海底造无水空间桥桩入海逾百米
2016-01-14
江海直达船航道桥标段，墩台安装使用了钢套箱进行止水作业
羊城晚报记者
林桂炎摄
用钢圆筒围堰方式打造“无水空间”羊城晚报记者陈秋明摄
航道桥的桥墩加装了防撞装置羊城晚报记者何奔摄
重桩固基筑长龙羊城晚报记者汤铭明摄
治国理政新实践
·全面深化改革广东篇
羊城晚报记者李妹妍
总指挥：刘红兵刘海陵策划：林海利许志权蔡惠中统筹：曾璇苏碧青冷爽
如果把港珠澳大桥比作一条钢铁巨龙，那么，墩台便是巨龙的“爪子”，牢牢支撑起钢筋铁骨的庞大身躯。这只“爪子”，有整体式，有分段式，承载于海底钻孔深度逾百米的钢管复合桩基础上。
俗话说，龙生九子，子子不同。尽管从施工上讲，和其他大桥一样，都是打桩、墩台施工，但基于港珠澳大桥120年的设计使用寿命和特殊地质水文情况，这条钢铁巨龙的“爪子”在具体工艺上又“各自有乾坤”。
大桥承台埋入海底
港珠澳大桥横跨伶仃洋，江水每年从珠江口夹杂着大量泥沙奔涌入海。在这里建桥，墩台就像一道道挡水篱笆，影响水流的通过。
据有关部门论证，若港珠澳大桥的基础阻水率（即水中物体的迎水面积和过水总面积之比）超过10%，因阻挡而沉积的泥沙就可能阻塞航道，让伶仃洋逐渐变成一片冲积平原。
为了减少对区域水流动力的长期影响，港珠澳大桥一方面适当加大非通航孔桥跨径，另一方面，设计者们提出了一个大胆的设想：将非通航孔桥的承台全部埋入海床！
如何将预制承台埋入茫茫大海的海床中？即便是造桥经验丰富的中铁大桥局（CB05标）、广东长大公司（CB04标）和中交一航局（CB03标），也还是第一次面对这样的考题。
“将承台顺利埋入海床，就要通过在水中创造一个无水作业空间来实现。”广东长大公司港珠澳大桥桥梁工程CB04标项目副总工程师荣国城告诉记者，但“目前国内外没有类似工程经验可以借鉴”。
工程师们开始了夜以继日的技术攻关，发挥“头脑风暴”提出一个又一个挑战极限的设想方案，反复验证。
功夫不负有心人。最终，在浅水区非通航孔桥段，中铁大桥局CB05标项目部设计了双壁锁口钢围堰。在深水区非通航孔桥段，广东长大公司CB04标项目部开发了装配式柔性止水帷幕工法，中交一航局CB03标项目部则从西人工岛钢圆筒施工得到了灵感，开始了钢圆筒围堰干法施工的试验。
将钢筋桩磨碎成粉
设计阶段出现的难题，也摆在了施工人员的面前。
“我们做的第一根桩，就是45号墩的第一根桩就出现了意外。”事隔三年，中交一航局CB03标总工徐波仍然感触颇深。
港珠澳大桥非通航孔桥采用钢管复合桩基矗从图纸上看，墩台的模样酷似印章，在印章的底部有6个孔洞，与之相对应的是6根长60余米的钢管桩，它们是墩台安装的基础，其插打精度直接决定了墩台能否顺利安装。
钢管复合桩插打到位后，钻孔、清孔、下钢筋笼、再次清孔、灌注混凝土，才完成一根桩的施工。港珠澳大桥管理局随后会组织专门的第三方单位，对每一根桩进行取芯质检，要求100%的抽检，达到100%的合格率。
2012年11月，项目部开始打第一根桩，但随后的质检结果显示，这根桩并未达到港珠澳大桥设计的质量要求！
这让徐波及其团队有点儿懵。“我们的工法是国内一流的，施工过程控制也很严格，没有出现漏洞。怎么还会不合格呢？”
问题出在了清孔上。施工方案中规定，钻岩过程中产生的沉渣、碎石等小的杂质，不能大于5厘米的厚度。经检测，第一根桩沉渣是6.5厘米，超了1.5厘米。
可是钢筋下去了，混凝土也浇筑完了，怎么办？
徐波和他的团队一咬牙：重做！
