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温州瓯江北口大桥:淤泥层中压“秤砣”

  4月12日,随着最后一车填仓混凝土浇筑完成,中交二航局承建的温州瓯江北口大桥南锚碇沉井宣告完成,世界首例在深厚淤泥层中建造的超大型陆域沉井取得成功。

  

  温州瓯江北口大桥是世界首座三塔四跨双层钢桁梁悬索桥。其南锚碇沉井平面尺寸为70×63米,相当于10个标准篮球场大小,共需浇筑混凝土23.7万立方米,总重50余万吨。沉井分三次下沉,历时两年完成。

  “沉井施工就像是把一个巨型秤砣下沉到61.5米的地层中,一边接高沉井高度,一边抽取地层中的泥土,再依靠沉井自重缓缓下沉。”中交二航局北口大桥项目部常务副总工夏崟濠说,这三次下沉分别遇到“奶油层”、“橡皮泥”和“夹心米糕”,施工过程充满艰辛。

  在首次下沉中,如何让沉井在40米厚软如奶油的淤泥中“稳得住”是首要难题。项目团队采用国内最长36米砂桩加固地表换填的方式改变地质结构,增强了地基承载力。后经大量分析试验,把砂桩置换率确定在36%,有效防止了承载力过大的问题,同时安装300多个监控元器件实时监控,让沉井平稳下沉。

  第二次下沉在水下吸泥,不可控因素较多。项目部采用BIM手段对施工方案模拟,然而没多久就遇到“下不去”的困境。眼看着工期一天一天拖延,夏崟濠皱起了眉头。

  不同于“奶油”,此次下沉遇到的黏土淤泥层就像“橡皮糖”,粘性大,取土难。项目团队走访全国多家厂商,考察各种设备,均不能达到要求。

  “无人机的四旋翼是不是挺锋利的?把无人机倒悬过来,那么四个‘翅膀’就能发挥研碎黏土的作用,何不用在沉井上呢?”一次研讨会上,项目技术攻关人员突然冒出这个想法。

  项目部迅速自主研发20台由四个电机带动四个绞吸头的“水下快速取土装置”,终于解决了黏土淤泥层中取土难问题,并于2018年10月25日圆满完成第二次下沉。

  

  2019年2月,随着第三次下沉推进,井孔水位越来越深。因电机密封性不能承受深水水压,极易造成电机烧坏,并且第三次下沉遇到的土质是黏土加卵石层,就像“夹心米糕”,“水下快速取土装置”已经力不从心。项目部不得不另外探索更给力的设备。

  “要说什么最能撑,钻机是不是最不怕深水压力?”在一次研讨中,大家的目光瞄准了专用于桩基施工的钻机。“对!钻机开钻面积较大,理论上取土工效应该显著!”把钻机搬到沉井上,行动!然而,实际效果是从取土管道排出的泥浆很稀,沉井仍然“下不去”。

  “这是什么原因?”原来,在黏土中钻机就像“和面机”一样,只是让黏土在原地打转,并不能将黏土搅碎,不能搅碎就不能取土,直接导致沉井“下不去”。这让大家空欢喜了一场,投入大量资金配备的22台钻机刚刚“转型”就遭受一次重创。

  “钻机不能就这样白白搭上了!”那段时间,夏崟濠把办公室当成了家,和中交二航局技术专家多次通电话,技术专家们先后来到项目部开展技术攻关。“是放弃钻机,寻找其他方法,还是钻机加其他辅助设备?”一时间,大家提出了多种解决方案。到底可不可行?大家对每种方案进行论证、桌面推演。

  如果说钻机就是“和面机”的话,那么给钻机钻头加上“刨丝器”,让钻机在钻动的过程中能像“刀削面”一样把黏土削碎,是不是就可以吸取出来了?这个方案得到了大家的初步认同。项目马上展开试验,还给“和面机”设计了多组“刨丝”钻齿,让钻机变成了一个钻头自带“刨丝器”的“超级机甲”。如此一来,钻头在搅拌过程中,可快速将黏土削碎,破碎的泥土也很快被吸取了上来。经过改造的钻机,迅猛向下钻进,沉井开始稳步下沉,于今年3月5日终沉到位。

  恰逢其时,夏崟濠的女儿降生,他也成了一名超级奶爸。“从2018年3月启动首次下沉至今,沉井的节节胜利就像一个孩子的茁壮成长,我迎来了人生的两大喜!”夏崟濠激动地说。

  克服新冠肺炎疫情一系列影响,3月6日,项目正式启动南锚碇沉井封底及填仓混凝土浇筑。24日,6万余立方米封底混凝土浇筑完成。4月12日晚,9万余立方米填仓混凝土浇筑完成,比原计划提前了10天完成。

  南锚碇沉井的建成,使深厚淤泥层中建造超大型陆域沉井的世界性难题得到解决。南锚碇沉井为大桥筑牢了“底盘”,它将承载着主缆的千钧拉力,挽住大桥生命线。

(责编:王瑞)




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