第A02版:中国建造

跨江新地标创造多项“世界之最”

——常泰长江大桥建设背后的技术力量

长江下游,百舸争流,千帆竞发。在江苏省泰州长江大桥与江阴长江大桥之间,常泰长江大桥宛如钢铁巨龙横跨江天,将“龙城”常州与“凤城”泰州紧密相连。9月9日,这座备受瞩目的大桥正式通车,常州与泰州之间的通行时间缩短至20分钟。

大桥跨江段全长10.03公里,公铁合建段长约5.3公里,由一座主跨1208米的斜拉桥、两座主跨388米的钢桁拱桥和一座连续钢桁梁桥组成,创下了最大跨度斜拉桥、最大跨度公铁两用钢桁拱桥和最大连续长度钢桁梁的世界纪录。江苏省交通工程建设局常泰长江大桥建设指挥部现场指挥长李镇介绍,作为公铁合建复合型过江通道,常泰长江大桥的建成实现了“四个世界首创”,创造了“六个世界之最”,标志着中国桥梁技术实现新的突破。

高空牵引,破解最强拉索安装难题

远眺江心,350米高的主塔巍然耸立,直指苍穹。顺塔身向下,数百根白色斜拉索呈扇面展开,将高耸的桥塔和长长的桥面有力连接。天光水色之间,大桥主航道桥犹如一架倚江而立的巨型竖琴,静置于江渚之上。而“竖琴”的每一根琴弦,都凝聚着极致的工艺与胆识。

“每根拉索由数百根直径7毫米的平行钢丝组成,其抗拉强度高达2100兆帕,是目前世界最高强度的桥用平行钢丝斜拉索。最长斜拉索达630多米,重103吨,也是目前世界上最长最重的斜拉索。”中交二航局常泰长江大桥项目部负责人种爱秀介绍。

2023年10月,长江江面暑气未消,中交建设者们开始在300多米高的主塔上“穿针引线”,将一根根斜拉索精准挂设在桥塔上,并与桥面稳固连接。斜拉索挂设采用“塔端挂设、梁段压锚,塔端硬牵引、梁端软牵引”工艺,挂设时最大的难点在于塔端入锚。

“入锚时采用塔顶提吊、塔内牵引方式,就像针孔穿线一样,需要将斜拉索穿进索导管,再进行固定。”中交二航局常泰长江大桥项目部常务副经理王辉说。由于斜拉索索导管内径只比索头外径大12毫米,施工中索头姿态和入锚时机需高度精准,才能一次入锚,“就好比将一根粗线穿进细针眼,容错空间极小,全凭手上分寸的把握。”

受高空大风和索体自身扭转影响,索头容易发生偏移,进一步增加了对准难度。中交建设团队通过研发新型塔顶挂索门式桁车、新型软牵引压锚系统、新型一体化入锚角度调整装置进行调整,每根斜拉索需高空协同作业1个多小时,才能成功入锚。

历经9个月的不懈努力,2024年6月,312根斜拉索如同巨人的臂膀次第舒展,将桥面稳稳承托于江天之间。然而,托起跨越天堑的超级工程,不仅依靠力与美交织的“琴弦”,更有那直插江底、耸入云霄的“钢筋铁骨”——主塔及其基础。

智跨天堑,革新桥梁建造模式

大桥主塔高350米,相当于120层楼高。如果把常泰长江大桥比作人的身体,两座主塔就是两条腿。决定腿是否稳健有力的关键,就在主塔江面以下的水下沉井。

大桥设计初期,通过计算,沉井需要下沉到负65米多,才能站稳脚跟。但脚扎得越深,风险越大。为此,大桥首创减冲刷减自重台阶型沉井基础,成功给沉井做了“减肥减高手术”。尽管如此,沉井依然是个“巨无霸”,底面积相当于13个篮球场大小,高度足有24层楼高。

在过去,受限于技术和装备条件,很多大桥建设时的水下工作需要潜水工冒着生命危险完成。如今,常泰长江大桥的水下战场已经由智能机器人完全接管。

为了安全平稳下沉到位,建设团队采用沉井智能取土下沉工艺,投入水下机械臂取土机器人等38台智能装备,创造了粉质黏土层大型沉井下沉最快纪录,通过智能化数字化系统,设置了390个传感器,实时监测施工关键参数,保证了大桥基础施工可视可测可控。昔日依赖老一辈潜水工不怕牺牲才能完成的工程,现在通过远程操控就能顺利完成。

回看江面,工程的挑战并未止步于沉井基础,而是延伸到桥塔。传统桥塔要么是“H”型,要么是“A”型,而常泰长江大桥主塔创新采用空间钻石型结构,中、下塔柱由传统的双塔肢变为四塔肢,形似镂空的钻石,增强了桥塔的承载力,但也为施工带来了更大的挑战。

传统桥塔钢筋施工一般采用人工散绑的作业形式,但常泰长江大桥中塔柱钢筋用量超4300吨,且四个塔肢空间倾斜角度达8度,钢筋结构复杂、高处作业空间狭小、安全风险高,若采用传统工艺,将难以保证施工安全、效率和精度控制。

