文/中交第二航務(wù)工程局有限公司 李偉幸
港珠澳大橋主橋
伶仃洋上的港珠澳大橋
港珠澳香港接線段預(yù)制場(chǎng)
港珠澳大橋跨越珠江口伶仃洋海域,是連接廣東省珠海市、香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)的大型跨海通道,是國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃中珠江三角洲地區(qū)環(huán)線的組成部分和跨越伶仃洋海域的關(guān)鍵性工程。港珠澳大橋香港接線段高架橋上部結(jié)構(gòu)施工全部采用大型化、工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化的短線匹配預(yù)制施工、懸臂安裝施工工藝,以縮短海上作業(yè)時(shí)間,提高工效,確保工程質(zhì)量和結(jié)構(gòu)耐久性。其中,主通航孔180米跨變截面連續(xù)剛構(gòu)橋采用短線匹配預(yù)制工藝刷新了該工藝在更大跨度和更高梁段的世界記錄,且其存在小半徑曲線空間扭轉(zhuǎn)問題,預(yù)制難度較大,在國(guó)內(nèi)外尚無工程案例可循。
短線法預(yù)制在歐美、日本、東南亞及我國(guó)香港等國(guó)家和地區(qū)的應(yīng)用較為廣泛,如香港昂船洲大橋、T9號(hào)干線等。近年來才在我國(guó)大陸地區(qū)逐漸推廣,例如蘇通長(zhǎng)江公路大橋、廈門集美大橋、上海祟啟大橋、南京四橋、嘉紹大橋、廈漳跨海大橋等。而在這些項(xiàng)目中,除集美大橋最大跨度為100米外,其余多在75米以內(nèi),且集美大橋結(jié)構(gòu)線形變化相對(duì)簡(jiǎn)單,直腹板箱梁結(jié)構(gòu)尺寸變化較小,其平曲線半徑較大,也不存在緩和曲線段,箱梁斷面未有扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象,其預(yù)制難度均小于港珠澳大橋香港接線高架橋。
港珠澳大橋香港段接線180米跨徑變截面連續(xù)剛構(gòu)橋,箱梁從墩頂?shù)娇缰辛焊邽?米至10米,底寬5米至7米,梁寬17米至19米。梁段高差6米,底寬差2米,翼緣變寬2米,且部分變截面梁段還處于超高緩和曲線上,最小半徑曲線達(dá)513米。頂板、底板四角點(diǎn)均處在三維扭曲面內(nèi),腹板內(nèi)外側(cè)隨高度均有不同程度的扭曲位移變化,預(yù)制難度較大。
港珠澳大橋香港段在世界范圍內(nèi)首次將短線匹配預(yù)制工藝應(yīng)用于大跨徑變截面箱梁橋中。目前,全部1528榀大跨徑變截面梁段已全部預(yù)制完成,產(chǎn)品質(zhì)量良好、梁段尺寸精準(zhǔn),達(dá)到預(yù)期目的,得到業(yè)主及國(guó)內(nèi)外同行的高度認(rèn)可。項(xiàng)目部分研究成果,如無測(cè)量塔短線匹配幾何線形量測(cè)技術(shù)、墩頂塊殼體預(yù)制技術(shù)、自動(dòng)化液壓模板系統(tǒng)等技術(shù),目前已推廣應(yīng)用到在建的多座橋梁,如虎門二橋、秀山大橋等。
與此同時(shí),在未考慮裝配式可調(diào)液壓模板系統(tǒng)的開發(fā)節(jié)約施工場(chǎng)地、提高模板施工功效、縮短箱梁預(yù)制工期等節(jié)約間接成本的情況下,僅考慮各項(xiàng)技術(shù)措施實(shí)施過程中的材料、設(shè)備等直接費(fèi)用節(jié)省超過1000萬元。由此可見,大跨徑變截面短線匹配預(yù)制技術(shù)的應(yīng)用,取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
