滬蘇通長江大橋刻下江蘇烙印 展創新科技實力

2020年07月08日07:31  來源:新華日報
 
原標題:滬蘇通長江大橋刻下“江蘇烙印”

7月1日,世界上首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋——主跨1092米的滬蘇通長江公鐵大橋通車運營,這也標志著世界公鐵兩用斜拉橋主跨將邁入“千米級”時代。

滬蘇通長江公鐵大橋創下多項“世界之最”,這其中,我省企業和高校廣泛參與,刻下“江蘇烙印”。大橋建設中用了大量的新材料、新技術、新裝備和新工藝,擁有完全自主知識產權。這座橋成為一座創新之橋、科技之橋,更成為一座檢驗江蘇智造的實力之橋。

超高強度斜拉索堪比全球“最硬的鱗”

滬蘇通長江公鐵大橋南起蘇州市張家港市、北至南通市通州區,橋址處靠近長江入海口,江面寬達6公裡。

縱觀滬蘇通長江公鐵大橋,首先映入眼帘的是一根根纜索組成的斜拉索,每一根纜索都在牢牢地“拉”住混凝土橋面。“大橋的跨度大,荷載重量大,對鋼梁和斜拉索的要求非常之高。”法爾勝泓昇集團有限公司副總裁、總工程師劉禮華告訴記者,法爾勝泓昇集團聯合合作單位,經過長達4年的研發,找到了最佳材料配方和工藝,最終生產出了直徑7毫米的“最硬”鋼絲,單根鋼絲可吊起5輛家用汽車,為大橋提供了2000兆帕的超高強度斜拉索,刷新了國內斜拉索承載力紀錄。

“2000兆帕的鋼絲我們從未生產過,這種直徑為7毫米的超高強度鋼絲在世界上還是首次應用,充滿挑戰性。”劉禮華說,單根鋼絲需要同時保証扭轉、纏繞等16項指標全部滿足要求,在當時國內沒有任何經驗可借鑒。強難之下,法爾勝泓昇集團利用江蘇的制造業優勢,聯合在江陰的企業“興澄特鋼”做原料,先做鋼絲后做纜索。

“鋼絲強度有一個理論極限,達到2000兆帕基本接近理論相對高度。”劉禮華表示,鋼絲從1770兆帕變成1860兆帕,僅僅是工藝上的突破﹔而1860兆帕到2000兆帕,則是原則性的技術包括煉鋼技術、拉拔技術及專利上的突破。通過一次次試制、試驗、檢測及分析,不斷地反饋問題、解決問題,通過對上百項工藝參數進行調整、摸索、驗証,一步步提高各項性能指標,經過長達6年的努力,法爾勝泓昇集團最終開發出滿足滬蘇通長江大橋的超高強度鋼絲。

世界最高強度纜索的使用,使整個大橋在同樣載荷的情況下,減少了用鋼量和用索量。除此之外,這些纜索還有多項自主創新,據劉禮華介紹,纜索的涂層採用鍍鋅鋁稀土,耐腐蝕壽命長,單根纜索長度達到了576米,在世界上排名第一﹔全球首創智能索技術,在纜索內部放置光纖24小時監測纜索受力﹔在纜索領域已做到全球領跑。

主塔最高沉井最大,創下兩項世界紀錄

斜拉索拉起橋面,最終需要通過大橋的索塔承壓受力。斜拉橋跨度越大就要求索塔建筑高度越高。滬蘇通長江公鐵大橋主跨為1092米,主塔高度就隨之攀升到330米,相當於110層高樓,為世界最高公鐵橋主塔。

高聳入雲的主塔給施工帶來了不少難題。對於混凝土而言,強度越大,標號越高,意味著黏度越大,就像很稠的粥,流動性差,難以泵送至高空﹔在普通的工程環境,混凝土洒水養護、保溫、保濕相對容易,混凝土抗裂容易得到保証,但這些在330米的高空中難以實現。

為提高主塔的穩定性及塔柱的抗扭剛度,施工人員通過調整配合比,研究出了一種新型混凝土,一舉解決了泵送難、不抗裂等難題。但如何將大體積的混凝土泵送到百米高空,又怎樣提高混凝土的抗裂性能,也需要技術上的突破。江蘇蘇博特新材料股份有限公司工作人員介紹,他們通過數百次的試驗,創新研發出減小收縮的功能型混凝土外加劑,攻克了“高強大”體積混凝土收縮開裂的國際難題,為超高主塔的建造提供了有力的保障。