于是,建设团队引入“工厂化生产、装配化施工、智能化控制”理念,结合以往施工经验,沿着“钢筋片体—块体—部品”的实施路径,研发了钢筋部品工业化智能建造成套技术及装备,将塔上钢筋现场绑扎转为地面“工厂智造”。

钢筋片体、块体由工厂自动化流水线生成,并组合成钢筋部品节段,再利用全球首台超万吨米级智能化塔吊,吊装至50到230米的高空进行拼接,像搭积木一样,使主塔每天以1.2米的速度“长高”。相较于传统工艺,该技术减少了60%高空作业人员,施工效率提升50%。

2023年1月,经过近半年的努力,北主塔4个塔肢共84节钢筋部品全部完成。该装配化施工技术的研发应用,不仅保障了大桥的高质量建设,还为中国桥梁行业工业化、智能化施工提供了宝贵经验。

硬核装备,赋能桥梁建设新引擎

技术的突破,离不开硬核装备的支撑。作为世界最大跨度斜拉桥,大桥建设面临着跨度大、双层桥面重量大的问题,主航道桥由91个钢桁梁节段组成,最长达28米,悬臂最大吊重超过1700吨。相当于要把近30节“复兴号”列车提升至江面上60米,并与两边梁段实现毫米级对接。在这些“极限参数”面前,普通起重装备“力不从心”。

2024年5月29日,浩瀚的长江之上,一台深蓝色的吊机伫立在桥面,正“拎”着大桥最后一个节段——合龙段缓缓抬升。

2023年9月,这台由中交二航局研发的全球最大吨位桥面吊机首次亮相大桥建设。该吊机不仅“力气大”,能轻松吊起1800吨重物;还很“聪明”,集可视化、智能调位、自动换轨等功能于一体,是桥面吊机制造史上一次重要突破。

除了桥面吊机的助力,大桥建设还有超级塔机的“扶持”。根据主塔极限吊装施工工况,需在35米幅度位置将240吨的桥塔节段吊至350米高度。此前市面上没有满足该需求的塔机,只能“量身定制”。为此,中交二航局研发了全球首台超万吨米级塔式起重机——W12000型塔机,其最大起重量达到450吨,最大起升高度400米,相当于可以一次起吊300辆小轿车至130层楼的高度。

有了这些硬核装备,超高超重构件吊装能力大大提升。这些大国重器,成为中国桥梁建设迈向智能化、高效化新阶段的强大引擎。

精兵强将,世界级工程的“智慧血液”

“我们的目标,是要让广大农民工实现由‘工’至‘匠’的华丽转变。”产业工人培训基地里,中交二航局常泰长江大桥项目党支部书记王尹园的声音,在廊道里回荡。

如果说最强拉索、最大水中沉井和最前沿的技术装备,铸就了大桥的“钢铁之躯”,那么,一支知识型、技能型、创新型的产业工人队伍,便是奔涌在这座世界级工程的“智慧血液”。

在传统认知里,桥梁建设靠的是“肩挑背扛”的体力与经验,但在常泰长江大桥这座多功能非对称荷载桥梁面前,任何粗放式作业都可能让上千个智能传感器瞬间报警,任何经验盲区都可能放大为质量与安全的系统性风险。

开工伊始,中交建设团队就把“人才链”摆在与“产业链”“创新链”同等战略高度:让产业工人从“工地上的操作者”转变为“工厂里的工程师”,让技术工人与智能装备同频共振,让一线经验与数字技术相互成就。

于是,一座750平方米的产业工人培训中心在长江之畔拔地而起,多媒体教学、安全体验、实操考核等多个模块环环相扣,更成为江苏省首批交通重点工程建设产业工人培训中心之一。

自2021年10月获江苏省总工会和省交通运输厅联合授牌以来,中心已累计开展培训超1500场,培训人数超万人次,助力百余名工人获取技术资格证书,显著提升了工人的技能水平与就业竞争力,为行业高质量发展提供了坚实的人才支撑。

同时,培训中心鼓励和引导产业工人创新创效,全国“五一劳动奖章”获得者曾雨生便是典型代表。他热衷于钻研机械装置,目前已拥有多个国家发明专利和实用新型专利。在大桥建设中,他发现节段梁临时预应力施工繁琐,便研发出一套自带临时预应力的新型吊挂,为相关工序节省了50%的人力和时间。这位不曾念过大学的“工地发明家”,还培养了十多名高级电工,其中不乏电工技师。

像曾雨生这样追求卓越的建设者不在少数,有人从“小白”起步,有人精进技艺,有人争做“多面手”。他们把课堂搬回班组,把经验写到日常。

长江之畔,麦浪翻滚。在这片热土上,智能化培训中心、宽敞的运动场馆、温馨的服务站,共同织就的一张幸福网,培养了一批批技艺精湛、安全素养高的产业工人,他们从这里走出,走向全国。

江阔凭桥跃,风好正扬帆。当第一缕车流通行,这座集“四个世界首创、六个世界之最”于一身的过江通道,正化身为长江经济带发展的新引擎。它所承载的,不仅是万吨车流,更是千万人对美好生活的向往;它所昭示的,不仅是中国桥梁建设的智慧高度,更是中国产业工人的精神海拔。 (通讯员 梁秋仪 赵振宇 周璇)

