跨长江超级工程,97根百米长桩直插江底!张靖皋大桥有多难修?
万里长江架新桥!近日,全球最大跨度的悬索桥,其主体建设工程取得新进展。
这座位于长江出海口的大桥,便是张靖皋长江大桥。目前,大桥南航道的主塔第一节已顺利安装,下一步南航道桥体的施工将深入推进。
这样一座世界级超大工程,有着怎样特色呢?建成以后它又能给长江出海口区域的交通带来哪些有益的影响呢?
六个世界之最和首创
2月底,张靖皋长江大桥的主塔已完成了成功的吊装。不看桥的整体,只看这一局部,主塔的高度就达到了350米,这犹如125层楼房矗立在了长江江面。
从高度来看,这是世界上高度最高的悬索桥主塔。塔体的结构,是由钢箱、钢筋混凝土组合形成,主塔分为30个节段,主要划分为上中下3个区域。
内部结构上,塔体的钢箱里面是混凝土主体。别的工程施工,钢筋混凝土里的钢筋直径是用厘米计算的。
张靖皋长江大桥的塔体,内部的混凝土结构中,用的是直径为3.6米粗的钢管做骨架,而且还是4根巨粗的钢管做骨架。
正因为如此,塔体的一个节段,光是钢材的用量就达到了惊人的3.4万吨。再加上混凝土以及外部钢箱的重量,绝对是一个庞然大物。
虽然很重,但塔体结构在安装的时候,垂直度误差控制在58毫米内,每个节段的垂直度误差更是要控制在2毫米以内。超大又建立在超精细之上,还真有点心有猛虎细嗅蔷薇之感。
从整体来看,大桥建成后,将会把苏州、泰州、南通三个地区连接起来。大桥线路的长度为30公里,江面桥段长7859米。
大桥从如皋市石庄镇境内起,而后跨越长江,在江心区域还要跨越隶属于泰州靖江民主沙岛,终点位于张家港境内。通联了三个地区的三个节点,所以才叫张靖皋长江大桥。
主体工程是从2022年6月底开工的,整体上既要考虑到通航,还要满足河势、防洪等相关要求。所以在大桥的设计上,它创下了六个世界之最。
具体来看,它会是世界上跨度最大的悬索桥,南航道的桥体跨度为2300米。它拥有全世界最高的悬索桥索塔,塔高为350米。
拥有全世界最长高强度缆绳,长度超过4400米,强度达到了2200兆帕。
拥有世界最大的复合地连墙锚碇,其中南航道桥南锚碇长度110米,宽度75米,深度83米,基坑开挖深度51米。
拥有最长连续长度钢箱梁,最大连续长度3017米。拥有最大位移伸缩装置,伸缩量为3120毫米。
除了六个世界之最外,大桥还拥有六项首创。分别是大跨度自平衡结构、钢箱-钢管约束混凝土组合索塔、支护转结构、一体化智能防腐蚀、智能感知可更换锚固体系以及围绕钢桥面板的创新体系。
整座大桥不但体量大,从工艺再到精度,很多设计方案和施工都是第一次,没有惯例可循。
正因为有着太多的第一,所以在具体的施工进程中,工程队和技术人员时时都会遭遇困难。
超大结构,却有着绣花一样的挑战
去年,大桥南航道的施工就在如期推进中,其中桥南锚碇地连墙施工的挑战最大。
对悬索桥来说,锚碇就是整座大桥的基石,它的主要作用,是锚住主缆,所以在施工中不能出现任何差池。
不过,大桥跨越的可是长江,而且又处于下游接近出海口的区域,每年长江的防洪形势都很关键。为了不妨碍防洪,长江上是不能设置超大型的锚碇结构的。
可是大桥自身也需要稳固,这就和长江的防洪产生了结构性冲突。此外,锚碇要设置的区域,也都是松软的土地,如何建造并让其稳固,也是一个很大的难题。
从锚碇地连墙的整体结构看,它的大小犹如20个篮球场,整体的高度犹如28层楼房。这样一个庞然大物,光是混凝土就需要55万方,钢材的用量将近5.8万吨,这个规模超过了8个埃菲尔铁塔的钢用量。
由于基础结构太大,所以为了确保它下半段的稳定性,施工之前,又在所在区域的下方建设了一个庞大的基础结构。
具体来看,利用首创的支护转结构方案,而后建设了47个互不通联但相互交错的矩形地连墙。通过这种小型的结构,再在期间浇筑混凝土,最后将其连成一个更庞大的整体。
形象一点看,是先浇筑小的基础结构,各结构之间连为一体,最后再将这些小的结构,浇筑成为一体的结构。
听起来难度似乎不大,但实际上并非如此。无论误差的高要求,还是施工所在的具体区域,都是前所未见的。
从误差来看,整体地连墙的结构,成槽垂直度要控制在1/800内。从上往下挖83米的深坑,长度在4米到15米之间,宽度为1.5米,而它的误差则不能超过10厘米。
