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2024年05月15日
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第2版:四局要闻
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攻坚克难:西堠门大桥嵌入式沉井成功着床

  西堠门公铁两用大桥4号主塔钢沉井顺利嵌入海床 李勇海 摄

  舟山——东海之滨,千岛之城,21世纪“海上丝绸之路”重要节点城市。

  5月13日,在浙江舟山金塘岛海岸中铁四局甬舟铁路西堠门公铁两用大桥施工现场,世界首个嵌入式设置沉井已完成海底嵌入着床作业,正进行抛石稳固施工。

  回首过去460多个日日夜夜,从西堠门公铁两用大桥打下海上栈桥第一根桩基开始,中铁四局甬舟铁路项目团队的命运就伴随着这座超级跨海大桥,在东海碧波上翻腾起伏。

  2024年3月2日,这一天对局甬舟铁路工程指挥部指挥长吴军国来说,是他职业生涯中最具挑战的关键时刻,看着第一抹阳光缓缓洒满东海海面,他仿佛听到了扬帆起航的号角。

  3月2日凌晨,世界跨度最大的甬舟铁路西堠门公铁两用大桥4号主塔钢沉井从制造基地船坞内注水缓缓起浮,接下来,它将在5艘海上拖轮的“护送”下,“奔赴”37海里,历时长达19个小时,运往西堠门水道4号主塔桥址处,在这里扎根入海。

  “出发!我们一起扬帆起航!”看着眼前有10几层楼高的钢沉井,吴军国心情忐忑、意志坚决地表示。37海里全程“护送”,他和他的战友们就像护送自己的“孩子”一样,从凌晨到深夜,迎朝阳、送晚霞,在壮阔的海面上劈波斩浪,一路前行。

  甬舟铁路是国家《中长期铁路网规划》的重大项目,新建线路全长70.137公里,建设工期6年,中途跨越东海海域,是目前世界控制因素最复杂、越海桥隧工程技术难度最大的铁路。中铁四局与中铁大桥局组成联合体承担的西堠门公铁两用大桥是甬舟铁路先开段“一桥一隧”中的一桥,是全线的控制性工程,被誉为“铁路版港珠澳大桥”。

  西堠门公铁两用大桥有五项世界之最和三项世界首创,施工难度大、安全风险高。

  “沉井施工在桥梁建设上并不陌生,甚至可以说是一种很成熟的工艺。但以往的沉井一般都是陆地沉井或者内河航道沉井,吨位相比西堠门公铁两用大桥4号墩设置沉井还要大,甚至大很多。但海上沉井,吨位这么大、拖拉浮运距离这么远,是首次。”中铁四局甬舟铁路工程指挥部总工程师欧阳石说。

  据西堠门公铁两用大桥设计方铁四院副总工程师严爱国介绍,设置沉井基础是一种先通过水下爆破、开挖形成基槽,再将在船坞内预制好的沉井浮运到位、下沉安放至基槽内的基础形式。相比常规桩基础,具有整体刚度大、海上作业时间短、施工效率高、经济性好等特点。

  具体到西堠门公铁两用大桥4号主塔来说,其中最难的环节是如何把船坞内制造好的钢沉井顺利浮运到位、精准下沉。在设计阶段,设计方针对浮运、定位、下沉过程中的复杂海洋环境、航行控制点、吃水深度、浮运重量等控制因素进行了缜密分析研究,最终选用在钢沉井井筒内设封舱板灌注高压空气助浮,重力锚定位及自动调平系统等措施,来确保钢沉井顺利浮运到位、精准着床。

  “从蓝图到实物,从实物再到现场,往往是看着简单,具体实施起来非常复杂。尤其是复杂海况条件下的拖拉浮运、定位施沉,工序涉及大型海工设备选用、区域气象水文精准预报、海上精准测量定位及可视化的智慧管控等诸多内容,是对我们国家在基础设施建设领域综合实力的一次检验。”中铁四局甬舟铁路西堠门公铁两用大桥项目副总工程师杨嘉毅说。

  西堠门航道是舟山最繁忙的国际航道,同时也是整个东海最有名的急流区。海域平均流速2.5至3.8米每秒,洋面6级以上大风天气年均超100天,因流速急、海床呈裸岩形态导致洋流紊乱,当地人有句话“船老大好当,西堠门难过”,该处水域十分复杂。

  在1艘主拖和4艘辅拖的协同拖带下,钢沉井经由岱山水道、龟山航道、舟山中部西航道南段、西航路、西堠门北口,路程远,时间长,过程中与秀山大桥、舟岱大桥等“擦身而过”,与西堠门公路桥遥遥相望,最终到达西堠门公铁大桥4号墩墩位处。

  设置沉井为双壁圆筒形钢结构,外径58米、内径36米、高37米,算上临时结构重达10000吨,相当于1100多头成年非洲象的体重;平面尺寸达2640平方米,相当于6个标准篮球场大小。钢沉井采用船坞制造法,制造基地位于舟山市长途岛金海重工船坞内,施工海域常年大风天气多、浪高流急,海洋紊流复杂,如此庞然大物需在海上运输并沉稳着床,施工难度极大。

  挑战蕴含新机,中铁四局甬舟项目团队从前期制定施工方案开始,积极邀请各级行业专家与领导召开施工方案研讨与评审会,逐步完善与细化沉井浮运前期准备工作;成立沉井加工工作专班,细化责任落实,确保重要事项有序推进。同时与海事局、引航局等部门加强协调沟通,深度开展浮运流程研讨,了解浮运期间天气状况,委托海事部门做好航道内的监管工作和施工期通航船舶的引导工作;计算各种浮运不利工况,确保浮运方案可行;根据潮水周期、规划浮运路线,制定了详细的作业时间表,如平潮时通过龟山航门,提前对接沿途客运码头掌握客运班次等;为确保沉井精确下放,结合施工水域水文气象情况,设置由12组千吨级钢筋混凝土蛙式重力锚与直径115毫米钢丝绳及沉井顶部收缆系统组成的定位系统;建立一套实时监测系统,服务器采集汇总各传感器传输信号,实时分析与展示,对监测数据超限事件进行实时预警,实时监测其平面位置和姿态。并对锚缆系统和注水系统进行智能集中化控制,及时纠偏、调整姿态。

  “设置沉井浮运至墩位处后,利用抛锚艇与20吨卷扬机和预先抛设好的12组大吨位水下重力锚连接并进行定位,后快速拆除助浮板,分次注水至沉井触底后压重,在平潮期通过预设的4组竖向调平系统进行姿态的二次调整;后续再进行基坑四周抛石回填及混凝土封底作业。待平台建好后,我们就能加快4号主塔承台与墩身建设,为早日兑现通车节点贡献四局力量。”中铁四局甬舟铁路四工区西堠门公铁两用大桥项目总工程师李勇海说。

  甬舟铁路通车后,从宁波到舟山只要30分钟,从杭州至舟山只需80分钟。该项目的建设,将使我国桥梁、隧道设计水平提升到一个新高度。中铁四局始终紧密围绕打造中国高端桥梁领域一体化服务商的定位,锚定提升专业建造竞争力、扩大桥梁品牌影响力目标,通过标准化强基、机械化提效和智能化赋能支撑,实现党建引领、专业引领、创新引领和品质引领,把甬舟铁路高质量建设成“精品、智能、绿色、人文”工程,打造中国高端桥梁领域一体化服务商。 江龙余 弋鹏丽

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