5月23日凌晨,温州瓯江北口大桥的中间桥墩的基础从长江流域江苏南通段下水,历经362海里的运输,浮运到了温州瓯江口的指定位置。
5月16日从南通下水沿长江经上海再入东海 5月23日到温州
瓯江北口大桥效果图
钢沉井首节浮运
钢沉井首节浮运
这标志着国家“十三五”规划重点工程,浙江温州瓯江北口大桥的建设进入到了第一个关键性节点——大桥的中塔正式开建。
温州瓯江北口大桥的中塔沉井,即大桥中间桥墩的基础
相比传统桥梁桩基,沉井基础更结实,成本更节省
不同于甬台温高速复线的飞云江跨海特大桥、鳌江跨海特大桥,瓯江北口大桥不需要向江底打桩基。钢沉井加上后续灌注的混凝土,总重可以达到40万吨。整个沉井穿透淤泥层,坐在坚实的卵石层上,稳若磐石,主塔可直接在上方建造。
这一设计正是由国内首屈一指的两家桥梁设计单位——浙江省交通规划设计研究院及中铁大桥勘测设计院联合设计,经国内知名桥梁设计专家经多番综合比选。
“瓯江主航道往来船舶众多,特别是基础结构距通航孔边缘仅43m,存在超高船撞风险的情况,再结合桥位区水文、地质等,沉井结构的基础相比传统的桩基刚度、整体性能都更优,可承受30000t级船撞力。”项目一标总工田继开介绍,除了更结实,沉井基础在建设成本上也更为节省,“最主要的难点在于施工的要求非常高,尤其在定位、下沉等方面有很高的精度要求。”
据介绍,整个沉井基础由钢壳和混凝土两部分组成,首节钢沉井下水以后,先精确定位,之后通过钢沉井接高和在夹壁浇筑混凝土使沉井下沉穿透江底40多米的淤泥层,最后通过在井孔内吸泥使其坐落在稳固的卵石层上。整个过程犹如在水上造陆,形成巨大的水上平台,保证桥梁主塔可以直接在上方建造。
万吨钢壳耗时七天浮运到温州
中塔钢沉井平面尺寸为66m×55m,高59m,相当于20层楼高;平面形状为圆角矩形,面积3600多平方米,约等于9个标准篮球场,规模宏大。
整个钢沉井体积、重量庞大,无法一体运输至温州,由此采用分阶段方式进行运输。此次下水的首节钢沉井(1~5节段)横向长66m,纵向宽55m,总高27.5m,总重约10400t,是目前国内采用滑道下水重量最大的钢沉井节段。首节钢沉井在5月16日4时38分下水,由4艘拖运船和2艘警戒船拖运至江苏南通的狼山锚地,拖放到半潜驳船上,由半潜驳船装载,在拖船牵引下沿长江,途经上海,再入东海浮运到温州圆屿锚地,总里程670公里,耗时7天。
由于此次沉井浮运是全国范围内首次海区沉井技术的应用,考虑到沉井体积巨大,路途远、时间长,途经航道各类船舶繁多,水域复杂多变,潮水落差大,天气多变,于是气象部门予以大力支持,海事部门予以通力护航,温州港为此封港约22小时,温州市交通部门为做好沉井的浮运工作专门成立协调工作组,多次牵头海事、港航等单位研究落实方案。
据介绍,这么长距离的运送一个桥墩基础,在世界上还是第一次。5月23日,首节钢沉井由5艘拖运船,2艘警戒船浮运至桥址区,经与定位系统连接后,精确注水着床,成为沉井后续顺利施工的坚实保障。剩余的钢沉井是第6至12节段。每节段高4.5m,并被加工制作为3个大块体,将由驳船运输至施工现场进行拼装。
预计明年上半年下沉至江底卵石层
