了肖世波一個“下馬威”。2015年8月,臺風“蘇迪羅”攜帶15級大風呼嘯而來,剛剛鉆好的鉆孔成孔后受大浪沖擊而塌孔,最后只能花幾個月時間處理掉落的鋼護筒、海底注漿加固地層重新鉆孔。
 
  肖世波說,從進入平潭海峽公鐵大橋項目開始,他每天都面對著類似的問題,每天的工作就是遇到問題、解決問題。
 
  “六年磨一劍”,大橋橫空出世
 
  走上平潭海峽公鐵大橋橋面,剛剛還艷陽高照的晴空突然下起了陣雨。
 
  “放心,這雨應該就下一小會兒。我們看過預報,上午九點之前天氣都不錯,是施工作業的好時機。”肖世波招呼記者暫時躲避一下。
 
  面對“建橋禁區”的考驗,唯有創新才能突破。監測風浪潮的技術創新便是建設者們發展出的“絕技”。
 
  “剛開始摸索的時候,打鋼樁、吊圍堰,我的設備都就位了,但天氣就是不行。往往一等就是十幾天、一個月,最長的一次竟然等了兩個月都不見施工窗口期。”肖世波說,海峽之上與陸地不同,天氣常常說變就變。為了摸清橋址附近風浪的“脾氣”,中鐵大橋局專門建立了一個“復雜海洋環境的風浪檢測技術研究”課題,并開發了一套預報監測平臺。
 
  “我們在全橋布置了47臺風速儀、3臺波浪儀,監測數據傳回到武漢橋科院的數據處理中心進行分析,結合平潭海域海浪天氣的公共預報進行神經關聯。”王東輝說,這一系統實現了橋址3到7天內的風力和海浪預報,可精確到具體橋墩,成為幫助項目施工借東風的“諸葛孔明”。
 
  經過前期的摸索,施工人員對風大、浪高、巖硬、水急的施工條件限制有了辦法:一方面減少現場作業,盡可能預制構件;另一方面,創新風屏障技術,增加可作業時間;同時,研發新裝備,提升打樁、吊裝等現場施工水平。
 
  “原來我們架一孔80米的鋼梁,主要是在現場拼裝,可能要架設一個月。現在直接從廠里預制再運過來,架設過程就減少到只要五小時。”肖世波說。
 
  創新是一環連著一環的。平潭海峽公鐵大橋首次應用80米、88米跨整孔全焊接鋼桁組合梁結構,為了方便吊裝,建設者們又專門制造了“大橋海鷗號”。
 
  “這個海上雙臂桿起重船,最大吊起重量達3600噸,主鉤的吊高有110米,排水量將近27000噸,相當于一個小型航母的排水量。”王東輝說,“海鷗號”吊高和吊重的規模目前在國內第一。現場吊裝的14萬噸鋼梁中,有10.1萬噸都是靠這只“海鷗”架設的。
 
  “直徑4.9米鉆孔樁基礎是世界上樁徑最大的橋梁工程樁,全橋鋼結構用量124萬噸、混凝土用量294萬方,均是迄今為止國內外橋梁之最。”劉志軍說。
 
  在六年建橋過程中,建設者們突破了一個個難關:海峽環境橋梁深水基礎建造技術、常遇大風環境下高塔施工技術、鋼桁梁整體全焊建造技術、海峽橋梁安全運營保障技術等方面的研究,均填補了國內空白。
 
  新中國70年:“橋”之變
 
  25日上午,當平潭海峽公鐵大橋正式合龍貫通,中國橋梁建設者又完成一個世界之最時,他們興奮地展開早已準備好的五星紅旗,向即將到來的新中國成立70周年獻禮。
 
  70年來,一部橋梁發展史,正是中國發展的一個縮影——
 
  1955年,武漢長江大橋開始興建,竣工后被稱作“萬里長江第一橋”;
 
  1968年,長江上第一座由中國人自主設計、建造的雙層式公鐵兩用橋南京長江大橋落成,人們給這座創造歷史的大橋起了個別稱:“爭氣橋”;
 
  1982年,亞洲跨徑最大的橋梁濟南黃河大橋建成;
 
  1999年,我國首座主跨千米級橋梁江陰長江公路大橋建成;
 
  2018年,世界最長的跨海大橋港珠澳大橋通車;
 
  ……
 
  在上個世紀,大橋建設有所謂“70年代看歐美,90年代看日本”的說法。進入新世紀,中國橋梁建設快速崛起,令世界印象深刻。
 
  “我2003年從學校畢業,以那時中國的建橋水平,平潭這個橋肯定建不起來,壓根就沒法施工。”肖世波說,橋梁既是連接兩地、改善交通的物理通道,也是國家綜合實力的展現。
 
  平潭海峽公鐵大橋預計2020年全面通車,上層為設計時速100公里的六車道高速公路,下層為設計時速200公里的雙線Ⅰ級鐵路。它是新建福州至平潭鐵路、長樂至平潭高速公路的關鍵性控制工程,為中國東南沿海發展打通了新的動脈。
 
  “資金實力、裝備制造水平、材料科學水平、施工工藝水平等綜合起來,決定了橋梁制造的國家能力。”肖世波說,“原來我們的鉆孔樁都是2米,達到2.5米的直徑已經很了不起了,現在我們能鉆到4.9米。原來做10根樁,現在1根就解決了。設備原來都是小型的沖擊鉆和旋轉鉆,現在也都是很先進的設備。”
 
  近年來,在大江大河、高山深谷、島嶼海峽,中國不斷刷新世界橋梁建設紀錄:世界第一高橋、世界第一長橋、世界最大跨度公鐵懸索橋……不勝枚舉。
 
  而隨著橋梁綜合建設能力的不斷提升,中國也走向了世界。美國舊金山的奧克蘭海灣大橋、東南亞地區最長跨海大橋馬來西亞檳城第二大橋、橫跨多瑙河的澤蒙-博爾察大橋、撒哈拉以南非洲最大的斜拉式跨海大橋基甘博尼大橋等都凝結了中國建設者的智慧和汗水。
 
  肖世波說,在建造平潭海峽公鐵大橋的六年里,建設者已把在海峽環境中建橋的整個施工組織、技術方案、工藝成型固化。這意味著,未來在海峽環境下修橋,將有很好的指導和經驗。
 
  “最長、最高、最快,我們希望完成中國橋梁建設的下一個跨越。”他說。
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