1092米的跨度和330米的主塔高度為大橋的建設帶來不少難題,要想“跨得穩”,就要“立得住”,主墩鋼沉井就是這一“跨”的關鍵所在,必須沉的很深。中鐵大橋局副總經理、滬蘇通長江公鐵大橋項目部經理羅兵介紹,滬蘇通長江公鐵大橋沉井基礎長86.9米,寬58.7米,高約110米,平面面積相當於12個籃球場,是目前世界上體積最大的水中沉井基礎,要將這些“定江神針”精確地沉入江底絕非易事。

施工過程中,大橋項目部請來無錫研究深水探測的中國船舶第七〇二研究所,利用水下機器人進行沉井封底前的基底探測。中國船舶第七〇二研究所所長何春榮表示,基底探測在沉井施工過程中可判斷下一步施工是否達到要求﹔通過水下機器人的視頻探測和聲吶掃描,施工方可直觀地看到水底情況,准確測量出淤泥的高度、厚度,發現水底障礙物,為井孔內精確抓泥、高壓射水,清除沉積江底數百米的障礙物提供了科學的數據支撐。

東大自創自平衡測樁技術“四兩撥千斤”

萬丈高樓始於壘土,橋梁建設也是如此,滬蘇通長江公鐵大橋同樣少不了穩固的地基基礎。滬蘇通長江公鐵大橋樁基礎承載性能以及設計參數指標的確定也是應用的“江蘇技術”,東南大學土木工程學院龔維明教授團隊早在2014年就前往大橋選址處,通過其自主研發的“深基礎自平衡法承載力測試成套技術”,成功解決了滬蘇通大橋樁基礎建設過程中所面臨的超高噸位、超大尺寸、超長埋深、復雜環境下承載力測試難題。

“滬蘇通長江公鐵大橋全線地基土體偏軟,樁基礎打到什麼深度,既經濟又安全,很考驗我們的技術。”龔維明告訴記者,現場地下200多米處才出現岩層,樁基礎合適的持力層選擇不僅關系到基礎建造成本和施工難易程度,更直接決定了樁基承載安全性能。通過團隊研發的“自平衡測樁技術”,將自主知識產權的“荷載箱”埋設在樁身一定深度的“平衡點”位置處,實現大噸位樁基承載力“四兩撥千斤”式的精確測試,並進一步得到樁基礎設計所需的參數指標。

龔維明介紹,應用該項技術,還可使承載力測試時間由傳統的一個多月縮短到幾天。據悉,該技術已被國內外500多家企業應用於國內32個省市以及15個“一帶一路”沿線國家的12000多個工程,解決了重大工程深基礎承載力測試的技術難題,並創造了多項世界測試紀錄,目前在建的南京五橋等橋梁工程也應用了這一技術。

通車后,滬蘇通長江公鐵大橋已實現5G信號全覆蓋,這也是全國首座使用5G漏纜實現信號覆蓋的高鐵大橋。據介紹,大橋公路面將採用華為5G新型微站覆蓋,鐵路面採用中天新型5G泄漏電纜覆蓋,引橋部分採用南通鐵塔建設多座超高鐵塔站點進行補充覆蓋。相比公路面,鐵路面無線通信的覆蓋更難更復雜,中天科技通信產業集團總裁沈一春介紹,高鐵車體損耗大,對漏纜系統損耗、頻率兼容性能提出了更高的要求。為此,中國鐵塔—中天科技聯合實驗室對大橋覆蓋要求和漏纜整體系統損耗做了詳盡分析,採用漸變分頻技術,使整體信號覆蓋均勻,創新開發了新型5G漏纜。

中鐵大橋局滬蘇通長江公鐵大橋項目部常務副經理查道宏表示,目前5G信號全覆蓋的大橋能滿足用戶高速上網、高清語音通話、VR/AR等5G應用,同時可升級SA網絡,實現低時延、大連接等工業物聯網應用,屆時,大橋將成為一座真正的智能化橋梁。(張 宣 王夢然)

(責編:蕭瀟、張鑫)

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