接下来，项目部花了整整半年的时间把这根桩的钢筋一点点磨碎成粉，总结研究新的施工方案，在原桩基础上重新打下了一根桩，前后大概花了将近10个月的时间。“我们这么多人员和设备只能停下来等着，对整个工期影响非常大，这些成本比我们钻十根桩还要高。”
事实上，打好“定海神针”，除了小心海下的复杂地质，还要迎击海上的风大浪高，即便是最普通的起重作业，800吨的浮吊在风浪大时吊钩左右摆动可达2米，“就跟打拨浪鼓似的。”荣国城笑着说，有人形容在海上打桩是打下了“定海神针”，“可真要定住，难度不比在海上绣花斜。
在海底造无水空间
打下“定海神针”后，要怎么把墩台底座埋在海床底下呢？
在实现海上止水作业方面，桥梁工程的三个标段同台竞技，既是合作伙伴又是竞争对手，根据地质条件、水文以及工装设备的不同条件，各自拿出了看家本领。
江海直达船航道桥段，广东长大公司CB04标项目部“摸着石头过河”，经过了前后大半年的技术攻关之后，开发出了“装配式柔性止水帷幕安装桥梁预制墩台施工工法”。该工法主要通过托盘顶面的止水带和内置的充气胶囊来实现托盘与钢管桩之间的止水。
工程师们做了大量的实验，验证成功后又反复在现场试验。“有别的单位也做过相关试验，但他们在岸上实验阶段发生了充气胶囊爆炸。”在荣国城看来，这个工法“理论上可行，但实践起来有许多细节需要解决”。
也正是因为没有经验可借鉴，第一个墩台就让工程师们伤透了脑筋。
2013年9月，江海直达船航道桥第一个墩台开始吊装。现场工程人员发现，其中有一条充气胶囊气囊被刺穿，充不了气，另外还有两条充气管道破了。
充气管破了还好办，潜水工下去找到破损位置，把它包扎起来就可以了。“充气胶囊破了就令人非常头痛。”CB04标项目书记罗锦鸿说，项目部多次组织技术人员反复研讨、试验，最后采用非常手段解决了这一问题。
处理漏水的情况前前后后花了20多天，这让整个项目部始料未及。“那段时间现场作业人员几乎都是满负荷地在工作，那种艰辛非亲历者可以体会。”罗锦鸿说。
“办法总比困难多。”荣国城坦承，与另外两个标段相比，江海直达船航道桥的施工受外围水文的影响更大一些。“我们的优势是工艺的创新。客观地说，我们没有一航局那么多先进的大型设备。”
让荣国城“羡慕”的，是中交一航局一套名为APE600八锤联动打桩锤的设备，这是青州航道桥段止水围堰的“王牌武器”。
在此前西人工岛的建造过程中，中交集团采用钢圆筒围堰方式为墩台安装打造“无水空间”的理念试验获得成功：通过把钢圆筒打入海床以下，在里面抽水、挖泥，实现了和在陆地上施工一样的干环境。
但要用于桥梁主体工程中，钢圆筒围堰工艺远未成熟：打得下去，能否拔得出来？钢圆筒需要投入的钢材不菲，拔不出来就损失太大了。于是工程师们开始了反复的试验。
2012年11月25日，海上疾风骤雨，施工人员冒雨奋战，启动最大达4000吨的起重船，通过不断调整动力系统激振力、频率以及上拔力度，最终成功将钢圆筒拔出了水面。
“我们就这样顺利地完成了68个墩台的安装，完成效率很不错。”CB03标总工程师徐波自豪地介绍，CB03标在开工相对晚的情况下，依然最早完成了施工进度，靠的就是这个成熟的工艺。
而浅水区非通航孔桥埋置式承台，九洲航道桥CB05标项目部制造了第一个双壁锁口钢围堰。这是一种成熟工法，围堰下放到位后，封底、抽水，在干环境下安装承台墩身，但在实施的时候仍然遇到不少问题，如围堰被海浪打散。最后，要将围堰在离岸较近的浅水区驳船上拼装好后，再运输到相应墩位安装。
重桩固基筑长龙。港珠澳大桥桥梁工程项目部各个岗位的建设者们，用600多个日夜坚守，两年来的拼搏奉献，构筑起伶仃洋上钢铁长龙的坚实基矗
李妹妍本文来源：金羊网-羊城晚报