而在施工区域上来看,所有工程都是在地下完成的,每一个节段不能误差,工程进度不能打断。因为一旦出现失误,所有工序就没办法进行了。
所以,还是像上面所提到的那样,这是一个超大的结构,但具体到施工要求上来看,却犹如绣花。
该结构体的施工从2022年11月开始,施工人员超过了300人,他们在12亩的土地上夜以继日的高效推进。工程中浇筑所用混凝土为15万立方米,钢筋的用量2.2万吨,钢箱用量1.8万吨。
虽然整体难度很大,但到2023年12月,南航道锚碇地连墙的结构工程都已完工。而对整座大桥来说,这仅仅是万里长征迈出的第一步。
其他挑战随处可见
大桥跨越长江,肯定要受到长江水文情况的影响。对施工人员来说,长江最大的影响就是不确定性。
该区域的江段,是12.5米的深水航道,而且在水流以及泥沙淤积的共同作用下,下游江段每年还会有1890米的摆幅。
这就意味着,桥体整体的布局设置,要覆盖住江段12.5米深水区域的摆动范围,同时在施工时不能给江面的航运带来影响。
如此一来,在工程之前以及每一阶段工序之前,就得考虑接下来可能会出现的情况,不能出现任何失误。
而在桥体的南段,虽然没有水深的影响了,可又要受到枯水期的干扰。河道泥沙淤积对基础施工影响最大,如果碰上极端天气,更是会雪上加霜。
除了长江在施工中带来的一系列不利影响外,大桥整体施工中的精度控制,也是另一项挑战。
以桥体的主塔为例,其垂直度误差要控制在87毫米以内。而主塔本身不是一体的结构,是由节段组合而成的,每个节段之间的误差又要控制在2毫米内,好比一栋4层楼房的偏差只能有一粒绿豆大小。
尤其是在南航道桥南塔的安装过程中,一节段的钢塔,要穿过166根锚杆上的细小空洞,只要一个出现失误,整体的进度也就完了。
要精准穿过,安装过程中的水平偏位需控制在2毫米内,第一节段的钢塔,要确保最终能精准穿过两层钢板圆孔。
所幸整个工程推进的很顺利,轴线偏差控制在了2毫米内,高程偏差控制在了1.5毫米内。可见,施工人员的“大桥绣花”技术还是相当厉害的。
根据目前的施工进度,大桥整体到2028年10月正式完工,到时候开车从南通到苏州,只需要4分钟就能到达。长江出海口区域的南北两岸,交通将更为便利。
大桥建成后将带来哪些好的发展格局
从大桥贯通的三个地区看,苏州的经济生产总值最高,2023年全年超过了2.4万亿。其次是南通,全年的GDP总量为1.18万亿。最后是泰州,GDP总量为0.67万亿。
所以从规模来看,泰州和南通之间有着较大的发展差距,而南通又和苏州之间有着大的差距。
在江苏省内部,很多人将长江看作是阻碍苏南苏北交流沟通的天堑,而且很多人认为,长江北岸发展滞后就是因为交通不便所引起的。
未来张靖皋长江大桥建成,南北两岸的交通阻隔将不复存在。而在江苏省内的发展规划中,未来也将确保长江口产业创新协同。
这样,能加强长江南北两岸的沟通联系,可以推动经济一体化发展,也可改善长三角核心区域和边缘区域的连通性。
沪苏通大桥
比如有些人在南通市,工作单位在张家港市。直线距离看,从家到单位的路程很短,但由于没有直通桥需要绕路,每次从家里到单位至少要1个小时车程。
所以,这类人多半选择每周回家一次。未来大桥建成,阻隔不复存在,通行只需要几分钟,届时就能每天上下班回家了。
从细节就能看到整体,区域一体化的推进,就要看交通带来的便利性,能延伸和辐射多远了。
结语
如今,张靖皋长江大桥还在按期建设中,本地人在通行上,对大桥抱有很大期待。而从区域经济的发展来看,桥沟通的不仅仅是地理区域,还有经济和发展区域的变化。
以物流和企业流通的成本来看,交通如果更进一步便利,成本也就会进一步下降。这种显而易见的优势,可最大化的促进整体经济的发展,又能带动发展出不同的产业特色。
而这一切,又建立在大国工程的推动和进步之上。经济发展带动了技术的持续进步,反过来技术又能进一步促进经济的增长。这是一个良性循环过程,也是我国经济增长的基石。
参考资料:
《万里长江架起“世界第一跨”!张靖皋长江大桥全面开工》 扬子晚报 2022年6月28日
《中国又一世界级超级工程,来了》 中国新闻周刊 2024年3月14日
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