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大连星海湾大桥纪录“一箩筐” 技术攻关填补多项国内空白

发布日期：2015-11-13来源：中交集团编辑：宋珍珍

[摘要]

　　通讯员谢茜赵亭亭

　　“3年10个月，终于可以歇口气了! ”二公局二公司大连南部滨海大道项目经理郝胜利来到美丽的星海湾广场，望着不远处，他为之奋斗了近4年的星海湾大桥。碧海之中，大桥如一条巨龙腾空而起，蔚为壮观。

　　郝胜利介绍说：“大桥主桥创造了多项国内第一，既是国内首座海中地锚式悬索桥，也是国内首座双层钢桁架梁悬索桥，我们遇到了很多挑战。 ”

　　大连南部滨海大道工程是大连市“七纵七横”未来交通网中的第七横，是连接大连中心城区至高新区、旅顺口区的重要通道。其中跨海大桥段全长6公里，东起大连金沙滩东侧的金银山，向西跨越星海湾，在高新园区填海区域登陆。二公局承建了跨海大桥工程的主桥——星海湾大桥。

　　该桥为全长820米的两塔三跨悬索桥，主跨460米，设计为上下两层双向八车道。工程位于黄海海域，桥址处水深10到12米，迎海面没有任何遮挡物，施工海域常出现突风、团雾、涌浪等，全年多为9级及以上大风，每月海上平均有效工作时间仅18天。而且大桥按照承受百年一遇风浪(即12级台风)设计，按照地震烈度7度设防，设计寿命100年。特殊的环境和设计对施工提出了特殊的要求。

　　海底潜藏“拦路虎”

　　星海湾大桥两座主塔高112米，相当于40层楼高。为了保证主塔在风大浪急的外海中高高耸立，稳如山岳，每个主塔下面设计有48根直径2 . 5米、长47米的钻孔灌注桩。群桩基础对专做大型桥梁的二公局来说算是常规任务。但没想到，一开钻就遇到了让人头疼的“拦路虎” ——特殊的海洋岩溶地质环境。大桥施工区域分布着密集的岩溶地质层，尤其是主桥所有桩基无一例外地坐落在岩溶地质层上，而且这些岩溶洞形式多样，结构复杂，有斜面岩、陡坡、石柱、溶沟槽等。

　　特殊的地质结构导致钻孔过程中很容易出现掉锤、偏锤、卡锤等问题，施工难以正常进行。项目总工程师孙艳明带领技术团队展开专题攻关，最终研制出了适用于斜面岩层的“筒状锤头” ，解决了偏锤、卡锤、掉锤等问题。

　　单根桩的问题解决了，但随着群桩基础施工全面展开，两个相邻的桩位同时开钻时，遇到岩溶洞地质，两个桩之间的孔壁就会因为岩溶洞发生坍塌，出现串孔现象。因为每根桩的具体地质都有所不同，没有“包治百病”的解决方案，团队根据每一根桩探明的岩溶地质分布情况，“私人定制”了相应的技术措施，终于攻克海上复杂岩溶地质难题。最终48根桩基质量控制良好，检测结果全部为I类桩。

　　锚碇当中有“玄机”

　　星海湾大桥的主缆索股锚固系统在国内首次采用“锚固钢板+刚性拉杆”锚固体系，开创了国内桥梁建设的先河。两大锚碇是主桥最重要的安全控制系统，分别在主桥双塔的两侧，单个沉箱重约26000吨，是目前国内最重的混凝土沉箱锚碇。在这个“大块头”的锚碇中还“另有玄机” 。在锚碇混凝土中，要预埋122根超长索导管，然后将刚性拉杆穿过索导管，以连接锚碇锚固系统和主缆。

　　主缆承担了大桥全部承重，而锚碇是主缆的“坚强后盾” ，两者中间的锚固连接非同小可。122根直径18厘米、长16米的索导管贯穿后锚块与后锚面钢板，其预埋时任意断面的空间位置精度都要控制在5毫米以内。如果稍有偏差，刚性拉杆安装时就有可能被导管壁口折断。

