施工環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜。 （資料照片）
巨浪沖擊航道橋主墩圍堰。 （資料照片）
全國首創(chuàng)的雙孔連做造橋機 江信恒 攝
【資料圖】
平潭海峽公鐵大橋 念望舒 攝
這里的驚濤駭浪，與百慕大、好望角齊名，是世界三大風(fēng)暴海域之一，6級大風(fēng)天一年中超過300天；
這里無風(fēng)也起浪，水流速度相當于長江中下游洪峰，潮差最高超過7米；
這里小島棋布、地質(zhì)復(fù)雜，堅硬如鐵的光板巖石是打樁建墩者的噩夢；
……
這里，是被稱作“建橋禁區(qū)”的世界著名風(fēng)口——平潭海峽，風(fēng)大、浪高、流急、巖硬。
但自2013年起，7年時間，一座世界上最長的跨海公鐵兩用大橋卻在此拔地而起。
它，就是平潭海峽公鐵大橋。
狂風(fēng)巨浪之下練就“絕技”
平潭海峽公鐵兩用大橋，是福州至平潭鐵路和長樂至平潭高速公路，采用合建方式，共同跨越海壇海峽北口的公鐵兩用橋梁，是世界最長也是我國第一座公鐵兩用跨海大橋。
平潭海峽公鐵兩用大橋全長16.34公里，全橋鋼結(jié)構(gòu)用量124萬噸，混凝土用量294萬方，其用鋼量和混凝土總方量均是迄今為止國內(nèi)外橋梁之最。
橋址所處臺灣海峽海域環(huán)境復(fù)雜，建設(shè)條件惡劣，施工難度極大，大橋被橋梁界公認是世界上建設(shè)難度最大的橋梁，堪稱“超級橋梁工程”。
平潭海峽“盛產(chǎn)”大風(fēng)。風(fēng)高浪涌，平潭海峽海域的波浪力是長江等內(nèi)河的10倍以上，全年6級以上大風(fēng)天超過300天，而根據(jù)規(guī)范要求，大于6級風(fēng)現(xiàn)場起重吊裝是不能作業(yè)的。
有時浪高5米，剛打好的鋼管樁，第二天早上再看時，都被沖歪了。
又因為平潭是海島，所有的材料都要通過海運，風(fēng)一大船就停了，對物流組織影響非常大。
2015年8月，臺風(fēng)“蘇迪羅”攜帶15級大風(fēng)呼嘯而來，剛剛鉆好的鉆孔成孔后受大浪沖擊而塌孔，最后只能花幾個月時間處理掉落的鋼護筒、海底注漿加固地層重新鉆孔。
面對“建橋禁區(qū)”的種種考驗，唯有創(chuàng)新才能突破。監(jiān)測風(fēng)浪潮的技術(shù)創(chuàng)新，便是大橋建設(shè)者發(fā)展出的“絕技”。
為了摸清橋址附近風(fēng)浪的“脾氣”，承建方中國鐵建大橋局專門建立了一個“復(fù)雜海洋環(huán)境的風(fēng)浪檢測技術(shù)研究”課題，并開發(fā)了一套預(yù)報監(jiān)測平臺。
在全橋布置了47臺風(fēng)速儀、3臺波浪儀，監(jiān)測數(shù)據(jù)傳回到武漢橋科院的數(shù)據(jù)處理中心進行分析，結(jié)合平潭海域海浪天氣的公共預(yù)報進行神經(jīng)關(guān)聯(lián)。
這一系統(tǒng)實現(xiàn)了橋址3到7天內(nèi)的風(fēng)力和海浪預(yù)報，可精確到具體橋墩，成為幫助項目施工借東風(fēng)的“諸葛孔明”。
經(jīng)過前期的摸索，施工人員對風(fēng)大、浪高、水急的施工條件限制有了辦法：一方面減少現(xiàn)場作業(yè)，盡可能預(yù)制構(gòu)件；另一方面，創(chuàng)新風(fēng)屏障技術(shù)，增加可作業(yè)時間；同時，研發(fā)新裝備，提升打樁、吊裝等現(xiàn)場施工水平。
