中國魔幻立交橋,「變形金剛」無人機齊上陣,引領全球!
20年前通車的虎門大橋是珠江口唯一的過江通道,而如今虎門大橋天天堵車,人們把順暢過江的希望寄託於修建中的虎門二橋。
虎門二橋就在虎門大橋下游10公里處,雙向八車道,鋼箱梁寬度近50米,可日行14萬輛車。通車之後 ,可從廣州南沙直接到東莞沙田,過江那是分分鐘的事情。
(施工中的虎門二橋)
截止目前,虎門二橋的主橋塔、錨,基礎工程已完成,正全面進入主纜架設,預計將於2019年通車,建成後將是世界上跨徑最大的鋼箱梁懸索橋。
這可能是最複雜的立交橋
虎門二橋的施工區域除了有三條高速交匯,還有蜘蛛網一樣的高鐵、地鐵、油氣管線,因此虎門二橋的修建需要5跨地鐵、6跨高壓油氣管線、8跨1穿高速公路、1穿高鐵、與3條高速公路橋以及11處萬伏以上的高壓線交匯,虎門二橋因此被稱為「568311」工程。
(虎門二橋極其複雜的施工區域)
虎門二橋修建時,必須保證這些管線、公路、鐵路、地鐵都正常運行,好多地方設備架不起來,每一次「跨」或「穿」,建設團隊都要面臨巨大的挑戰和壓力。
建設者們幾乎用盡了橋樑建設的所有辦法,包括掛籃懸澆、支架現澆、預製架設、頂推、轉體,還有最原始的人工縱、橫移工藝,甚至還有國內外罕見的鋼箱組合梁工藝、模架吊鋼殼混凝土分節對稱澆築工藝,工程現場簡直成了橋樑工藝博覽館。
無人機還能建大橋!
要建設過江大橋,首先需要拉一根跨越江面的先導索。以前,架設先導索用會用到船舶拽拉、飛艇、直升機、甚至火箭彈,這一次,虎門二橋用了新型武器——無人機。
今年1月21日,虎門二橋的建設現場,無人機牽引著直徑3毫米的魚絲過渡索,由大沙水道橋西索塔塔頂起飛,飛越1200米長的大沙水道,穩穩地降落在東塔塔頂,全程僅需3分鐘。此後,細繩換粗繩,換成了鋼絲繩,一根變兩根,變成了十幾根。
(虎門二橋的施工人員正操縱無人機)
虎門二橋所處的珠江大沙水道航運繁忙,如果採用傳統的船舶拽拉先導索過江的方式,需要對水道封航4至5個小時,而採用無人機牽引的效率是傳統工藝的100倍,並且安全高效、成本小、操控簡便、落點精準。
大橋也有「錨」,重量相當於8艘遼寧艦
像虎門二橋這樣的大橋需要有「錨」才能穩穩立住,橋「錨」其實是兩塊巨大的水泥疙瘩。
這兩個大水泥塊叫錨碇,錨碇是一個鋼筋混凝土集合體,就像拔河時蹲在最後面的那個人,靠體重掌控大局。整座橋上部結構的自重就達到4.2萬噸,錨碇的作用就是要拽住大橋的主纜,讓主纜能夠承擔起橋樑和橋上車輛的重量。如果把橋樑比作一桿秤,錨碇就相當於這桿秤的秤砣——橋樑的荷載主要由這個秤砣來承受。
(俯瞰巨大的錨碇澆築現場)
這個水泥塊有多大呢,準確數據是18.9萬立方米混凝土,其重量為47.25萬噸,相當於8艘遼寧艦的重量。這一個水泥塊,項目就幹了一年多。
虎門二橋S3標東錨碇錨固系統首次大規模統採用成品索,錨碇錨固系統採用成品索工藝,相比傳統施工方法,具有功效高、施工方便、環保節能等優點,另一方面成品索易更換,能有效保證結構耐久性。
架橋機能搬動大橋,但如何搬動自己?
建造虎門二橋這樣的超級大橋,一般的吊裝設備遠遠無法勝任,需要超大型的架橋機才能讓施工舉重若輕。
(正在施工的千噸級架橋機)
虎門二橋S3標目前有五台架橋機同時進行節段箱梁拼裝,這也是國內最大規模的箱梁拼裝體系。如何保障這些1300噸重的龐然大物安全順利的運轉成為一個巨大的難題,只依靠人力顯然是不可能的。
每台架橋機由許多小節段構成,施工人員首先採用兩台180噸的履帶吊將這些組件吊到40多米高的橋面上,每一節段就如同積木拼裝一樣進行精密的對接,對接完成後採用組件上的固定系統、焊接等完成架橋機的組裝。
前不久國內懸掛重量及跨徑最大節段拼裝架橋JP2000-75——型式試驗在虎門二橋S3標獲得圓滿成功,這也是國內懸掛重量及跨徑最大節段拼裝架橋機第一次正式投入施工生產,極大提高了節段箱梁安裝施工的進度。
那架橋巨獸是如何工作的,且看「了不起的中國製造」往期文章推薦:《中國高鐵那麼牛 多虧了這頭架橋「巨獸」》。
架橋機工作示意圖
像搭積木一樣搭橋
如果把虎門二橋的基礎結構和施工步驟分集,整個建造過程很像是在搭積木。
積木指的是單箱雙室斜腹板預應力混凝土箱梁,一塊普通的積木重量達140噸左右,然而根據不同搭建位置的需求,組裝它的重量也會隨之而改變。一塊好的積木是怎麼預製而成,並且安裝組成一條直通天際的精品橋樑?
(大橋的搭建過程很想搭積木)
如果將一塊單箱雙室斜腹板預應力混凝土箱梁比作一塊小積木,鋼筋籠則是「積木」成型的首要條件,一根根高強度的鋼筋綁紮在一塊組成如同「積木」形狀的鋼筋籠。然後採用短線匹配法對積木模型大小進行嚴格的控制,最後將綁紮好的鋼筋籠放入積木模型中進行混凝土的澆築,完成「積木」的預製。
箱梁安裝的過程是「積木」組裝的過程,架橋機將12塊140噸左右重的「小積木」統一提起來進行無縫拼接,通過臨時錨固、張拉組成一塊「大積木」後,再利用節段梁環氧體外索進行對「大積木」穿索、預緊、張拉等步驟,讓它完全變成一個整體。一根環氧體外索足以支撐260噸的重物,一個大積木中有14束,每束包含有27根環氧體外索,其強度可想而知。
龍門吊等多種大型設備助力水上施工
作為一座跨江大橋,虎門二橋要解決如何在水上施工的難題,這不需要輕功,而需要讓大橋堅實穩定的功夫。
為解決水上施工的問題,虎門二橋S3標採用了搭設鑽孔平台作為樁基施工平台,用2台80噸龍門吊+1台75噸履帶吊將鋼護筒插入水中,運用大型鑽孔轉機將鋼護筒固定在水下。
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