在江蘇省泰州長江大橋與江陰長江大橋之間,常泰長江大橋宛如鋼鐵巨龍橫跨江天,將「龍城」常州與「鳳城」泰州緊緊連接在一起。 前不久,這座備受矚目的大橋正式通車,汽車駛過寬闊的橋面,常州與泰州之間的通行時間由原來的80分鐘縮短至20分鐘。
大橋跨江段全長10.03公里,由一座主跨1208米的斜拉橋、兩座主跨388米的鋼桁拱橋和一座連續鋼桁梁橋組成。 江蘇省交通工程建設局常泰長江大橋建設指揮部現場指揮長李鎮介紹,常泰長江大橋的建成實現了“四個世界首創”,創造了“六個世界之最”,包括最大跨度斜拉橋、最大跨度公鐵兩用鋼桁拱橋等世界紀錄,標誌著中國橋樑技術實現新的突破。
高空牽引,破解高強度拉索安裝難題
遠眺江心,350米高的主塔巍然聳立,直指蒼穹。 順塔身向下,數百根白色斜拉索呈扇面展開,將高聳的橋塔和長長的橋面有力連接。 天光水色間,大橋主航道橋猶如一架倚江而立的巨型豎琴,靜立江渚之上。 而「豎琴」的每一根琴弦,都展現著建設者的極致工藝與過人膽識。
“每根拉索由數百根直徑7毫米的平行鋼絲組成,其抗拉強度高達2100兆帕,是目前世界最高強度的橋用平行鋼絲斜拉索。 最長斜拉索達630多米,重103噸,也是目前世界上最長最重的斜拉索。 “參建單位中交二航局常泰長江大橋專案部負責人種愛秀介紹。
2023年10月,長江江面暑氣未消,建設者開始在300多米高的主塔上“穿針引線”,將一根根斜拉索精準掛設在橋塔上,並與橋面穩固連接。
斜拉索掛設採用「塔端掛設、梁段壓錨,塔端硬牽引、梁端軟牽引」工藝,掛設時最大的難點在於塔端入錨。
“入錨時採用塔頂提吊、塔內牽引方式,就像針孔穿線一樣,需要將斜拉索穿進索導管,再進行固定。” 常泰長江大橋專案部常務副經理王輝說。 由於斜拉索索導管內徑只比索頭外徑大12毫米,施工時索頭姿態和入錨時機需高度精準,才能一次入錨,“就好比將一根粗線穿進細針眼,容錯空間極小,全憑手上分寸的把握”。
受高空大風和索體自身扭轉影響,索頭容易發生偏移,進一步增加了對準難度。 建設團隊通過研發新型塔頂掛索門式桁車、新型軟牽引壓錨系統、新型一體化入錨角度調整裝置進行調整,每根斜拉索需高空協同作業1個多小時,才能成功入錨。
歷經9個月的不懈努力,2024年6月,312根斜拉索如同巨人的臂膀次第舒展,將橋面穩穩承托於江天之間。
江底紮根,機器人接管水下建設
托起這座跨越長江的「鋼鐵巨龍」,不僅依靠力與美交織的“琴弦”,更有直插江底、聳入雲霄的「鋼筋鐵骨」——主塔及其基礎。
大橋主塔高350米,相當於120層樓高。 如果把常泰長江大橋比作人的身體,兩座主塔就是兩條腿。 決定腿是否穩健有力的關鍵,就在主塔江面以下的水下沉井。
大橋設計初期,通過計算,沉井需要下沉65米多,才能站穩腳跟。 但「腳」扎得越深,風險越大。 為此,大橋首創減沖刷減自重台階型沉井基礎,給沉井做了“減肥減高手術”。 儘管如此,沉井依然是個「巨無霸」,底面積相當於13個籃球場大小,高度足有24層樓高。
在過去,受限於技術和裝備條件,大橋建設時的許多水下工作需要潛水工冒著生命危險完成。 如今,常泰長江大橋的水下戰場已經由智能機器人完全接管。
為了安全平穩下沉到位,建設團隊採用沉井智慧取土下沉工藝,投入水下機械臂取土機器人等38台智慧裝備,創造了粉質黏土層大型沉井下沉最快紀錄,通過智慧化數位化系統,設置390個感測器,實時監測施工關鍵參數,保證大橋基礎施工可視可測可控。 昔日依賴老一輩潛水工冒生命危險的工程,現在通過遠端操控就能順利完成。
回看江面,工程的挑戰並未止步於沉井基礎,而是延伸到橋塔。 傳統橋塔要麼是“H”型,要麼是“A”型,而常泰長江大橋主塔創新採用空間鑽石型結構,中、下塔柱由傳統的雙塔肢變為四塔肢,形似鏤空的鑽石,增強了橋塔的承載力,但也為施工帶來了更大的挑戰。
傳統橋塔鋼筋施工一般採用人工散綁的作業形式,但常泰長江大橋中塔柱鋼筋用量超4300噸,且四個塔肢空間傾斜角度達8度,鋼筋結構複雜、高處作業空間狹小、安全風險高,若採用傳統工藝,將難以保證施工安全、效率和精度控制。
