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这可能是最复杂的立交桥:修建不仅要“抛锚”,还要用无人机

20年前通车的虎门大桥是珠江口唯一的过江通道,而如今虎门大桥天天堵车,人们把顺畅过江的希望寄托于修建中的虎门二桥。

虎门二桥就在虎门大桥下游10公里处,双向八车道,钢箱梁宽度近50米,可日行14万辆车。通车之后 ,可从广州南沙直接到东莞沙田,过江那是分分钟的事情。

(施工中的虎门二桥)

截止目前,虎门二桥的主桥塔、锚,基础工程已完成,正全面进入主缆架设,预计将于2019年通车,建成后将是世界上跨径最大的钢箱梁悬索桥。

这可能是最复杂的立交桥

虎门二桥的施工区域除了有三条高速交汇,还有蜘蛛网一样的高铁、地铁、油气管线,因此虎门二桥的修建需要5跨地铁、6跨高压油气管线、8跨1穿高速公路、1穿高铁、与3条高速公路桥以及11处万伏以上的高压线交汇,虎门二桥因此被称为“568311”工程。

(虎门二桥极其复杂的施工区域)

虎门二桥修建时,必须保证这些管线、公路、铁路、地铁都正常运行,好多地方设备架不起来,每一次“跨”或“穿”,建设团队都要面临巨大的挑战和压力。

建设者们几乎用尽了桥梁建设的所有办法,包括挂篮悬浇、支架现浇、预制架设、顶推、转体,还有最原始的人工纵、横移工艺,甚至还有国内外罕见的钢箱组合梁工艺、模架吊钢壳混凝土分节对称浇筑工艺,工程现场简直成了桥梁工艺博览馆。

无人机还能建大桥!

要建设过江大桥,首先需要拉一根跨越江面的先导索。以前,架设先导索用会用到船舶拽拉、飞艇、直升机、甚至火箭弹,这一次,虎门二桥用了新型武器——无人机。

今年1月21日,虎门二桥的建设现场,无人机牵引着直径3毫米的鱼丝过渡索,由大沙水道桥西索塔塔顶起飞,飞越1200米长的大沙水道,稳稳地降落在东塔塔顶,全程仅需3分钟。此后,细绳换粗绳,换成了钢丝绳,一根变两根,变成了十几根。

(虎门二桥的施工人员正操纵无人机)

虎门二桥所处的珠江大沙水道航运繁忙,如果采用传统的船舶拽拉先导索过江的方式,需要对水道封航4至5个小时,而采用无人机牵引的效率是传统工艺的100倍,并且安全高效、成本小、操控简便、落点精准。

大桥也有“锚”,重量相当于8艘辽宁舰

像虎门二桥这样的大桥需要有“锚”才能稳稳立住,桥“锚”其实是两块巨大的水泥疙瘩。

这两个大水泥块叫锚碇,锚碇是一个钢筋混凝土集合体,就像拔河时蹲在最后面的那个人,靠体重掌控大局。整座桥上部结构的自重就达到4.2万吨,锚碇的作用就是要拽住大桥的主缆,让主缆能够承担起桥梁和桥上车辆的重量。如果把桥梁比作一杆秤,锚碇就相当于这杆秤的秤砣——桥梁的荷载主要由这个秤砣来承受。

(俯瞰巨大的锚碇浇筑现场)

这个水泥块有多大呢,准确数据是18.9万立方米混凝土,其重量为47.25万吨,相当于8艘辽宁舰的重量。这一个水泥块,项目就干了一年多。

虎门二桥S3标东锚碇锚固系统首次大规模统采用成品索,锚碇锚固系统采用成品索工艺,相比传统施工方法,具有功效高、施工方便、环保节能等优点,另一方面成品索易更换,能有效保证结构耐久性。

架桥机能搬动大桥,但如何搬动自己?

建造虎门二桥这样的超级大桥,一般的吊装设备远远无法胜任,需要超大型的架桥机才能让施工举重若轻。

(正在施工的千吨级架桥机)

虎门二桥S3标目前有五台架桥机同时进行节段箱梁拼装,这也是国内最大规模的箱梁拼装体系。如何保障这些1300吨重的庞然大物安全顺利的运转成为一个巨大的难题,只依靠人力显然是不可能的。

每台架桥机由许多小节段构成,施工人员首先采用两台180吨的履带吊将这些组件吊到40多米高的桥面上,每一节段就如同积木拼装一样进行精密的对接,对接完成后采用组件上的固定系统、焊接等完成架桥机的组装。

前不久国内悬挂重量及跨径最大节段拼装架桥JP2000-75——型式试验在虎门二桥S3标获得圆满成功,这也是国内悬挂重量及跨径最大节段拼装架桥机第一次正式投入施工生产,极大提高了节段箱梁安装施工的进度。

那架桥巨兽是如何工作的,且看「了不起的中国制造」往期文章推荐:。

架桥机工作示意图

像搭积木一样搭桥

如果把虎门二桥的基础结构和施工步骤分集,整个建造过程很像是在搭积木。

积木指的是单箱双室斜腹板预应力混凝土箱梁,一块普通的积木重量达140吨左右,然而根据不同搭建位置的需求,组装它的重量也会随之而改变。一块好的积木是怎么预制而成,并且安装组成一条直通天际的精品桥梁?

(大桥的搭建过程很想搭积木)

如果将一块单箱双室斜腹板预应力混凝土箱梁比作一块小积木,钢筋笼则是“积木”成型的首要条件,一根根高强度的钢筋绑扎在一块组成如同“积木”形状的钢筋笼。然后采用短线匹配法对积木模型大小进行严格的控制,最后将绑扎好的钢筋笼放入积木模型中进行混凝土的浇筑,完成“积木”的预制。

箱梁安装的过程是“积木”组装的过程,架桥机将12块140吨左右重的“小积木”统一提起来进行无缝拼接,通过临时锚固、张拉组成一块“大积木”后,再利用节段梁环氧体外索进行对“大积木”穿索、预紧、张拉等步骤,让它完全变成一个整体。一根环氧体外索足以支撑260吨的重物,一个大积木中有14束,每束包含有27根环氧体外索,其强度可想而知。

龙门吊等多种大型设备助力水上施工

作为一座跨江大桥,虎门二桥要解决如何在水上施工的难题,这不需要轻功,而需要让大桥坚实稳定的功夫。

为解决水上施工的问题,虎门二桥S3标采用了搭设钻孔平台作为桩基施工平台,用2台80吨龙门吊+1台75吨履带吊将钢护筒插入水中,运用大型钻孔转机将钢护筒固定在水下。

施工栈桥采用“钓鱼法”搭设,与海鸥岛连接,变水上为陆上施工。承台、塔座的施工则采用钢板桩围堰,抽水后浇筑混凝土垫层,形成承台干施工环境,分层分区施工承台及系梁后浇段后采用透水布无内拉杆大模板浇筑塔座混凝土,最后进行温控分析计算,采用布设冷却水管等措施进行大体积混凝土温度裂缝控制。

结语

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编辑| 李祖希

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