碧海藍天,水清沙白。馬爾代夫,這個由1200余個小珊瑚島組成的國家,從空中鳥瞰,猶如一顆顆珍珠撒在印度洋上,被譽為“印度洋的珍珠”。
2018年8月30日,由中交二航局施工總承包的援馬爾代夫中馬友誼大橋(簡稱中馬友誼大橋)建成通車。馬爾代夫首座跨海大橋誕生,這串散落在印度洋上的“珍珠”串上了新“珠鏈”。
中馬友誼大橋,是中國國家主席習近平2014年訪馬期間,兩國共同商定,確定由中方援建的特大型跨海橋梁,是“一帶一路”建設中率先成功實施的大型基礎設施項目,實現了馬爾代夫一個世紀的夢想,也是中國建設者用心創造的杰作。然而,遠洋深海珊瑚礁地質的復雜環境、高溫高鹽高濕高輻射等惡劣條件,讓大橋建設每一步都充滿艱辛。
鋼箱梁“軟著陸”
中馬友誼大橋全長2000米,主橋長760米,為6跨180米疊合混合梁V形剛構橋。在施工過程中,主梁要先后實現6次合龍,其中包含3個鋼箱梁合龍段。
大橋所處施工海域最大水深近50米,面臨長周期波強烈涌浪的襲擾。涌浪最大高度達5米,特別是每年5月之后,海況更加惡劣,使大型船舶的起重吊裝十分艱難。尤其是16個主橋鋼箱梁節段,由國內加工后運至現場,在水深、流急、波高大的環境下進行海上吊裝,難度不小。
施工作業必須要尋找有利的“窗口期”。2018年3月9日,建設團隊科學謀劃,通過技術數據對比分析,有效把握每個“窗口期”,在當年4月7日即完成全部鋼箱梁清關、卸船、倒運和吊裝上橋作業。鋼箱梁節段吊至橋面后,直接在橋上進行拼裝、焊接,有效規避了后期海況更加惡化之后水上提梁作業的風險。
成如容易卻艱辛。廣闊的印度洋看似平靜,實則暗流涌動。在鋼箱梁吊至墩頂過程中,特別是即將落在橋面時,即便在非常理想的“窗口期”內,受涌浪影響,大型起吊船舶上下升沉幅度也能達到1米,左右擺幅超過2米。加之施工區域存在掛籃懸臂作業、塔吊起重作業等交叉工況,鋼箱梁從船上起吊后再到預定位置難度極大,極可能與橋面碰撞并受損。
大橋的工程師們勇于創新,提前研發出一套鋼箱梁著陸緩沖裝置,讓鋼箱梁下落后就像落在一個柔軟的海綿墊上,有效增加了安全性。在鋼箱梁下落過程中,一線起重指揮人員把握海浪起伏規律,在有利的波浪衰減期內向起重船發出指令,果斷快速下鉤,實現了每節段鋼箱梁“軟著陸”。
高腳蹺蹺板上的行走
沿著中馬友誼大橋主橋V形墩垂直向下望去,茫茫深海神秘莫測。主橋20號墩,從橋面頂端到下部承臺、樁基直至海床面,自由高度超過60米,而V形墩上部的混凝土梁單側自由懸臂長度達65米。每個主墩的整體結構就像是扎根于海中的高腳蹺蹺板。然而,拼裝完成后的大節段鋼箱梁重達600噸,就是要在這樣的橋面上頂推行走,向著合龍目標進發。
鋼箱梁的頂推,對主橋結構受力的平衡性、安全性提出全新挑戰。“若橋體失衡,輕則造成梁體和墩身的開裂,重則導致主橋傾覆性破壞。”負責主橋頂推方案實施的項目常務副總工程師李寧說。
結構安全事關施工成敗。鋼箱梁向著“蹺蹺板”的一端行走,而在另一端必須進行著精確的配重,確保“蹺蹺板”左右平衡,才能使橋體的結構安全受控。
項目施工技術組組長林樹奎帶領技術團隊,通過嚴密理論分析、仿真驗算及施工控制,在鋼梁95米的頂推過程中,累計進行26次配重調整。平均鋼箱梁每前進3.5米,就進行一次配重調整,累計調整重量達1000余噸。
在頂推過程中,項目班子成員同一線施工人員一起晝夜值守,將實時監控測量數據與模型計算結果一遍遍比對分析,保障每個大節段鋼箱梁的頂推安全高效。
毫米級誤差合龍
經過監測發現,主橋懸臂梁體在強涌浪中的晃動幅度達到3厘米,再加上晝夜溫差變化,合龍口的長度變化接近2厘米。在這樣的情況下如何保證大橋的合龍精度,是擺在建設者面前的一大難題。
鋼箱梁頂推到位后,將采用橋面吊機進行下放配切合龍。常規的工藝是鋼箱梁提升后,在下放之前就進行配切,將大節段鋼箱梁的端頭切削至與合龍口匹配,然后下放鋼箱梁至設計高度,焊接合龍。然而受制于橋體晃動和合龍口的熱脹冷縮,要將配切后的焊縫寬度控制在1厘米左右,且誤差不超過5毫米,難度極大。
項目建設團隊經過充分論證后,認為傳統合龍方式難以控制精度,不適用于該橋施工,于是提出了“大節段鋼箱梁橫向錯位下放、分次配切就位合龍”的新方法。
這種方案顛覆了傳統合龍工藝,一經提出引發了諸多質疑。建設團隊縝密思考,多次論證,最終將該合龍方案付諸實施。事實勝于雄辯,采用該方案后,鋼箱梁合龍精度得到有效保證,實現了毫米級誤差合龍,且3個大節段鋼箱梁頂推合龍僅用了35天,在關鍵線路上節約10天,確保了大橋在2018年7月9日如期合龍。
產研結合 品質示范
中馬友誼大橋建設全面采用中國標準規范、中國技術和中國管理。建設團隊不斷創新,解決了珊瑚礁地層、深海長周期波涌浪、高溫高濕高鹽強腐蝕環境三大技術難題,同時克服了環保要求、航空限高、場地受限等嚴苛工況環境,在33個月超短工期內開創了遠洋深海無遮掩環境及珊瑚礁地質條件下特大型橋梁建設的先河。
在施工過程中,項目團隊堅持產研結合,以大橋建設為契機深入鉆研遠洋深海惡劣環境下的施工技術創新,開展的5項課題成果鑒定為國際領先,獲得省部級獎項13項,其中省部級科技進步獎特等獎2項;授權國家發明專利20項,實用新型專利34項,獲得國家發明專利優秀獎1項;獲得省部級工法7項;發表EI及核心期刊論文20篇。
項目科創成果有力推動了大橋順利建造,在商務部經濟合作局組織的項目質量驗收中,大橋建設質量評定為“優良”等級,向世界展示了中國品牌、中國力量。
如今,中馬友誼大橋已通車近4年,機場島和馬累島之間結束了僅能依靠擺渡船通行的歷史,由大橋帶來的便利交通和馬爾代夫的經濟騰飛正在變成現實。