長橋牽手跨伶仃
——深中通道伶仃洋大橋建設(shè)紀(jì)實

■ 文|深中通道管理中心 何紫琪

浩瀚遼闊的伶仃洋之上，橋塔矗立、橋面蜿蜒入海，深中通道如長虹臥波串聯(lián)起珠江兩岸，即將成為支撐粵港澳大灣區(qū)發(fā)展的“交通脊梁”。4月28日9時37分，廣東省交通集團有限公司在建的國家重大工程深中通道伶仃洋大橋合龍，標(biāo)志著項目橋梁工程實現(xiàn)全線合龍，距離項目建成通車更進一步。

伶仃洋大橋正進行首片梁架設(shè) 蘇振飛 攝

南海之濱，浪潮奔涌。4月28日，國家重大工程深中通道伶仃洋大橋合龍，在珠江東西兩岸之間架起海上天路，構(gòu)筑起新的城市天際線。同時，這也標(biāo)志著深中通道項目的橋梁工程全線合龍。

當(dāng)天，慶祝大橋合龍的煙花禮炮直沖云霄，2010年就加入深中通道項目建設(shè)團隊的廣東省深中通道管理中心主任兼總工程師宋神友在合龍儀式上難掩激動：“整整5年建設(shè)歷程，1800個日夜，3000多名建設(shè)者堅守海上平臺，直面諸多艱難困苦，今天伶仃洋大橋終于誕生。我們又一次創(chuàng)造了中國奇跡！”據(jù)介紹，深中通道伶仃洋大橋創(chuàng)造了5項國際領(lǐng)先橋梁技術(shù)，并創(chuàng)下3項世界紀(jì)錄：世界最大跨徑全離岸海中懸索橋、世界通航凈高最高的海中橋梁、世界最大的海中錨碇。

順利合龍的伶仃洋大橋 張佰承 攝

抗風(fēng)難題“最優(yōu)解”

深中通道全長約24公里，處在粵港澳大灣區(qū)“A”字形交通主骨架最關(guān)鍵的一橫上，是世界首例集海底鋼殼沉管隧道、海中超大跨徑橋梁、深水人工島、水下樞紐互通于一體的超大型集群工程。項目橋梁工程長約17公里，包括伶仃洋大橋、中山大橋及非通航孔橋等。作為項目關(guān)鍵控制性工程之一，連接深圳、中山、廣州的伶仃洋大橋主跨1666米，主塔高270米，相當(dāng)于90層樓高，通航凈空高度為76.5米。

站在已合龍的伶仃洋大橋上，海風(fēng)夾雜著濕氣撲面而來，橋下碧波無際，船舶往來不息。作為世界航運最繁忙的海域，深中通道所處伶仃洋上每日穿梭往來超4000艘船只，超200艘萬噸級船舶，未來將滿足30萬噸超大型貨輪和3萬標(biāo)準(zhǔn)箱集裝箱船只的通航需求。

伶仃洋大橋通航凈空高度達(dá)76.5米，可滿足各類通航需求。蘇振飛 攝

伶仃洋大橋橋址處于沿海強風(fēng)區(qū)，每年超過200天，這里的風(fēng)速超過6級以上，臺風(fēng)、強臺風(fēng)頻發(fā)。如何與風(fēng)相處，成為伶仃洋大橋建設(shè)者最先直面的難題。曾有國外著名橋梁公司斷定：作為懸索橋，伶仃洋大橋?qū)偃嵝越Y(jié)構(gòu)，其采用的整體鋼箱梁無法滿足抗風(fēng)安全要求。

歷經(jīng)5年立項批復(fù)，建設(shè)藍(lán)圖剛剛繪就，怎能倒在最初設(shè)計階段，項目團隊下定決心，勢要一舉攻克超大跨懸索橋的抗風(fēng)性難題，從而打破國外權(quán)威的論斷。為此，項目團隊聯(lián)合設(shè)計單位，與同濟大學(xué)、西南交通大學(xué)等多家業(yè)內(nèi)知名高校合作，開啟了長達(dá)近3年的平行研究與試驗攻關(guān)。其中，風(fēng)洞試驗是重要一環(huán)。工程師們構(gòu)建實物模型，模擬相關(guān)物理、環(huán)境數(shù)據(jù)，將氣流流動特性可視化，制造出“看得見的空氣”，并結(jié)合空氣動力學(xué)性能，不斷設(shè)計優(yōu)化橋梁結(jié)構(gòu)。

深中通道伶仃洋大橋及西人工島建設(shè)現(xiàn)場 蘇振飛 攝

經(jīng)過上百組試驗，工程師最終找出“最優(yōu)解”——優(yōu)化整體式鋼箱梁氣動外形，在箱梁上部加設(shè)中央穩(wěn)定板，甚至通常被當(dāng)作鋼箱梁缺陷的檢修車軌道，在經(jīng)過巧妙的設(shè)計處理后，也能有效提升橋梁的抗風(fēng)穩(wěn)定性。值得一提的是，此次攻關(guān)世界上首次將超大跨徑整體鋼箱梁懸索橋顫振臨界風(fēng)速從每秒近70米提高到了88米，可抵御17級臺風(fēng)，為我國未來建設(shè)海峽工程積累了技術(shù)儲備。

