九洲航道桥“风帆”造型的上塔柱在竖转提升中  杨巍 摄九洲航道桥“风帆”造型的上塔柱在竖转提升中 杨巍 摄

  近日,世界最长的跨海大桥——伶仃洋上的港珠澳大桥主体桥梁全线贯通,其设计使用寿命长达120年。在这项超级工程的建设中,武汉近20家企业参与设计和建设,六成工程“武汉造”。中国顶尖桥隧工程师们在伶仃洋开辟着创新之路,创下了多个世界首次,填补了多项技术空白。日前,长江日报记者走近设计、建设团队,揭秘不为人知的幕后故事。

  “海底山峰”间、澳门机场主航线上作业

  桥梁建设标准高过英美等发达国家

  9月27日,港珠澳大桥主体桥梁贯通当天,中铁大桥局港珠澳大桥项目经理谭国顺刚过64岁生日,这也是他在这一项目上度过的第5个生日。他说,自己超龄“服役”,竭尽所能完成了职业生涯的最后一件作品。这是46年建桥生涯的完美注脚。作为一名中国桥梁建设者,他无比骄傲。

  在港珠澳大桥的项目建设中,中铁大桥局承建了九洲航道桥、非通航孔桥、珠澳口岸人工岛连接桥,占海上桥梁段建设的1/3。复杂的海床结构、恶劣的自然环境、超长的跨海距离每一项,都是巨大挑战。

  伶仃洋是珠江最大的喇叭形河口湾,其下有两个深海沟。长波涌浪是最大的“拦路虎”。谭国顺说,浪涌中,组合梁在吊钩上来回晃动。一片组合梁重达2000吨,一旦掉下来,桥墩、吊船甚至施工人员都会遭受灭顶之灾!“架一片梁所花时间是平时的四五倍。”

  海底,则遍布高强度的孤石,犹如“海底山峰”,打桩成了大难题。

  “钻孔施工中,有3个桥墩都在最后一根桩时遇到孤石,造成钻头无法钻入或孔位倾斜。”中铁大桥局九洲航道桥工区副经理王义信称,“800吨的浮吊在风浪大时吊钩左右摆动可达2米,在这种环境下作业就像‘海上绣花’,难度极大。”

  26-9号桩长71米,有40米都是孤石,只能用锤头慢慢砸,花了一个半月才打下去。

  如此恶劣的环境下施工,这座桥梁的建设标准仍是世界最高。谭国顺介绍,比如承台、墩身在工厂里一次性预制,这是世界首次;将几千吨的大型承台墩身一起吊装,埋入海床下,并与桩基精确对接,也是世界首次。

  “承台墩身安装垂直度偏差要求控制在1/3000之内,而以前的桥梁建设允许1/100;平面偏移要小于1厘米。”谭国顺说,“远远高出英美等发达国家的桥梁标准。”

  此外,大桥局建设的九洲航道桥正处在澳门机场主要航线上,在吊装重达1168吨的“风帆”造型上塔柱时,不能使用超高的大型吊船吊机。这谈何容易?

  谭国顺说,经过技术团队攻关,发明了一次性整体“竖转提升”技术,也是世界首次——将上塔柱整体吊至桥面预先拼装好的横移滑道上,利用液压千斤顶缓慢提升上塔柱,同时沿滑移轨道向前滑移,使其逐步竖转。

  中铁大桥局二公司工区总工程师徐瑜回忆,其中一个“风帆”吊装前,他在现场待了3天3夜,前后没睡足5个小时。竖转提升一直从早8时持续到晚11时。随着现场指挥一声“提升到位”,现场一片欢呼,“太激动了!”这一方案的成功实施,填补了国内空白。

  500人团队孤岛坚守6年自主研发

  由人体脊椎生发灵感打破国外技术垄断

  港珠澳大桥岛隧工程是世界唯一深埋沉管隧道,也是世界最大沉管隧道,由33节沉管拼接而成。每节沉管长180米,重约8万吨,体量相当于一艘航母。

  “如此大规模的沉管预制,在国内还是第一次,在世界范围内也没有多少经验可供借鉴。”中交二航局港珠澳大桥岛隧项目总工程师周光强说。

  2010年底2011年初,中交二航局项目部踏上珠海外海上的一个荒岛——牛头岛,开始沉管预制厂的建设。孤悬大海,没水没电,沉管生产所用的各种设备和钢材、河沙、石料、水泥、添加剂等原材料都靠船从陆上运来。

  “我们是摸着石头过河。”周光强说,为掌握世界最大沉管隧道的预制生产技术,他们曾到荷兰、日本等公司考察,但对方只提供技术咨询,核心技术保密。“当时团队上下众志成城——一定要自主研发,为中国未来海上超级桥隧工程奠定技术基础。”

  沉管的混凝土好比人体的脂肪肉身,钢筋好比骨架。由于钢筋笼总体硬度偏软,在沉管足尺模型试验段钢筋笼顶推试验时,变形非常大,稳定性差,直接影响安装精度和预制质量。

  一时间,技术团队犯了难。某天,周光强长期伏案研究后感到后背不适,他下意识地用手扶住了腰,突然灵光乍现:人类因为有了脊椎,柔软的身体才能站得直、坐得稳,何不在钢筋笼中加一道“脊椎”?由此,钢筋笼“劲性骨架”应运而生。新增劲性骨架后,钢筋笼整体硬度提升,顶推过程中可确保无位移变形。

  2012年8月,周光强带领他的团队实现了国内海底沉管预制零的突破。最终,整个钢筋骨架用量相当于一座埃菲尔铁塔。

  中铁大桥院承担了岛隧工程的施工监理。该院港珠澳大桥岛隧工程总监办副总监蒋伟平说,这33个堪比航空母舰的沉管,要在变幻的洋流里对接,误差不能超过4厘米,“就如同在大风里穿针”。

  从踏上孤岛,到今年9月完成16节管节预制,管理人员、技术员、一线操作工,500余人在这座岛上一待就是近6年,中交二航局承担了整个海底隧道沉管预制的近半工作量。今年42岁的周光强调侃在岛上如同坐牢,这么多年仅回过4次重庆老家。

  目前,海底隧道已成功沉放28节管节,还在继续穿越伶仃洋,这艘巨型“航母”的完工指日可待。