研创“现浇 预制”工法 助力大治河西闸“强筋健骨”

—上海建工园林集团大治河西闸除险加固工程纪实

近日,随着最后一道验收程序的完成,位于上海市闵行区浦江镇的大治河西闸除险加固工程已全面竣工并投入使用,该项目由上海建工园林集团承建,是上海首例在水闸上采用装配式方案的工程。这项肩负着上海浦东片区防洪挡潮、排涝引水、通航保障重任的Ⅰ等水利枢纽工程,不仅消除了运行40余年的老旧隐患,更成功应用了现浇与预制装配组合的施工工艺,以创新技法为传统水利设施升级改造提供了“上海方案”和“智慧样板”。

夙夜攻坚克汛限 科学统筹保节点

大治河西闸自1979年建成以来,一直是守护浦东南片区域城市安全的关键水工建筑物。历经四十余载潮湿环境的侵蚀,混凝土老化、钢筋锈蚀等问题日益凸显,对其进行除险加固已刻不容缓。然而,在通航、防汛功能不能长时间中断的严苛要求下,如何在极短的施工窗口期内高效、高质地完成改造,成为摆在园林集团建设者面前的最大难题。

据了解,水利工程中的闸墩多采用钢筋混凝土结构,因其尺寸大、异型断面多,常常需要采用分层分块浇筑的施工方法,容易造成冷缝增多、外观质量欠佳等问题;同时由于施工位置多处在河道,采用现浇施工工艺时,现场需绑扎钢筋、搭设脚手架、支模等一系列工序,不仅施工难度大、安全风险高,工期也会延长。

为有效加快闸墩施工速度,确保施工质量,项目团队决定创新采用现浇与预制装配组合的施工工艺。

“最初考虑这项工艺是因为项目工期紧张,六孔闸门采用不断流翻交施工,至少保证两孔闸门正常引排水运行,相当于组织两次拆除、新建、安装、调试工作,施工周期长,无法满足530防汛要求。”大治河西闸项目经理王艺霖介绍说。“所以我们寻求外界帮助,与河海大学达成合作,共同研究该工法的可行性,最终选择‘钢筋混凝土闸墩现浇+预制装配组合施工工法’。”

精工智造破常规 毫米精度铸新闸

闸墩采用现浇与预制装配组合施工的工程并不多见。对于大治河西闸此类服役期较长的已建水闸,如果采用现浇工艺,较长的施工周期将严重影响水闸功能发挥,造成较大经济损失。尤其是具有防汛功能的闸门,其施工工期必须严格控制,以避开每年的雨季汛期。

而现浇与预制装配组合的施工工艺的核心在于“因地制宜”,即在水闸设计最高水位以下,闸墩采用传统现浇工艺,避免施工缝对防水防渗功能的削弱,增强结构耐久性;而在设计最高水位以上,需要将胸墙在工厂内预先精准浇筑成型,然后运输至现场,通过大型浮吊进行吊装拼接。

相比传统在现场现浇的施工方式,它极大降低了施工操作难度,从源头保障了水闸闸墩的整体质量,为工程长期稳定运行奠定坚实基础。同时,施工工期的大幅缩短使得水闸能够提前投入使用,为社会提供防洪、灌溉、航运等水利保障。

除此之外,通过大型浮吊进行上下构建拼接,在空中晃动中也能实现精准、快速就位,就必须做到万无一失。

“这不仅仅是简单的拼接,”王艺霖解释道,“每个预制构件重量大,形态不规则,闸墩的门槽轨道预埋件繁多,精度要求高,且由于采用浮吊方法,连接定位难度攀升。”面对这一挑战,项目团队建立高效的协调机制,确保每个环节都有专人负责,及时解决施工过程中出现的各种问题。

为此,项目团队专门研发了“预制拼装导引插销结构”和“一种预制构件拼接用钢筋及套筒高精度定位盘”两项专利技术,帮助上、下构件可以实现精准、快速就位,并确保其所有钢筋对中误差控制在1~2毫米内。

殊荣加冕树标杆 智慧赋能引未来

现浇与预制装配组合的施工工艺在大治河西闸除险加固工程中的顺利应用,以及两项专利技术的成功研发,为攻克老旧水闸改造中工期紧迫、风险较高的行业共性难题提供新的解决路径。

“钢筋混凝土闸墩现浇——预制装配组合施工工法”现已被评为上海市水利工程建设工法。“通过该项方案在本工程的实施,节约工期约50天,取得了显著的成果。”王艺霖提到。“在我国,水闸分布广泛且数量庞大,对于服役期较长的水闸,可以尝试采用这项方案,它能够有效地提升整体的施工效率。”

大治河西闸加固工程的顺利竣工,不仅是上海水利基础设施建设领域的一项成功实践,还是技术创新推动传统行业升级的生动写照。这位焕然一新的“城市水卫士”,正以更强大的身躯和更坚实的内核,继续守护着当地的江河安澜与城市繁荣。

(通讯员 王艺霖 江文静)

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