在世界最大風口 修座“不可能的大橋”

這是8月22日拍攝的慶?；顒蝇F(xiàn)場。當日,，中鐵大橋局在平潭海峽公鐵兩用大橋施工現(xiàn)場舉行儀式,，慶祝平潭海峽公鐵兩用大橋首孔簡支鋼桁梁架設成功,。新華社記者 林善傳 攝

寧德網

科技日報消息 福建平潭海峽，是與百慕大,、好望角齊名的世界三大風口海域,，被稱為“建橋禁區(qū)”。

8月22日,，隨著起重船將重達1350噸的鋼桁梁放置到墩頂,，平潭海峽公鐵兩用跨海大橋首片鋼桁梁架設成功，我國首座跨海公鐵兩用大橋再次進入公眾的視野，成為關注的焦點,。

平潭海峽公鐵兩用大橋于2013年11月開建,，項目具有工程量巨大、有效作業(yè)時間短,、工期緊等特點,，被稱作“施工難度最大”的橋。

平潭海峽公鐵兩用跨海大橋建設到底難在哪里?我國的大橋科技工作者用了哪些黑科技完成了“不可能的任務”?

看環(huán)境復雜海域條件驚詫七位院士

在建的海峽公鐵兩用跨海大橋是福平鐵路的關鍵性控制工程,，起于福州長樂市松下鎮(zhèn),，經過人嶼島、長嶼島等4座島,，從蘇澳鎮(zhèn)上平潭島,。大橋全長16.34公里，是世界上最長,、跨度最大的跨海峽公鐵兩用大橋,，下層設計為時速200公里的雙線一級鐵路，上層設計為時速100公里的高速公路,。

中鐵大橋局福(州)平(潭)鐵路項目常務副經理張紅心介紹,，這座大橋的所在地處于武夷山脈與臺灣海峽之間，正處在一個喇叭口,。這里看似風平浪靜,，但突然一個浪涌上來，會將鋼纜都扯斷,。福建省每年六成海上事故發(fā)生在這片海域,。近3年來，這里每年都會遇上臺風,，2015年至今已發(fā)生18場臺風,。

在大橋施工期間，王景全,、鄭皆連等七位中國工程院院士帶著重點咨詢項目《海洋橋梁工程技術發(fā)展戰(zhàn)略研究》到訪平潭大橋,。院士們大為感嘆，其所處的獨特海峽環(huán)境,，無論是地質條件的復雜程度,，還是大風、強浪,、強涌,、急流等海況的惡劣程度，均遠超已建成的東海大橋,、杭州灣大橋、青島海灣大橋及在建的港珠澳大橋，尤其是波流力的影響,，是常規(guī)長江等內河橋梁的10倍以上,。

中鐵大橋局董事長，平潭海峽公鐵兩用橋項目經理劉自明說：“大橋的建設,，標志著我國鐵路橋梁開始由內陸江河邁向海洋!”

為攻克復雜海域海峽大橋建設技術難關,，中鐵大橋局成立了以中國工程院院士為首的技術專家組，統(tǒng)一組織協(xié)調指導大橋技術攻關和方案落實,，并聯(lián)合鐵路總公司組織了“跨復雜海域公鐵兩用大橋施工關鍵技術研究”“惡劣海洋環(huán)境下大型橋梁工程建造技術研究”“平潭海峽公鐵兩用大橋修建關鍵技術研究”等多項科研課題,。

建橋墩海底“小板凳”擴展成施工平臺

大橋穿越的島嶼兩側海床幾乎全是堅硬的巖石，建立棧橋及鉆孔平臺極其困難,。

橋址處風大,、水深、浪高,、暗礁多,，施工條件惡劣。中鐵大橋局四標段二分部承擔的北東口水道橋B39—B58段,，是全橋最難啃的硬骨頭,。

2014年3月24日，中鐵大橋局項目部選擇了具有代表性的無覆蓋層且海床為花崗巖的B49號墩進行試樁,，這是第一次進行基礎施工的探索,。

中鐵大橋局副總工程師、平潭海峽公鐵兩用大橋項目部總工程師張立超記憶猶新：“當時是夜里4點多,，經過努力第一根樁看起來站穩(wěn)了,，可天亮時發(fā)現(xiàn)，立好的樁又不見了,。”原來,，由于海底花崗巖的強度像鋼鐵一樣堅硬，當鋼管樁樁頭打進巖床1米深左右時,，被擠壓致嚴重變形,。

