4月12日，隨著最后一車混凝土澆筑完成，由溫州交通發(fā)展集團(tuán)有限公司投資、中交二航局承建的浙江溫州甌江北口大橋南錨碇沉井完工，大橋建設(shè)取得突破性進(jìn)展。
溫州甌江北口大橋為世界首座三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋，其下部結(jié)構(gòu)由中塔、南塔、北塔、南錨碇、北錨碇五大基礎(chǔ)組成。其中南錨碇為重力式錨碇，采用沉井基礎(chǔ)，是世界首例在深厚淤泥質(zhì)黏土地層中建造的超大型陸域沉井。施工過程中，大橋建設(shè)者秉持試驗先行、科學(xué)分析、精細(xì)化控制的理念，創(chuàng)新工法、裝備，攻克諸多難點，實現(xiàn)沉井施工完美收官。
如何在40米的“淤泥”中穩(wěn)得住、下得去？
甌江北口大橋南錨碇沉井共分四次接高和三次下沉，歷時兩年完成下沉。
2018年3月6日，南錨碇沉井啟動首次下沉。對于大橋而言，南錨碇如同力壓千斤的秤砣，起到拉起整座大橋主纜的作用。因此，南錨碇沉井規(guī)模巨大，平面尺寸為70米×63米，首次接高的重量達(dá)8.2萬噸。為了讓沉井在近40米的深厚軟弱淤泥質(zhì)黏土地層中“穩(wěn)得住，下得去”，項目建設(shè)團(tuán)隊采用了置換率為36%的36米超長砂樁地基處理方案，成功實現(xiàn)首節(jié)沉井在軟弱淤泥質(zhì)土中順利組拼接高。
陸上超大型沉井由于首次接高高度有限，類似于一個薄板結(jié)構(gòu)，首次接高轉(zhuǎn)入沉井下沉施工需要進(jìn)行支撐體系轉(zhuǎn)換，其過程控制手段復(fù)雜，極易出現(xiàn)混凝土開裂現(xiàn)象，是陸域超大型沉井施工的重大難點。
為解決該問題，項目建設(shè)團(tuán)隊在中交二航局的國家級試驗室陽邏試驗基地內(nèi)，進(jìn)行了支撐體系轉(zhuǎn)換模擬試驗，提出了“節(jié)點支撐+大鍋底”的支撐體系轉(zhuǎn)換方案，通過保證關(guān)鍵節(jié)點受力，不僅確保了沉井結(jié)構(gòu)安全，又簡化施工控制難度，在施工中取得了良好效果。
傳統(tǒng)裝備不適用怎么辦？
2018年10月25日，沉井第二次下沉完成。此次采用不排水吸泥下沉，相較排水吸泥下沉，沉井下沉需要在水下吸泥，作業(yè)環(huán)境難以捉摸，不可控因素較多，施工難度大。
“第二次下沉所遇到的土質(zhì)是黏土淤泥層，像橡皮泥一樣。”據(jù)項目建設(shè)團(tuán)隊負(fù)責(zé)人介紹，黏土淤泥層黏性較大、附著性較強，不易塌陷，與以往在流動性較好的砂性土層中建造的沉井有巨大不同，傳統(tǒng)裝備在本次施工中無法適用。
為克服黏土淤泥層施工難題，讓沉井穩(wěn)步向下挺進(jìn)，項目建設(shè)團(tuán)隊大膽創(chuàng)新，成立設(shè)備研發(fā)小組，研發(fā)新型裝備。經(jīng)過不懈努力，項目建設(shè)團(tuán)隊最終成功研發(fā)出“水下快速取土裝置”。在第二次下沉過程中，該設(shè)備通過對土體的切削，形成塊狀土地，再通過空氣吸泥泵吸出，有效解決了在黏土淤泥層中的取土難題。
“水下快速取土裝置”雖然解決了黏土淤泥層取土難題，但在面對第三次下沉中的卵石層取土工況就顯得力不從心。為一次性解決黏土層及卵石層的取土問題，項目建設(shè)團(tuán)隊提出了將專用于鉆樁的大型鉆機設(shè)備運用于沉井下沉取土的方案，并通過現(xiàn)場的不斷改進(jìn)，成功將回旋鉆機運用在沉井施工中，一次性解決了黏土層及卵石層的取土問題，為后續(xù)超大型沉井基礎(chǔ)施工提供了借鑒。
作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，如何敏銳感知？
甌江北口大橋南錨碇沉井基礎(chǔ)施工，是首次在如此深厚的淤泥質(zhì)黏土地層中施工，無先例可循，加之淤泥土本身具有高靈敏度的特性，地質(zhì)參數(shù)不穩(wěn)定，給精準(zhǔn)監(jiān)控帶來挑戰(zhàn)。
為此，中交二航局技術(shù)中心、中鐵大橋科學(xué)研究院有限公司和浙江大學(xué)強強聯(lián)合，布設(shè)了300多個監(jiān)控原件，實時掌握沉井狀態(tài)及受力情況，并結(jié)合現(xiàn)場情況及監(jiān)控數(shù)據(jù)，在地勘及試驗的基礎(chǔ)上優(yōu)化算法，對各項地勘參數(shù)進(jìn)行反復(fù)推演、修正，總結(jié)出了一套地層參數(shù)反演的分析方法，并結(jié)合數(shù)字模擬仿真計算，達(dá)到了對沉井結(jié)構(gòu)內(nèi)力、下沉量和姿態(tài)變化趨勢精確預(yù)測的目的，取得了良好效果。
不僅如此，項目建設(shè)單位、監(jiān)理單位、施工單位及監(jiān)控單位還組成指揮小組，聯(lián)合出具施工指令，用表單化、圖形化的方式簡明、形象地將施工指令發(fā)放到每個施工班組手中，實現(xiàn)精細(xì)化施工，確保工程高效高質(zhì)量推進(jìn)。
作者 | 潘濟(jì) 夏崟濠 郭孟春視頻剪輯 | 李寧