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港珠澳大桥首创用钢圆筒建岛 岛上建筑一次性浇筑

2017/04/19 08:05 来源: 金羊网 评论
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近日,记者踏上东、西人工岛看到,经过6年的建设,东、西人工岛的房建工程也进入了紧张冲刺阶段,高标准的清水混凝土观光和养护大楼,也将很快成为伶仃洋上的地标式建筑。

从水上到水下,从桥梁到隧道,中国建设者必须在外海筑建人工岛,实现港珠澳大桥的桥隧转换。

深海筑岛,必须满足环保、质量与建设进度的要求。港珠澳大桥人工岛在世界上首次运用大直径钢圆筒维护止水构筑的方式,在221天时间里成功打下120个钢圆筒,建成港珠澳大桥东、西人工岛,创下了钢圆筒体量、高度、垂直精度等多项世界纪录,其中钢圆筒快速成岛施工工法和八锤联动液压振动锤为世界首创。

近日,记者踏上东、西人工岛看到,经过6年的建设,东、西人工岛的房建工程也进入了紧张冲刺阶段,高标准的清水混凝土观光和养护大楼,也将很快成为伶仃洋上的地标式建筑。  

大胆

首创用钢圆筒建岛

要在深海凭空筑造两个10万平方米的人工岛,若按传统的抛石填海,工期少则2年,多则3年,这对于通航繁忙的珠江出海口来说,风险极大,也可能污染海洋环境,不利于对中华白海豚的保护。

建设之初,采用什么方式筑岛,一直是令港珠澳大桥岛隧工程总经理、总工程师林鸣和设计团队头疼的问题。

岛隧工程联合体设计负责人梁桁依旧清晰记得,2009年,林鸣找到设计团队和全国工程勘察设计大师王汝凯,提出了一个大胆的构想:用大直径钢圆筒形成维护止水的方式成岛。这是个世界首创的构想。

“他当时很有趣,反过来跟我们说,他觉得这种方式可能不行,让我们去验证这种方式的不可行性。结果我们花了大半年时间,最后给他回复,除了在施工能力和稳定性上无法确保之外,无法找到颠覆这种方式的硬伤。这时候他才说,那就按这种方式做可行性方案。”梁桁接受记者采访时回忆说。

探索

“定海神针”振沉入海

但直径22米的大圆桶,如何能沉入深海,并保证不渗水漏沙?

“使用液压振动锤振沉钢圆筒,不仅建岛速度快,对环境污染也小。”岛隧项目I工区常务副经理孟凡利告诉羊城晚报记者,液压振动锤振沉圆筒在国外有案例,国内也有过这方面的探索,但使用这种方式成岛却是世界首例。

2002年,中国曾在长江口进行过一次振沉式大圆筒的试验性施工,圆筒直径12米,混凝土结构。尽管振沉是成功的,但由于水流和地质等方面的原因,圆筒最终倒掉了。一年多之后的广州南沙,虎门大桥下游的一个护岸项目,也采用了振沉式钢圆筒方式,圆筒直径13.5米。“这个项目我当时也参与了,沉的时候比较顺利,但也留了一些后遗症,筒与筒之间出现了漏沙漏水,筒也出现了变形。”孟凡利说。

国外的案例无法照搬复制,国内的经验更只是初步探索,要在外海采用振沉式钢圆筒结构形成人工岛,就必须完成一次从技术体系、装备到施工手段上的彻底革新,这是只能成功不许失败的探索。

设备

世界最大力的八个锤    

120个钢圆筒围成人工岛岛壁结构,每一个钢圆筒的直径达22米,与篮球场面积相当。其中西岛61个,东岛59个,单体重约500吨。根据海床地质情况高度40.5米至50.5米不等,设计垂直精度偏差为1/200,这是一个极为精细的偏差。

为了把钢圆筒顺利运输到珠海,制造企业中交上海振华将7万吨到9万吨的远洋运输船改造成了钢圆筒的运输船,这也是将远洋运输船第一次运用到了大型工程上。

尽管已经决定了采用振沉式钢圆筒的方式筑岛,但究竟是否能达到要求,仍是一个未知数,设备就是摆在岛隧工程建设者们面前最主要的拦路虎。

“我们采用的液压振动锤有8个锤,全是APE600型的,这是世界上最大的振动锤,激振力达到3960吨。全世界都没有这样的设备。我们在美国订购了这些振动锤,然后再运回中国,组装到我们自己制造的振沉系统中。目前,我们已将这套系统申请了专利”。

尽管振动锤要从美国进口,但整套振沉设备却是由中国工程师们完成加工、制造、组装。“振沉体系由吊架、振动锤、同步装置、共振梁、液压夹具和液压设备等组成。在打钢圆筒时,振沉设备必须要做到八锤高频低振幅的联动,并实现液压、电、机械的三同步,这是非常难的。哪怕有一台锤不同步,钢圆筒就无法实现穿透土层直达岩层。”孟凡利说。

钢圆筒及所用的起重船,都是由上海振华制造。作为中国交建的重型设备制造企业,上海振华重工主要生产岸边集装箱起重机、门座起重机、浮吊和工程船舶等,设备一直占据全球港口机械75%的市场份额。  

攻坚

221天打进120个圆筒

为了尽快推进振沉系统的试验和最终运用,岛隧工程建设者们分别在美国西雅图、上海、天津和珠海四个地方设置了工作点。

“在天津塘沽是做试验,1:1进行试验,包括验证它的止水性能;在上海是由振华集团来做这套系统的共振梁、吊具等制造、研发和调试;在美国西雅图负责与美国企业一起加快振动锤的生产制造;在珠海,技术人员进行海上现场测量、布点,这些工作都是同步进行的”。