組圖:港珠澳大橋大跨徑變截面曲線梁預(yù)制生產(chǎn)與安裝
短線匹配法預(yù)制拼裝技術(shù)在我國(guó)作為一種新型的、先進(jìn)的施工工藝,具有很高的科技含量。該項(xiàng)目中大跨度變截面短線匹配箱梁預(yù)制技術(shù)的研究成果及成功應(yīng)用,標(biāo)志著短線匹配預(yù)制技術(shù)在大跨徑連續(xù)梁橋或連續(xù)剛構(gòu)橋建設(shè)中工藝更加成熟;凸顯出在城市高架、跨江(河、山谷、山澗)橋等建設(shè)中具有的質(zhì)量、速度、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等優(yōu)勢(shì)。同時(shí),刷新短線匹配預(yù)制方法在更大跨度,更高梁段的變截面梁橋的應(yīng)用范圍,進(jìn)一步拓寬短線匹配法箱梁預(yù)制工藝在空間曲線梁橋和小半徑曲線橋梁中三維扭曲梁橋的應(yīng)用范疇,為大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁及連續(xù)剛構(gòu)橋施工提供了除掛籃懸澆之外的另一種嶄新施工工藝,為在不同施工環(huán)境的橋梁設(shè)計(jì)與施工提供了新的途徑。為規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工提供了更廣闊的工藝選擇空間,將有助于提升我國(guó)建橋水平和建橋地位,同時(shí)也為今后其他類似項(xiàng)目在施工方案選擇、施工過程控制及施工管理方面提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)包括:大跨徑變截面箱梁短線匹配預(yù)制總體工藝;復(fù)雜高大墩頂塊結(jié)構(gòu)形式優(yōu)化及其預(yù)制技術(shù);大跨徑變截面箱梁短線匹配預(yù)制線形控制技術(shù);裝配式自動(dòng)化模板系統(tǒng)研發(fā);大跨徑變截面箱梁鋼筋骨架成型技術(shù);大跨徑變截面箱梁匹配預(yù)制成套技術(shù)。
1. 首次提出適用大跨度變截面梁段預(yù)制的分區(qū)段短線匹配預(yù)制理念,并系統(tǒng)形成了大跨度變截面成套預(yù)制技術(shù)。
2. 針對(duì)雙肢薄壁墩,墩梁固結(jié)體系,提出一種新型的大跨度復(fù)雜殼體墩頂塊設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),研發(fā)了適應(yīng)大跨度殼體多墩頂塊夾心預(yù)制工藝,有效解決了大跨墩頂塊重量大,吊裝難度大,預(yù)制困難的問題。
3. 自主研發(fā)了無測(cè)量塔短線匹配幾何線形測(cè)量控制技術(shù)及專用控制軟件,進(jìn)一步提高了線形控制精度,有效解決了大跨高大箱梁短線匹配精度控制難題。
4. 研發(fā)了分離式可調(diào)鋼筋綁扎胎架,系統(tǒng)解決了變截面箱梁尺寸變化適應(yīng)性工效低、安全風(fēng)險(xiǎn)高的難題,提高了變截面箱梁鋼筋綁扎效率和保護(hù)層控制精度。
5. 研發(fā)了自動(dòng)化液壓模板系統(tǒng),適應(yīng)了變截面箱梁尺寸變化及小半徑曲線扭轉(zhuǎn)要求,提高了施工工效,降低了高大模板施工安全風(fēng)險(xiǎn)。
該項(xiàng)目申請(qǐng)發(fā)明專利4項(xiàng)、實(shí)用新型專利1項(xiàng),獲軟件著作權(quán)1項(xiàng)。經(jīng)湖北省科技廳組織鑒定,“大跨徑變截面曲線梁工廠化預(yù)制技術(shù)研究”總體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