为了辅助钢沉井定位、接高以及吸泥下沉,保证沉井施工期间沉井着床的平稳精确,施工单位中铁大桥局首先是在钢沉井上下游侧260m处各设置一个锚墩平台,单个锚墩平台下部布置16根钢管桩作为基础,单根钢管直径2.2m、桩长80m;在主墩南北两侧抛设重力锚,重力锚每一侧各设置四个,分上下游对称布置,单个重力锚重约900t。通过缆绳,沉井将在四个方向受到来自两个锚墩和八个重力锚拉力,以确保施工平稳。
“凭钢沉井自身的重量无法穿透淤泥层,其间我们会采取吸泥施工帮助下沉。”技术人员介绍,该处瓯江淤泥约40余m,预计到明年上半年,沉井可以完成,到达淤泥层下方的卵石层。
此次的中塔沉井属国内首次在深厚淤泥质土中建造超大型沉井基础,施工技术含量非常高,除了首节钢沉井自重大、就位下沉难的问题外,还需要克服“强潮、软土、台风”三大不利因素挑战:桥位处水位受潮差影响大,施工将受到600t往复水流作用力的影响,平均潮差达4.5m;深厚淤泥层最大厚度达40m,且土层分布不均,如同在豆腐上建造高楼;中塔施工工期跨越2个完整台风期,在国内尚无先例可循,施工挑战极大。
温州瓯江北口大桥是国家宁莞高速(G15W3)和国道228线两大项目跨越瓯江的控制性工程,是浙江省继杭州湾跨海大桥、舟山跨海大桥、嘉绍大桥之后,又一座国家级桥梁,已列入浙江省品质工程示范工程,是交通运输部首批8个绿色公路建设典型示范项目中唯一的桥梁工程。
双层公路桥预计2021年通车
整个大桥的建设工期为60个月,预计2021年建成通车。建成后,温州瓯江北岸的百姓过江到温州机场将从过去的1个多小时缩短至15分钟。
由于大桥采用双层设计,上层是六车道高速公路,下层按一级公路标准建设,建成之后,甬台温高速公路和228国道都将通过这里。建成以后,大桥每天的通行能力能够达到10.7万辆,将是国内通行能力最强最大的高速公路桥之一。
瓯江北口大桥创多项世界第一
瓯江北口大桥从设计到建设到施工,创造了多项世界第一。
1、世界上首座“三塔四跨”悬索桥
瓯江北口大桥连接瓯江两岸,是世界上首座“三塔四跨”的钢桁梁悬索桥,是目前我国乃至世界上技术难度最大、建造工艺最为复杂的桥梁之一。
之所以做出这样的设计,有两大条件受限。通常像类似的跨江大桥,一般采用双塔的结构形式,北边一个塔,南边一个塔,但是为了保证桥的稳定,这样建造的桥梁桥高会比较高。由于这座桥南面临近温州机场,飞机起飞的时候对航空净高有要求,所以桥修建得不能太高;同时桥下需要允许3万吨的货船通行,又不能太低。在这样两个条件的制约下,最后选择了“三塔四跨”悬索桥的结构形式。
2、世界首次采用混凝土结构做中塔
过去类似于桥梁的中塔一般采用的都是钢筋结构,但钢塔一般桥梁只能做到三塔,这次创造性地用混凝土结构做中塔,成功以后,对今后做五塔、七塔甚至更多塔悬索桥结构都成为可能。也就是说,掌握了这项技术,今后建造长距离的跨海悬索大桥将会成为可能。毕竟,它的造价比现在常见的长距离跨海斜拉桥要低,整体刚度更强。
3、世界首次在淤泥土质中用沉井做基础
以前类似的桥梁,一般都采用桩基础,桩基础对船舶的防撞能力比较弱,对基础的防冲刷能力也比较弱,所以这座桥采用了大体积的沉井做基础,将很好地改善这两点。
这个沉井的平面面积3600多平方米,相当于9个标准篮球场大小;高68米,相当于20层楼高度;重达1.8万吨,相当于15000辆小汽车重量之和。
瓯江北口大桥这三项创造性的突破代表了我国现有的桥梁建设水平,并为世界桥梁建造提供了有益的借鉴。