擁有專利70件、獲得省部級工法19項、形成團體標準6項……近日，常泰長江大橋正式通車，常州與泰州之間的通行時間將縮短至20分鐘。
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”泰州緊密相連。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，作為公鐵合建復合型過江通道，常泰長江大橋的建成標志著中國橋梁技術實現新的突破。
沉井技術夯實橋梁基礎
大橋設計初期，通過計算，沉井需要下沉到負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臺階型沉井基礎，成功給沉井做了“減肥減高手術”。盡管如此，沉井依然是個“巨無霸”，底面積相當于13個籃球場大小，高度足有24層樓高。
俗話說，基礎不牢，地動山搖。沉井施工技術作為跨海大橋的基礎，廣泛用作橋梁基礎、錨碇及給水排水工程中。近年來，隨著大跨度橋梁建設快速發展，我國建設了許多跨度達百米級的沉井基礎，如甌江北口大橋南錨碇沉井基礎，常泰長江大橋5#墩、6#墩沉井等。大型沉井基礎首節鋼沉井往往需設置厚度較大的剪力鍵作為封底混凝土與沉井井壁傳力結構，剪力鍵的存在導致井內水下取土時存在較大盲區。
以常泰長江大橋5#墩基礎為例，剪力鍵盲區占沉井截面積可達15.2%。剪力鍵盲區導致剪力鍵及刃腳下取土困難，往往采取加大取土深度，形成“鍋底開挖”對盲區進行取土；但增加取土深度并形成“鍋底開挖”會導致刃腳埋深不足，易造成沉井突沉及傾斜超限等問題，嚴重危害施工安全。因此，亟需設計一種新的沉井剪力鍵結構以解決上述技術問題。
在施工過程中，參建單位中交第二航務工程局有限公司（下稱中交二航局）項目團隊發明了一種沉井剪力鍵結構施工方法。該技術通過設計一種包括多個剪力鍵結構單元的沉井剪力鍵結構，利用驅動機構使其在下沉過程中收攏，解決了剪力鍵盲區導致的取土困難和施工安全問題，實現了減少盲區、提升取土工效和安全性的效果。目前，該公司圍繞相關技術已擁有名為“一種沉井剪力鍵結構及其施工方法”的發明專利。
在過去，受限于技術和裝備條件，很多大橋建設時的水下工作需要潛水工完成。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，建設團隊采用沉井智能取土下沉工藝，投入水下機械臂取土機器人等38臺智能裝備，創造了粉質黏土層大型沉井下沉最快紀錄。通過智能化數字化系統，設置了390個傳感器，實時監測施工關鍵參數，保證了大橋基礎施工可視可測可控。
吊裝技術保障施工安全
2024年5月29日，浩瀚的長江之上，一臺深藍色的吊機佇立在橋面，正“拎”著大橋最后一個節段--合龍段緩緩抬升。“這臺吊機，是我們攻克千米跨度的'大功臣'。”王輝指著吊機自豪地說。2023年9月，這臺由中交二航局研發的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”，能輕松吊起1800噸重物；還很“聰明”，集可視化、智能調位、自動換軌等功能于一體，是橋面吊機制造史上一次重要突破。
大型橋梁工程的吊裝技術是保障施工安全的重要技術。隨著橋梁索塔的高度不斷增高，索塔的結構形式也在逐步改進，對于超高索塔，為了更好的發揮鋼材與混凝土的特性，索塔上塔柱會采用鋼箱-核心混凝土的形式。
在索塔施工過程中，隨著塔吊的升高，塔吊附墻開始錨固在鋼箱上，使塔吊附墻的錨固變得困難，一方面在于鋼箱屬于薄壁結構，無法直接承載垂直于面的荷載，另一方面在于吊重及風荷載等外荷載作用下產生很大的塔吊附墻力，會對索塔主體結構產生不利影響，而此附墻力無法直接由鋼箱承受，因此需要設計相應的鋼箱內支撐裝置來將附墻力傳遞給內部的核心混凝土。
中交二航局的專利技術“適用于鋼箱-核心混凝土索塔的塔吊附墻支撐裝置”發揮了重要作用。該專利通過設計三角形布置的塔吊附墻支撐裝置，將鋼箱外壁的錨固點組合成整體受力，解決了塔吊附墻力難以承受的問題，實現了施工過程中附墻力穩定的傳遞和結構的抗剪性能提升。
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，成為中國橋梁建設邁向智能化、高效化新階段的強大引擎。
全國“五一勞動獎章”獲得者曾雨生熱衷于鉆研機械裝置，是多件專利的發明人。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。
高空牽引破解拉索安裝難題
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形展開，將高聳的橋塔和長長的橋面有力連接。水色天光之間，大橋主航道橋猶如一架倚江而立的巨型豎琴，靜置于江渚之上。
“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。”中交二航局常泰長江大橋項目部負責人種愛秀介紹。
2023年10月，長江江面暑氣未消，中交建設者們開始在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，并與橋面穩固連接。斜拉索掛設采用“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于塔端入錨。
“入錨時采用塔頂提吊、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。”中交二航局常泰長江大橋項目部常務副經理王輝說，由于斜拉索索導管內徑只比索頭外徑大12毫米，施工中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。中交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，將橋面穩穩承托于江天之間。
江闊憑橋躍，風正好揚帆。當第一縷車流通行，常泰長江大橋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向往；它所昭示的，不僅是中國橋梁建設的智慧高度，更是中國產業工人的精神海拔。（通訊員 梁秋儀 趙振宇 周璇）
轉自：中國知識產權報
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