港珠澳大橋全景
俯瞰港珠澳大橋接線
中交第二航務(wù)工程局有限公司(簡(jiǎn)稱“二航局”)創(chuàng)建于1950年,是原交通部直屬四大航務(wù)工程建設(shè)一級(jí)施工企業(yè)之一,于2006年成為世界500強(qiáng)企業(yè)——中國(guó)交通建設(shè)股份有限公司全資子公司。二航局經(jīng)過60多年的發(fā)展,現(xiàn)已成為一家集設(shè)計(jì)、施工、科研、資本運(yùn)作于一體,以路橋、港航、鐵路、城市軌道交通、市政工程施工為主業(yè),“大土木”、多元化經(jīng)營(yíng)的大型工程建設(shè)企業(yè),市場(chǎng)遍布全國(guó)29個(gè)?。ㄊ?、自治區(qū)),以及東南亞、南亞、中東、歐洲、非洲、南美洲的24個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
二航局下轄12家子公司、13家分公司、3家參股公司、30余家投資及房地產(chǎn)項(xiàng)目公司,以及30余家經(jīng)營(yíng)性分公司和海外經(jīng)營(yíng)辦事處。二航局具有公路工程施工設(shè)計(jì)—總承包特級(jí)、港口與航道工程設(shè)計(jì)—施工總承包特級(jí)、市政公用工程施工總承包一級(jí)和城市軌道交通工程專業(yè)承包等資質(zhì),現(xiàn)有員工9000多人,其中經(jīng)營(yíng)管理和專業(yè)技術(shù)人員7000多人,擁有各類大型工程船舶近百艘。
在60多年的發(fā)展歷程中,二航局培育了“誠(chéng)信共贏,拼搏奉獻(xiàn),持續(xù)改進(jìn),超越自我”的核心價(jià)值觀,確立了“誠(chéng)信服務(wù),優(yōu)質(zhì)回報(bào)”的經(jīng)營(yíng)理念,以“爭(zhēng)科技領(lǐng)先,創(chuàng)管理一流”的企業(yè)精神,踐行著“港航連四海,路橋通五洲”的企業(yè)使命?!靶姓邿o疆,百年二航”這一愿景,引領(lǐng)著二航人不斷追求更強(qiáng)、更大、更卓越。
截至2017年,二航局共獲得國(guó)家和省部級(jí)優(yōu)質(zhì)工程獎(jiǎng)206項(xiàng),包括“詹天佑土木工程大獎(jiǎng)”19項(xiàng),“魯班獎(jiǎng)”14項(xiàng),國(guó)家優(yōu)秀工程金獎(jiǎng)9項(xiàng)、銀質(zhì)獎(jiǎng)18項(xiàng)、中國(guó)市政工程金杯獎(jiǎng)5項(xiàng)。此外,二航局先后7次獲國(guó)際橋梁協(xié)會(huì)大獎(jiǎng)(包括“亞瑟﹒海頓獎(jiǎng)”“喬治﹒理查德森獎(jiǎng)”“古斯塔夫斯﹒林德恩斯獎(jiǎng)”“尤金﹒菲戈獎(jiǎng)”),10次獲得“菲迪克”工程項(xiàng)目獎(jiǎng)。同時(shí),還獲得了國(guó)際橋協(xié)“杰出結(jié)構(gòu)工程獎(jiǎng)”、英國(guó)“卓越結(jié)構(gòu)工程大獎(jiǎng)”、國(guó)際道路聯(lián)盟全球道路成就獎(jiǎng)。
二航局還先后獲得“全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀”“全國(guó)企業(yè)文化建設(shè)工作先進(jìn)單位”“全國(guó)守合同重信用單位”“中國(guó)優(yōu)秀誠(chéng)信企業(yè)”“中國(guó)最具影響力企業(yè)”“中國(guó)交通建設(shè)十大橋梁英雄團(tuán)隊(duì)”等榮譽(yù)。2015年,二航局被授予“全國(guó)文明單位”稱號(hào)。