圍堰筑島起錨碇

抗風(fēng)性難題解決后，新的難題接踵而來。伶仃洋大橋的關(guān)鍵受力構(gòu)件——東西兩個錨碇均位于海中?！板^碇所處的環(huán)境不一樣，決定了施工難度完全不一樣?！睋?jù)S05標(biāo)段項目部經(jīng)理吳聰介紹，伶仃洋大橋的東西錨碇均需要在海中建立，因此首先要在大海中用鋼圓筒筑起人工島，然后再在人工島上建筑錨碇，牢牢“拽住”懸索橋。

伶仃洋大橋錨碇如同一顆巨大的“鉆石”扎根在伶仃洋上 黃衛(wèi) 攝

越是艱險越向前，即使生活條件艱苦、施工環(huán)境陌生，建設(shè)者們也下定決心迎接挑戰(zhàn)，攻克全新技術(shù)難題?！笆芰尕暄蠛Ｓ蛩?、地質(zhì)等外部條件限制，傳統(tǒng)的陸域錨碇施工方案根本不適用，國內(nèi)離岸海中超大型錨碇設(shè)計施工建設(shè)領(lǐng)域幾乎是一片空白，我們只能摸著石頭過河?！碑?dāng)提到西錨碇前期施工方案論證時，已有多座跨江大橋建設(shè)經(jīng)驗的吳聰感慨萬分。

僅西錨碇筑島專項方案研討就歷時半年之久，項目團隊經(jīng)過上百次分析和細(xì)化，最終確定施工工藝、材料與設(shè)備。作為目前世界上最大的海中重力式錨碇，伶仃洋大橋西錨碇面積相當(dāng)于17個籃球場面積總和，經(jīng)綜合工期形勢、地質(zhì)條件等多重因素考慮，錨碇基礎(chǔ)采用“8”字形圍堰筑島的方式建造。吳聰解釋：“這相當(dāng)于在海里先建造一個‘8’字形連續(xù)圍護墻，再將里面的淤泥、砂石等全部‘掏空’，同步進行降排水處理，最后往里面澆筑混凝土?！睔v時近半年，東西錨碇共158幅槽段施工任務(wù)圓滿完成，進入到下一階段施工。

隨即，建設(shè)者開始對西錨碇進行混凝土澆筑填芯，填芯鋼筋總用量達(dá)到300噸，澆筑混凝土約13萬立方米，需先后分成12次連續(xù)澆筑。如此大體積的澆筑，如何確保大橋整體安全性和使用壽命？在經(jīng)過不低于200次試驗后，項目團隊最終研發(fā)出一套涉及配比、振搗、控溫等方面的施工解決方案，并于2021年12月順利完成錨碇錨體施工，工效、安全性全部得到有效驗證，成功填補了國內(nèi)海中大型錨錠筑島技術(shù)方面的空白。

鋼絲強度破紀(jì)錄

主纜被視為懸索橋的“生命線”。伶仃洋大橋共設(shè)兩根主纜連接?xùn)|西兩側(cè)主塔和錨碇。單根主纜由199根索股組成，每根索股由127絲高強鋼絲組成。成橋階段每根主纜最大纜力超10萬噸，相當(dāng)于能同時承受3艘中型航母的重量。

“這次我們應(yīng)用了由我國自主研發(fā)制造的6毫米大直徑2060兆帕鍍鋅鋁鋼絲，這也是這種高強度鋼絲在世界上的首次大規(guī)模應(yīng)用?！鄙钪型ǖ拦芾碇行目偣まk工程師陳煥勇介紹，伶仃洋大橋主纜長期處于高溫、高鹽、高濕的海洋環(huán)境，還要承受風(fēng)和汽車交變荷載作用，腐蝕疲勞問題突出，且全壽命周期不能更換。

為讓懸索橋“生命線”更強勁、更耐久，深中通道管理中心牽頭組織負(fù)責(zé)伶仃洋大橋纜索制造的法爾勝纜索有限公司、中國寶武鋼鐵集團有限公司對鋼絲鍍層材料及配比、核心原材料盤條等進行了3年多的平行研究，實現(xiàn)了“中國智造”的再突破，使主纜強度由1960兆帕直接提高到2060兆帕，耐久性提高了50%，達(dá)到國際領(lǐng)先水平?！叭绻骼|鋼絲表層發(fā)生磕碰破損，新型鍍層化合物會流動到損傷區(qū)域，生成新保護膜，實現(xiàn)缺口自修復(fù)?！标悷ㄓ逻M一步介紹，主纜強度及耐久性的提升，意味著懸索橋的跨度可以隨之增大。

智能建造顯鋒芒

焊花四濺，機械臂穿梭于鋼結(jié)構(gòu)之間，一片片鋼箱梁如“拼積木”般完成生產(chǎn)。這是深中通道項目打造的大型鋼箱梁智能制造生產(chǎn)線，自動化激光切割、全自動焊接及涂裝機器人等智能化設(shè)備，均由一套智能制造系統(tǒng)控制。

