“帆驶山疑走,天低浪欲吞;微风吹淡月,遥郭上晴暾。”这是古人对龙门七十二泾生动的描写。在这个恰似人间仙境的不远处,一座大桥卧波海上,广西首座千米级悬索桥——龙门大桥,正在平稳有序地建设当中。
龙门大桥全长7.6公里,坐落于茅尾海域,主体工程由龙门大桥、扬帆立交及三段路基组成,其中主线桥梁长6597米,主桥采用主跨1098米单跨吊全漂浮体系钢箱梁悬索桥,满足20000GT邮轮通航要求。采用双向六车道一级公路建设标准,设计行车速度100公里/小时。龙门大桥是广西交通建设史上规模最大、技术最复杂、标准最高、跨越海域环境最复杂的跨海通道工程,也是目前国内工期要求最紧的跨海工程。
2021年11月23日,龙门大桥东锚碇仅用时5天,总计118小时,完成4.7万立方米混凝土的一次性连续浇筑,正式刷新海中桥梁建设史上最大单次连续浇筑世界纪录。
2022年5月20日,大桥两岸高达174米的主塔仅用时8个月就顺利封顶。施工单位在与时间的这场赛跑中,仿佛总能抢占先机,加快项目的建设速度。看似不可思议完成的任务,究竟是怎么样创造的?
首创圆矩咬合桩
对于一个世界级的桥梁工程而言,传统的锚碇基础围护结构一般采用地下连续墙的形式,需要施工内衬才能开挖锚碇基坑,然而龙门大桥采用“业内首创”的圆矩咬合桩结构形式,可以直接开挖基坑,高效推进施工进度,为正式进入填芯浇筑阶段节省了3个月的时间。
图1 东主塔
在现场施工的过程中,广西路桥集团副总经理兼龙门大桥项目经理蒋赣猷说起自己印象最深刻的一件事就是钢筋笼下放定位的精度和圆矩咬合桩成孔质量。由于圆矩咬合桩的钢筋笼为异形钢筋笼,如果施工过程中成孔及钢筋笼下放垂直度不满足要求,就会在二期铣槽的过程中损坏钢筋,破坏圆矩咬合桩的整体性。基于此,建设团队对比了世界第一拱平南三桥的地连墙,考察了在建的深中通道地连墙、南宁地铁地连墙及南玉铁路3米直径桩施工,论证旋挖钻、回旋钻、冲击钻及铣槽机的工作效率、成孔和成桩质量。通过查找文献、询问专家等多途径寻找问题解决思路,并与公司内部专家、国内知名专家等组成会议形式开展多次讨论,优化施工方案,采取测斜仪、钢筋笼限位装置、钢隔离箱等措施,最终完成圆矩咬合桩成品,经检测均达到一类桩标准。目前锚碇基础已经施工完成,锚碇基坑在开挖过程中未出现支护结构漏水情况,可以称得上是滴水不漏。
图2 大直径桩钢筋笼
设计对比上,相较于地连墙,圆矩咬合桩具有无需施工内衬,可直接开挖基坑的优势。此外圆矩咬合桩的组合截面形式受力优良,咬合桩与锚碇基础共同构成锚碇复合结构,共同受力;进度对比上,圆矩咬合桩基础比地连墙+内衬基础在支护结构及开挖施工耗时上节省3个月时间,整体进度快;成本对比上,圆矩咬合桩比地连墙节省10%的钢筋混凝土,且施工时可采用旋挖钻进行施工,比地连墙施工大大减少了成本的投入。
图3 锚碇圆矩咬合桩
除了锚碇施工以外,龙门大桥项目以打造交通运输部“科技兴安”和“平安百年品质工程”双示范项目为目标,全面推行四新技术应用,全力推进机械化换人、自动化减人,积极构建标准化项目经理部驻地、信息化全封闭混凝土供应中心、自动化钢构件加工配送中心和定制化混凝土耐久性试验室,配备有粉料智能门禁系统、门式洗车机、五级沉淀池+压滤机污水处理系统、自动喷雾降尘系统、钢筋切套丝机器人、焊接机器人等智能化设备;全面推行超大扭矩旋挖钻、静压植桩机、护坡钻机、超声波成孔检测仪、塑钢模板、桩基环切法等四新技术应用;同时积极开展涵洞通道拉杆孔防水处理、悬浮式泥浆泵、可拆卸式吊筋、钢筋保护套管等微创新活动,极大提升了项目工业化、信息化、智能化建造水平,助推项目建设品质提升。
刷新海中最大单次连续浇筑世界纪录