“一根筷子立不住，那做成4條腿的板凳呢?”新的方案在經過專家論證后,，張立超所在的技術攻關小組開始了沒日沒夜的測算,、畫圖、修改,、復核,。

時間一晃就是幾個月。新的辦法是,，根據海底巖面地形定制4根長短不一的鋼管樁,，用打樁船將鋼管樁放到預定位置，快速聯(lián)結，形成一個臨時“板凳”,。接著,，下放預制的圓柱形鋼筋籠，并灌注混凝土,，讓鋼管樁“黏”在海底巖石上,。以此“小板凳”為起始小平臺，再向外擴展為7人足球場大小的施工平臺,。樁基施工的瓶頸自此打通了,。

這項海底裸巖上的“搭板凳”技術被稱為“深水裸巖區(qū)埋植式海上平臺”，為國內首創(chuàng),，既加快了建橋速度,，又降低了橋梁建設成本。

如今,，一個個橋墩已矗立在海面上,，最難的水下施工難題已被征服。大橋局項目黨工委書記趙進文統(tǒng)計,，全橋共169個墩,，目前已完成137個橋墩。

架橋梁大力士起重船完成整孔架設

夏有臺風,，冬有季風,，一年刮6級以上大風的日子達到330天。

“鑒于橋址區(qū)域惡劣的建設環(huán)境,，建造鋼桁梁橋,、采用傳統(tǒng)的散件安裝方式已不能滿足要求。”中鐵大橋局平潭海峽公鐵兩用大橋項目部副總工程師王東輝說,，為降低施工安全風險,、提高施工工效，工廠化,、大型化,、整孔架設安裝成為必然選擇。

但如何將重達1350噸,，重量相當于337頭大象的鋼桁梁在這種惡劣環(huán)境下吊裝,，成為施工中巨大的挑戰(zhàn)。

針對這一難題和通航的考慮,，中鐵大橋局歷時3年,、耗資3.4億專門為此橋打造了架梁“神器”——“大橋海鷗號”。這是一艘自航雙臂架變幅式起重船,，起重能力達3600噸——相當于900頭成年大象的體重,，主鉤起升高度達110米——相當于39層樓高,，是國內起重量最大、起升高度最高的雙臂架起重船,。

其起重機采用變幅式雙臂架結構,，能更好地滿足橋梁吊裝施工的特點,，減小橋梁吊裝吊具結構,，從而提高橋梁吊裝的有效高度。

平潭海峽公鐵兩用跨海大橋全橋34孔80米,、8孔88米鋼桁梁均為工廠整孔全焊制造,、海上運輸、整孔架設,。“此次鋼桁梁整孔吊裝在國內尚屬首例,，施工工藝難度極大。”張紅心介紹,，采用起重船整孔吊裝架設,，是國內鋼桁梁斜拉橋主梁架設技術的又一突破，實現(xiàn)了鋼桁梁橋梁架設施工由單片架設到整節(jié)間架設再到整孔架設的一個飛躍,。

目前正值施工高峰,，大約有5000多人在16公里長的作業(yè)線上全線鋪開。海上還搭建起59000平方米的鋼平臺,，相當于8個足球場大小,，平臺上有辦公區(qū)、生活區(qū),、鋼筋加工廠,、海水淡化廠，600多人在平臺上生產生活,。

七位院士在他們的研究報告中指出：“平潭海峽公鐵兩用大橋,，是我國在跨海峽大型公鐵兩用橋梁建設的首次探索，作為國內首座跨海峽公鐵兩用大橋,，對我國海洋橋梁技術發(fā)展具有極其重要的意義,。”(本報記者 劉志偉 謝開飛)