“智能建造”，是深中通道項目招標(biāo)文件中明確的要求。2020年，深中通道管理中心聯(lián)合科研、施工、材料裝備等單位，用半年時間搭建了全國第一條智能化鋼箱梁生產(chǎn)線。彼時，項目人員皆信心滿滿，認(rèn)為只要稍作調(diào)試，就能立刻實現(xiàn)“大干快上、提質(zhì)增效”的目標(biāo)。但在試驗段結(jié)構(gòu)生產(chǎn)時，問題卻源源不斷。一會兒是平整度不對，糾偏后焊縫又不直，項目人員由于無法確認(rèn)問題源于哪道工序或哪個設(shè)備參數(shù)錯誤所致，只得一項項地試錯、再糾正。

深中通道大型鋼箱梁智能制造生產(chǎn)線 劉春月 攝

經(jīng)過近3個月的調(diào)試，鋼箱梁智能制造生產(chǎn)線投入正式使用，助力深中通道在業(yè)內(nèi)首次實現(xiàn)零件下料后自動報工，板材智能切割自動化率達(dá)100%、精度提升至1毫米，鋼箱梁制造生產(chǎn)效率提高了30%以上，智能噴砂效率相比于傳統(tǒng)手工噴砂效率提升5倍，質(zhì)量追溯管理實現(xiàn)了“從構(gòu)件級向零件級”的跨越。

面對主纜架設(shè)面臨定位難、調(diào)位難、測量難的問題，建設(shè)團隊通過多項智能化裝備應(yīng)用，使得主纜架設(shè)更安全高效。“我們采用了超長索股無人跟隨架設(shè)技術(shù)，實現(xiàn)了索股姿態(tài)的智能識別及牽引系統(tǒng)的自動啟停，降低了架設(shè)施工風(fēng)險?！敝薪欢骄稚钪型ǖ繱04項目部總工程師肖文福說。同時，建設(shè)團隊還應(yīng)用了自主研發(fā)的智能標(biāo)靶等設(shè)備，對關(guān)鍵數(shù)據(jù)實時傳輸，解決測量難題，提升了大跨徑懸索橋主纜架設(shè)自動化、信息化水平。

嚴(yán)格控制索股線型精度也是保障主纜架設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵，調(diào)索誤差上下游相對高差要控制在毫米級?！拔覀冞\用卷揚機、滑車組及握索器等協(xié)同配合，對索股線型精度進行調(diào)整，并對施工過程中的生產(chǎn)進度進行動態(tài)分析和精益化管理?！北＠L大深中通道S05項目部副總工程師吳育劍介紹。

往前走，探索更多的可能性，這是負(fù)責(zé)伶仃洋大橋鋼箱梁制造女工程師孫悅楠對自己近13年工作生涯的評價。過去，她和所在團隊見證了鋼結(jié)構(gòu)制造從全手工、半自動化焊接，到自動化焊接的升級轉(zhuǎn)變。如今，他們繼續(xù)推進行業(yè)的智能化建造，采用U肋焊接方法進行正交異性鋼橋面板制造伶仃洋大橋梁面?！癠肋內(nèi)焊技術(shù)是我國自主研發(fā)的世界首創(chuàng)技術(shù)。其技術(shù)難點在于如何在狹小的U肋內(nèi)部空間里實現(xiàn)可靠高效的焊接。這項新技術(shù)的應(yīng)用能夠大幅度提高鋼箱梁的疲勞耐久性，為最終解決這個世界性難題貢獻深中方案、中國智慧。”她自信地表示。

【作者手札】

從2018年9月，伶仃洋大橋第一根主墩樁基開鉆，到2021年7月，大橋東、西主塔封頂，雙塔矗立伶仃洋，再到2023年4月大橋合龍，伶仃洋大橋巍然聳立于海天之間，也意味著深中通道17.5公里的海上橋梁全線連通、躍然伶仃。

目前，粵港澳大灣區(qū)高速公路通車?yán)锍坛^4500公里，快速交通網(wǎng)絡(luò)基本形成。深中通道建成通車后，將與虎門大橋、南沙大橋、廣深高速、廣珠東線、廣珠西線等通道一起，將粵港澳大灣區(qū)城市群串珠成鏈，構(gòu)建大灣區(qū)一小時經(jīng)濟圈新格局，進一步推動珠江兩岸人流、物流、資金流、信息流的互聯(lián)互通，也將為珠江東西兩岸提供更多的合作空間、發(fā)展空間、想象空間。

據(jù)了解，伶仃洋大橋合龍后，橋梁工程將全面開展橋面鋪裝及附屬結(jié)構(gòu)施工；海底沉管隧道已完成31個管節(jié)沉放安裝，正進行最后一個管節(jié)（含最終接頭）二次舾裝等作業(yè)，計劃今年年底實現(xiàn)隧道貫通；東、西人工島建設(shè)和沉管內(nèi)工程穩(wěn)步推進；房建、機電、供電、交安等工程也將全面展開，至不遠(yuǎn)的2024年，這條“海上天路”將延伸向那夢想的遠(yuǎn)方，連接江海、橫貫東西。