科技创新助力安海湾特大桥建设
铁路建设 2022-04-27 08:14:13 0浏览 作者:张贵锋 曹建强 林 涛
中国首条时速350公里跨海高铁——福厦高铁,先后跨越湄洲湾、泉州湾、安海湾三个海湾。近日,由中国铁建大桥工程局集团承建的安海湾特大桥成功合龙。作为福厦高铁全线最后一座合龙的跨海大桥,该大桥能够实现“时速350公里高铁列车跨海不减速”,中国跨海高铁桥梁由此进入“350”时代。
作为一座跨海高铁桥梁,安海湾特大桥自2017年开工建设开始,就面临着复杂的自然环境和造桥工艺等世界级难题,而“时速350公里高铁列车跨海不减速”更使建设桥的难度系数升级。大桥建设者们依靠先进的桥梁建设技术、大胆的工艺创新,成功打造了这一中国高铁桥梁建设领域的精品力作。
无砟轨道上桥,让高速列车如履平地
福厦高铁安海湾特大桥全长9.46公里,其中跨海区段长1.56公里,主跨达300米。作为一座大跨度高铁跨海斜拉桥,受自然环境影响,桥面高程会随气温升降而变化,进而影响轨道的平顺度,而海洋风浪等不利因素也让大桥的稳定性面临极大挑战。
无砟轨道可避免道砟飞溅,平顺性强、稳定性好,在国内时速350公里高铁建设中广泛使用。但铺设无砟轨道时对施工工艺、沉降控制等要求极高,安海湾特大桥自身“大跨”“跨海”的属性,让无砟轨道上桥成为一个极具挑战的技术难题。
经过反复模拟试验,大桥建设者和设计团队找到了适应“大跨”“跨海”条件的钢混组合梁结构参数,实现了跨度与刚度的兼顾,由混凝土桥面板与槽形钢梁组成钢混组合梁。钢梁自重轻、适应大跨度桥梁建设,混凝土桥面则提升了桥梁刚度。两者的“珠联璧合”,满足了高速列车通过的要求。
找到满足要求的梁部设计方案,如何顺利完成梁部吊装,成为又一难题。大桥边跨因处于海湾浅滩区域,落潮时淤泥滩涂裸露,大型浮吊及运输船无法进入完成吊装。
大桥建设者们经过研究比选,创造性地对边跨钢梁和混凝土桥面板采取不同的施工方法。钢梁吊装采取不带导梁顶推施工,由主塔平台处向边跨侧逐节段顶推到位;混凝土桥面板则采用自行研制的吊装设备,通过提升站、铺板门吊、运板车,完成最终的吊装铺设。
经过17个月的创造性设计、施工,安海湾特大桥顺利完成主跨、边跨梁部施工任务,成功满足了无砟轨道上桥的条件。列车驶过安海湾特大桥650米的主桥只需6.7秒钟,而且如履平地,旅客乘坐体验感更好。
科学抗风防腐,让跨海大桥更稳定寿命长
安海湾地处东南沿海,风大、水深、浪高,且大桥处于重度海洋腐蚀环境,面临海浪与台风的双重侵袭。
如何防止桥梁因海风袭扰而产生严重的横向晃动和涡振,确保列车以350公里时速平稳通过?
安海湾特大桥主梁采用流线箱形结构并附加导流板、减震栏杆、拉索电涡流阻尼器等气动措施,能有效降低复杂风环境下的风致振动,避免了异常涡振的发生。
同时,为应对台风对高铁列车运行的影响,建设者们在大桥上安装大量传感器,时刻监测铁路和大桥状态,如果风速太高,会提前向铁路调度中心发送预警信号。
和普通高铁桥梁相比,安海湾特大桥还面临海风、海水腐蚀的考验。
依靠在钢梁表面刷漆的传统防腐方式,达不到跨海大桥防腐标准。安海湾特大桥索塔钢锚梁和支座在国内首次采用耐海洋大气腐蚀钢——通过往钢材里加入微量镍元素,让钢材自身生成钝化锈层,阻止海水中氯离子的渗透,实现“以锈制锈”的长效防腐效果,确保大桥耐久、寿命超长。
此外,施工单位还运用最新研发的超长、耐久防腐涂装材料,让桥梁的涂装防护寿命达30年以上。
应用新技术新材料,将开山之作打造成精品力作
安海湾特大桥不仅是福厦高铁跨海桥梁的“收官之作”,而且是世界无砟轨道桥梁“大跨”“跨海”的开山之作。
为了把开山之作打造为精品力作,在4年多的建设时间里,大桥建设者们成立科研攻关小组,先后破解潮汐区钢混组合吊箱围堰、大直径深水桩基、主塔钢锚梁定位等一系列施工难题。
泥沙分离器、混凝土超灌提醒仪、超声波检孔仪、智能温控系统……安海湾特大桥施工采取的最新施工技术、工艺多达10余种。
安海湾特大桥主墩钢吊箱相当于两层半楼高,面积近两个篮球场大小,重约1400吨。主墩钢吊箱的下放,要在海风、波浪、浮力等多种因素影响下,准确无误地穿过20根直径3.1米的钢护筒,下放精度极为严苛,如“穿针引线”。
大桥“H”曲线造型的主塔施工,因塔身为曲线设计,每节模板尺寸造型不同,在施工中对模板细致调整多达13次;在重达14吨钢锚梁的安装施工中,通过精准定位、精细调位,将精度成功控制在3毫米以内。
截至目前,安海湾特大桥施工共取得国家级专利11项,形成工法5项,取得软件著作权1项,科研立项3项。
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