为了打赢这场一切都要自己摸索、试验的攻坚战,打响港珠澳大桥建设的“第一炮”,孟凡利说,建设者们都像打了鸡血,铆足了劲,那个时候恨不得把一天掰成两天用。为了实现高精度的振沉,岛隧建设者们还自己研发了一套测控系统,实现振沉时钢圆筒的精准定位。

“你试想一下,这么大、这么重的庞然大物,我们要按照设计要求,振沉到海底深处不偏离,这是一件很考验设备和施工技术的事情”。

整个振动锤设备和第一个钢圆筒最终赶在2010年5月6日运到了珠海。

在进行最终的设备调试和准备后,5月15日,伴随着一场小雨,港珠澳大桥西人工岛的第一个钢圆筒,顺利打进了海底30多米的深处,垂直精度达到设计要求。

“振沉第一个筒的时候,尽管已经做了充足的准备,但我们心里还是没底的。如果当时不成功的话,对整个港珠澳大桥的建设打击太大了”。

随着操作的熟练,岛隧工程建设者们还一度创下了“一日振沉三筒”的记录。2011年12月21日,东人工岛最后一个钢圆筒振沉完成,从第一个钢圆筒到第120根钢圆筒,岛隧建设者们仅用了221天,成功实现了当年开工,当年成岛。

地标

岛上建筑一次性浇筑

在东、西人工岛上,建设者们正在进行主体建筑的紧张施工。按照设计,西岛的主体建筑建成以后,将承担着运营和养护的功能,而更靠近香港大屿山的东岛,则承担着旅游观光的功能。

2017年3月31日,港珠澳大桥西人工岛主体建筑首层顺利封顶,珠江口“地标性”建筑之一已经初现雏形。

记者在探访西人工岛时看到,西人工岛的主体建筑——养护大楼已经基本完成首层的建设。建成以后的养护大楼,将由办公室、监控室及宿舍区等设施构成,与东人工岛遥相辉映,成为珠江口的“新地标”。

港珠澳大桥岛隧工程第I工区项目副经理张怡戈,和孟凡利一样,也经常被戏称为是西人工岛的“岛主”,他告诉记者,按照设计,西人工岛主体建筑共分三层,建筑面积约20000平方米,将全部采用装配式施工及清水混凝土施工工艺。

“什么是清水混凝土?就是说,我们的整个建筑都是一次性浇筑,在拆除模板之后,不需要再对它进行任何的装饰,它本身就是一个艺术品。”张怡戈告诉羊城晚报记者。

“很精致,像玉石一样,直接拿回去做茶几都可以。它采用装配化施工,不需要在现场再去刨土,搞出大量的灰尘。”梁桁也表示,在东、西人工岛的隧道入口,每一面墙都是一体式浇筑的清水混凝土建筑,国内外专家来参观时都赞不绝口。

大学刚毕业就参与到港珠澳大桥建设的技术员冀晋告诉记者,清水混凝土建筑,对于混凝土的线形要求特别高。“这要求我们做得更加细致,我们采用了德国的模板,刚度强度大,保障平整度好。由于主体建筑结构形式复杂,这给清水混凝土的施工增加了操作难度”。

羊城晚报记者在东、西人工岛的隧道出、入口处看到,由清水混凝土一次性浇筑的墙面,非常平整,颜色均匀,有着极简主义的建筑艺术风格。

“世界上怕就怕认真二字,采用清水混凝土建筑,也体现我们中国的土木工程,能大、快之外,还能细。”梁桁说。

六年只做一件事

“六年光阴,可以做出许多选择,完成很多事情。然而,我们只做了一个选择,完成了一件事,这件事就是为港珠澳大桥沉管打造平稳的地基,这道工序叫深海沉管隧道基础块石抛填及夯平。”冀晋说。

去年初,他所在的抛石夯平班组被中交港珠澳大桥岛隧联合体总经理部授予“特等功”“铁打的团队”。

2011年毕业于唐山学院的中交一航局技术员冀晋没想到,自己刚入公司没多久,就参与到了港珠澳大桥这一个超级工程的建设之中,在珠三角最繁忙的天空和海上航线交织的地方,负责抛石夯平船的技术工作,在船上一住就是4年。如今,他又参与到了西人工岛的主体建筑建设中。

在领导心中,他是成长最快的技术骨干之一。然而在接受羊城晚报记者采访时,谈起驻守海上的6年生涯,他直言自己其实“曾想过要离开”。

2012年中到2016年初,冀晋都是住在船上,抛石夯平船是改造的,留给建设人员的活动空间仅有20平方米左右。

“开始就是几个集装箱,我们人住里头。在每个长度6米左右的集装箱里,要住6个人,每个人的生活区几乎占不到一平方米”。

为了改善抛石夯平船上的生活条件,林鸣要求对抛石夯平船进行了改造,“把集装箱开了窗户,做成了‘海景房’,加了顶棚。”冀晋笑着对记者说。

在船上的前两年,每天的生活都像打了鸡血。“参与这么大的一个工程,觉得能多学点知识,内心是很兴奋的。”随着时间的推移,冀晋的内心也像海水一般,泛起了波澜。

“看着天上几分钟就飞过一班的飞机,我会想着,很多人可能去香港旅游了,或者他们穿得西装革履地去参加会议了。而我们戴着安全帽在海上风吹日晒,可能抓机一个晃动,沙子就会甩到自己脸上,这种对比很强烈”。

如今,隧道已经接近合龙,人工岛上的主体建筑也在紧张施工。未来会怎么样,冀晋说,自己还没想过这个问题,因为“工期还很紧”。


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责任编辑:李邦宁  JN1658
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