為解決整體鋼桁梁重心順橋向不對稱、海上吊裝受風(fēng)浪影響擺動大等難題，“大橋海鷗號”應(yīng)運而生。
“大橋海鷗號”是中鐵大橋局打造的自航雙臂架變幅式起重船，是國內(nèi)起重量最大、起升高度最高的雙臂架起重船，最大吊重3600噸、主鉤最大吊高110米。
2018年1月22日，該船成功將吊重3400噸的鋼桁梁架設(shè)到大橋墩頂，刷新了世界橋梁整孔鋼桁梁架設(shè)的最重紀錄，填補了我國斜拉橋大節(jié)段鋼桁梁整孔吊裝架設(shè)的技術(shù)空白，實現(xiàn)鋼桁梁橋梁架設(shè)施工由單片架設(shè)到整節(jié)間架設(shè)再到整孔架設(shè)的一個飛躍。
世界直徑最大的“定海神針”
平潭海峽的海底地質(zhì)條件復(fù)雜，要建造大橋，穿越的島嶼兩側(cè)海床，幾乎全是裸露的堅硬花崗巖。
2015年，大橋開始打樁，水面看鋼管樁在一點點往下走，卻一直無法站穩(wěn)。
由于海底巖石太硬，鋼管樁底部都被擠壓得往回卷，一層一層堆在底部，根本就沒打到巖石里。
坡面長達1.5公里的連續(xù)傾斜裸巖，13個橋墩全要放到上面。常規(guī)來說，一座跨海跨江大橋，這種條件的橋墩只有一兩個。
在風(fēng)大浪急的海面施工先要站穩(wěn)，為此中國鐵建大橋局研發(fā)出國內(nèi)首創(chuàng)“深水裸巖區(qū)埋植式海上平臺”。
打造這種平臺先要借助海底掃描技術(shù)摸清鋼管樁所在位置的海底情況，工人將若干根合適長度的鋼管樁放到預(yù)定位置，再用橫梁將這些鋼管樁焊接成一體，用沖擊鉆穿過每根鋼管樁，在海底巖石鉆出深度為鋼管樁直徑1至2倍的樁孔，注入混凝土鉚樁，形成一個幾條腿的“板凳”，再向外擴展為深水裸巖鉆孔施工平臺。
世界直徑最大的橋梁樁基嵌巖樁，成為大橋站穩(wěn)腳跟的“定海神針”。
這種樁插入巖層的部分樁徑達到4.5米，樁徑變粗增加硬度，也減少鋼管樁的數(shù)量，從而縮短施工周期。
如何將鋼管樁精準打入堅硬的海底巖石成為新的挑戰(zhàn)。中鐵大橋局自主研發(fā)了世界最先進的KTY5000型液壓動力頭鉆機，將直徑4.5米的嵌巖樁鉆進堅硬的海床。
向創(chuàng)新要解決答案，在平潭海峽公鐵大橋的修建中，這樣的例子比比皆是：為解決海上安裝簡支鋼桁梁上部結(jié)構(gòu)的困難，建設(shè)者采取工廠化制造，將鋼桁梁直接在工廠焊接成重約1490噸的整孔鋼梁，用特制船舶運至待架位置進行架設(shè)，該技術(shù)是國內(nèi)同類橋梁首次應(yīng)用；
為解決單孔造橋機作業(yè)時間長、成橋速度慢、海上高空作業(yè)風(fēng)險大等問題，研制出了國內(nèi)首座“雙孔連做節(jié)段拼裝造橋機”，并獲得國家專利；
自主研制大型液壓動力頭鉆機，可一次成孔5米直徑鉆孔樁，成功建設(shè)世界上樁徑最大的橋梁工程樁；
……
2019年9月25日，平潭海峽公鐵大橋全線合龍貫通。
7年里，這座被稱為“圓夢橋”的超級工程，創(chuàng)造了埋植式鋼混組合海上平臺、雙孔連做節(jié)段拼裝造橋機、“大橋海鷗號”等一系列令人矚目的重大成果，填補了諸多“中國空白”“世界空白”。
如今，這座曾被無數(shù)人評價為“不可能”的工程，不僅站在海里，還將牢牢地站在悠遠的歷史長河中；不僅跨越了海峽，還跨越了時空。
歷久彌新的工匠精神，書寫了大橋瑰麗的時代篇章，這是閩人新智的體現(xiàn)，也是中國制造的生動實踐。（鐘禾）