2021年11月,建设团队决定在天气最冷的时候,做一件最热血的事情。气温较低的11月是大体积混凝土浇筑的最佳时机,如果锚碇填芯未能及时完成,那么锚碇基础很难在最合适的冬季完工。根据同类型特大桥填芯浇筑数据,每进行一次填芯混凝土浇筑都需要拉毛清理,如果4.7万立方混凝土分层浇筑,需要差不多一个月的时间才能完成。为进一步节省工期,龙门大桥建设团队从策划上大胆突破,决定采取一次性连续浇筑的方式。
这是一次对后场备料、人员组织统筹等方面的巨大考验。龙门大桥建设团队组织召开了多次筹备会,在集团内部调配了各方面的精英骨干上百人,成立十几个浇筑保障小组,进行网格化分工,分组分块对相应分项负责。除此之外,还制定了大体积混凝土连续浇筑温控方案、原材料质量控制方案、现场连续有序浇筑施工场地布置方案、共筹备11条生产线连续备料方案等。在一次性连续浇筑4.7万立方大体积混凝土的过程中,建设团队采取对混凝土原材料提前降温、浇筑过程有序布料振捣、浇筑后及时蓄水养护等措施,实现在没有冷却水管的辅助下,混凝土水化热温升满足要求,无温缩裂缝,锚碇基础沉降不大于5mm的效果。经过实践证明,锚碇填芯一次性浇筑大大节省了施工时间,给同类型桥梁提供可借鉴经验参考。最终经过每天连续24小时机不停转、人不解甲的施工作业,龙门大桥东锚碇仅用时5天,总计118小时,便完成4.7万立方混凝土的一次性连续浇筑,正式刷新海中桥梁建设史上最大单次连续浇筑世界纪录。
图4 锚碇填芯一次性连续浇筑
“本次面对单次浇筑方量大、浇筑面积大、浇筑时间长、温控难度大、施工组织要求高等难题,项目提前做好统筹策划,全力做好施工组织和安全生产,保证浇筑任务顺利完成。” 广西路桥集团副总经理兼龙门大桥项目经理蒋赣猷在采访时说道。在这场与时间的赛跑中,浇筑顺利完成的背后离不开在管理上的细微把控。
龙门大桥项目信息化应用分为信息化系统平台管理和BIM技术应用两大版块,其中系统平台管理涉及智能物料、栈桥交通管理、智能安全帽、钢筋加工管理、无人机收方平台、安全管理等系统;BIM技术应用涉及BIM+GIS/无人机、BIM+3D打印、BIM+VR/AR等新技术的运用。
基于信息化管理,项目的智能物料管理系统主要有四大功能模块:生产管理模块、配比管理模块、材料管理模块、报表管理模块等。实现材料过磅出入库多角度视频监控、红外线报警器、车牌号自动识别等,规避材料收发存在的舞弊行为。系统混合料生产执行计划管理,坚持“有计划、有审批、有配合比、再发料”的原则,实现了全流程信息可追溯。
项目依托基于物联网、全IP架构,形成智慧安全帽及智慧监管平台,智慧安全帽具备跌落报警、SOS报警、高温报警等异常行为报警功能,在危险发生时或者环境发生监控指标变化时,将第一时间报警提醒后台人员,最大程度防止安全生产事故发生,降低事故伤害;智慧安全帽还具备远程指导、语音视频通话、轨迹回放、现场录制并上传后台等功能,基于大数据技术,利于作业人员实时沟通,对现场的施工材料、施工工序、质量抽检等重要环节,进行严格过程管控,进一步提高项目安全管理水平。
跨海大桥的“硬核”浪漫
在项目处于加速建设的快车道时,面对桥下桥边生长的红树林时,建设团队却毫不犹豫地选择慢下来。在工程项目56项前期工作中,红树林保护首当其冲,这是以往从未有过的压力,相当于重新做一次现场勘测。作为广西首座单跨超千米的特大桥,跨越钦州市茅尾海七十二泾红树林分布区,绝对不动一棵红树,是难以想象的。