　　项目副总工杨勇亲自上阵，安装了第一根之后发现精度控制非常困难，一天只能安装2根。项目技术团队联合高校、科研机构专家，再次展开攻关。经过多次试验，团队研发出了“三点定圆、三圆定管”安装施工法。采用新方法之后，从最初每周15根到每3天25根，索导管安装进度不断加速，且超长刚性锚杆安装误差小于2毫米。

　　四点提升“显神威”

　　由于是双层通车的钢桁架梁，而且设计方案采用整体吊装，因此梁段比一般大桥的梁段要重很多。主桥梁段共有43节，最重的梁段吊装重量超过600吨，创下了国内最重单节钢桁架梁吊装纪录。因主桥设计垂跨比较小，必须实施对称吊装，以保证整个桥梁受力均衡。要将43节超重钢桁梁提升至30米的高空，并且还要让它们和相邻的两个“兄弟”来一个缝隙仅有2厘米的“亲密接触” ，难度不言而喻。而且公司原有的4台跨缆吊机，只能满足中跨吊装，为保证同步对称，还需增加4台跨缆吊机进行边跨吊装，仅吊机租赁费就要增加1000多万元。

　　“有没有满足要求，而且成本更低的方案? ”孙艳明带领技术团队再次发起了攻关。

　　最终，工程师们针对不同位置梁段的特殊要求，分别采用了三种不同的吊装工艺，即浮吊、跨缆吊机、四点同步提升系统。而这其中承担边跨吊装的四点同步提升系统是项目自创的“新式武器” 。该系统由提升油缸、液压泵站、计算机控制系统、提升结构体系组成，理论最大吊装重量高达1400吨，不仅解决了吊装难题，而且成本相对较低，为钢桁梁吊装立下了汗马功劳。

　　缠丝用上“新武器”

　　大桥2根主缆，总重2560吨，每根主缆共7747丝，长约949米，承担着全桥恒载与活载将近3万吨的重量。仅一根主缆的重量就达1220吨，而单根索股长度约为950米，全桥钢丝累计长度约为14700公里，相当于大连到纽约的往返距离。然而，主缆直径仅505毫米，和跨江大桥相比，主缆直径较细，给缠丝带来了新的问题。二公局原来在跨江大桥上使用的主缆缠丝机，只适用于直径为750毫米至950毫米的主缆，到了星海湾大桥上变得“英雄无用武之地” 。

　　缠丝机是悬索桥施工的专用设备，国内目前仅有一两个厂家拥有小直径主缆缠丝设备，租金昂贵而且效率不高。公司随即组织自行研发小直径缠丝机。新型缠丝机设计持续了10个月，画的图纸超过了2000张。

　　设计师感慨，人们都认为由小到大难，岂不知由大到小更不易。比如小型缠丝机尺寸缩小，但国产电机尺寸普遍偏大，采用进口电机则成本太高，经过反复的优化设计，最终才找到了大小与成本的平衡。正式进入设备制作过程后，设备制作工期已经非常紧张。在炎热的7月，设计人员与工人同吃同住，同上下班，一起通宵加班。最终，公司设计制造出CSJ 560新型主缆缠丝机，适用直径范围为220毫米至560毫米的主缆。

　　新设备既解决了市面上小型缠丝机缠丝张力不易控制、不能缠绕“S”型钢丝等系列技术问题，又通过电机国产化和电控部分国产化，大大降低了单机成本，实现了重大技术革新。

　　2015年4月8日，大桥主缆缠丝施工全部完成，新设备经过全面的考验，性能优良。近年来，小跨径悬索桥因其功能性和美观性而越来越多地出现在公路、市政道路建设等领域，本次研制的CSJ 560型主缆缠丝机将大有用武之地。

　　通过不断的创新，二公局项目部在星海湾上攻克了一个个技术难题。2015年1月5日大桥顺利合龙， 6月24日全桥贯通， 10月底正式通车。

　　郝胜利笑着说：“施工中的每一天，项目的每一个员工都提着一口气，卯着一股劲，为大桥建设而奋战。通车的时刻，大家终于等来了。 ”