於是,建設團隊引入「工廠化生產、裝配化施工、智慧化控制」理念,結合以往施工經驗,沿著「鋼筋片體—塊體—部品」的實施路徑,研發了鋼筋部品工業化智慧建造成套技術及裝備,將塔上鋼筋現場綁紮轉為地面“工廠智造”。
鋼筋片體、塊體由工廠自動化流水線生成,並組合成鋼筋部品節段,再利用全球首台超萬噸米級智慧化塔吊,吊裝至50米到230米的高空進行拼接,像搭積木一樣,使主塔每天以1.2米的速度“長高”。 相較於傳統工藝,該技術使用高空作業人員減少了60%,施工效率提升50%。
2023年1月,經過近半年的努力,北主塔4個塔肢共84節鋼筋部品全部完成。 該裝配化施工技術的研發應用,不僅保障了大橋的高品質建設,還為中國橋樑行業工業化、智慧化施工提供了經驗。
硬核裝備,賦能橋樑智能化建設
技術突破,離不開硬核裝備支撐。 作為世界最大跨度斜拉橋,大橋建設面臨跨度大、雙層橋面重量大的問題,主航道橋由91個鋼桁梁節段組成,最長達28米,懸臂最大吊重超過1700噸。 相當於要把近30節「復興號」列車提升至江面上60米,並與兩邊梁段實現毫米級對接。 在這些“極限參數”面前,普通起重裝備“力不從心”。
2024年5月29日,浩瀚的長江之上,一台深藍色的吊機佇立在橋面,正“拎”著大橋最後一個節段——合龍段緩緩抬升。
“這台自主研發的吊機,是我們攻克千米跨度的'大功臣'。” 王輝自豪地說。 2023年9月,這台全球最大噸位橋面吊機首次亮相大橋建設。 該吊機不僅「力氣大」,能輕鬆吊起1800噸重物; 還很「聰明」,集可視化、智慧調位、自動換軌等功能於一體,是橋面吊機製造史上一次重要突破。
除了橋面吊機的助力,大橋建設還有超級塔機的“扶持”。 根據主塔極限吊裝施工工況,需在35米幅度位置將240噸的橋塔節段吊至350米高度。 此前市面上沒有滿足該需求的塔機,只能「量身定製」。。 為此,全球首台超萬噸米級塔式起重機——W12000型塔機應運而生,其最大起重量達到450噸,最大起升高度400米,相當於可以一次起吊300輛小轎車至130層樓的高度。
有了這些硬核裝備,超高超重構件吊裝能力大大提升。 這些大國重器,成為中國橋樑建設邁向智慧化、高效化新階段的強大引擎。
如果說最強拉索、最大水中沉井和最前沿的技術裝備,鑄就了大橋的“鋼鐵之軀”,那麼,一支知識型、技能型、創新型的產業工人隊伍,便是奔湧在這座世界級工程的“智慧血液”。
過去,受建設技術和地理條件等因素限制,部分橋樑選擇粗放式理念修建。 然而,在常泰長江大橋這座多功能非對稱荷載橋樑面前,任何粗放式作業都可能讓上千個智慧感測器瞬間報警,任何經驗盲區都可能放大為品質與安全的系統性風險。
項目建設過程中,建設團隊始終秉承一種思維:讓產業工人從“工地上的操作者”轉變為“工廠裡的工程師”,讓技術工人與智慧裝備同頻共振,讓一線經驗與數字技術相互成就。
於是,一座750平方米的產業工人培訓中心在長江之畔拔地而起,多媒體教學、安全體驗、實操考核等多個模組環環相扣,更成為江蘇省首批交通重點工程建設產業工人培訓中心之一。 目前,中心已累計開展培訓超1500場,培訓人數超萬人次,助力百余名工人獲取技術資格證書。
全國五一勞動獎章獲得者曾雨生,熱衷於鑽研機械裝置。 在大橋建設中,他發現節段梁臨時預應力施工繁瑣,便研發出一套自帶臨時預應力的新型吊掛,為相關工序節省了50%的人力和時間。 這位不曾念過大學的“工地發明家”,還培養出十多名高級電工。
像曾雨生這樣追求卓越的建設者不在少數,有人從“小白”起步,有人精進技藝,有人爭做“多面手”。 他們把課堂搬回班組,把經驗寫到日常。
風好正揚帆。 當第一縷車流通行,這座過江通道正化身為長江經濟帶發展的新引擎。 它所承載的,不僅是萬噸車流,更是千萬人對美好生活的嚮往; 它所昭示的,不僅是中國橋樑建設的智慧,更是中國產業工人的堅毅精神。