在2013年,龙门大桥施工就获得批复,当时设计的东引桥穿越1200米红树林生长区,施工将影响到所途经的“海中森林”。2020年开工建设前,就如何避开红树林保护区,专家和政府决策者群策群力,重新修改设计,提出多种方案,反复比较论证,修改设计让东引桥绕行。新设计方案比原方案多花5亿多元,经济账一算便知:宽度32米的引桥,原设计可能危及的红树林,如果按宽度100米、密度每亩100棵计算,修改设计让引桥绕行,保护红树林的代价接近每棵3万元。生态优势金不换,于是,东引桥绕路让行,扬帆立交从新落址,龙门大桥宛如海上游龙般的形状由此而来。
钢结构栈桥虽然建在保护区之外,途经或邻近的滩涂上,同样分布有红树林。安装桥柱通常要清理地表,伤及红树在所难免。为此,施工单位绞尽脑汁,采用一种全新的“插针法”修建栈桥:把钢质桥柱从高空吊来,选择红树之间空地缝隙,大钢针般垂直扎下滩底。支撑栈桥的两排钢柱跨海而立,与周边滩涂上12212棵红树比肩为伴,相安无事。
图5 龙门大桥坚持红树林生态保护
“自项目环保部门成立,第一时间建立管理处罚机制,依据环保协议编制环保施工违约处罚细则,对包括污染海洋及红树林在内的环保施工违约行为进行处罚;同时加强从业人员的法律法规教育培训和学习,并与项目安全教育同步开展,树立一线施工人员的保护红树林的红线意识,实现全员参与环境保护。”蒋赣猷介绍到,“项目成立红树林保护专项小组、红树林保护青年志愿者,不定期对全线10个红树林监测点进行日常巡查,对现浇箱梁优化为预制梁施工工艺、模拟降雨清洗红树林叶面等措施,并编制红树林保护方案和应急预案。同时,加强与外部相关科研单位的合作,围绕对红树林‘能保尽保,应保必保’的原则,推进红树林移栽试验等系列科研工作,着力将施工生产的影响降至最低。”
龙门大桥施工现场上没有尘土飞扬的施工临时便道,取而代之的全都是高标准硬化路。项目负责人指着海里的红树林解释说,遇上大雨甚至台风,硬化路可以大大减少沙石土入海。而路边的一座座用塑料布盖得严严实实的“小山包”,下面全是修路挖出来的表土,给它遮挡也是避免泥土入海,同时保持营养成分不流失,将来复绿使用时依然是肥土。
路边又宽又深的排水沟,清一色是三面光硬化渠,雨水顺渠流入沉淀池,入海前在池里过滤净化。路边渠边池边翻动过的新土上,新种的草木藤本植物绿油油,裸土不见天。这些拦截沙石土的“封锁线”,细数共有八道之多。如此宏大的工程,如此繁忙的施工,作业区域海水依然碧蓝如初。
图6 移动模架引桥
施工难免扬尘,尘土难免飘落红树林。建设单位配备喷淋车,每天给红树林“洗澡”,让它们“身体”洁净、“容貌”美丽。桥让树之“避”,树让桥之“移”,人对树之“护”,是独属于这座跨海大桥的硬核浪漫。
桥,寓意着纽带,更意味着机遇。一条公路把经济发展“串珠成链”。广西滨海公路是连接北部湾沿海城市的一条高等级公路,西起防城港东兴,东至北海山口,经过防城港、钦州和北海三市。其中,龙门大桥是广西滨海公路主线的重要组成部分,是两大“卡点”工程之一,项目位于钦州境内。项目建设对促进北钦防一体化高水平开放开发和高质量发展、加快建成北部湾沿海新的增长极、推进西部陆海新通道和新一轮西部大开发具有重大战略意义。
钦州历史悠久,底蕴深厚,是古代海上丝绸之路的始发点之一,钦州的整体生活节奏慢,物产丰富,水产养殖业发达,施工单位在前期征拆工作、保护沿线海洋生态工作等方面,都会提前掌握当地少数民族的风俗习惯和当地方言,以便加强后续沟通交流,从而推动项目的施工建设。钦州如今是中国西南、中南地区最便捷的出海通道,处在中国-东盟合作开放的最前沿,龙门大桥横穿钦州七十二泾风景区,其建成后将极大便利当地老百姓的交通出行,同时作为当地旅游开发的网红依托项目,将有效促进当地旅游资源的整合开发,为当地群众从事旅游周边就业、创业提供更多可能性。龙门大桥在助力经济社会高质量发展、保障和改善民生、提升人民群众获得感与幸福感方面,重要性不言而喻。
可以说,这不仅是一座肩负时代使命的大桥,更是一座开启未来的大桥。