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二航局科技创新 引领建桥技术革命

2013-11-22 17:20  来源:中国广播网  说两句  分享到:

  二航局在桥梁施工领域的突破和发展壮大起步于技术嫁接。1990年,交通部投资的首座跨长江特大型桥梁——黄石长江大桥上马建设,敏锐地感觉到“长江建桥热”即将来临的二航局高层果断决策,承接了黄石长江大桥4个深水主墩的施工任务,二航人开始涉足桥梁施工。

  虽说是第一次进入特大桥施工领域,敢于创新的二航人进行了大胆的尝试。他们充分发挥水上大型起重船、打桩船的作用,变设备优势为技术优势,同时创造性地将长期积累的水运工程施工技术和施工作业流程应用于大型桥梁建设。在主墩基础施工中,一改传统的钢围堰现场焊接拼装下沉工艺,首次采用了“大型钢围堰分节整体吊装接高”施工工艺,将面积相当于两个篮球场大小、高30米的钢围堰,分成几节在工厂内加工制作完成后,转运到施工现场,再用大型起重船吊装下沉到预定位置,这样不仅节省了工期,同时也大大提高了施工的安全性。二航局的突出表现受到了业主的高度赞赏,他们又将原定由其他单位施工的其余两个主墩交给二航局承建。

  在黄石大桥,二航局将水工施工技术成功嫁接到桥梁施工中,通过技术嫁接与技术跨越,将水工施工技术和桥梁施工技术有机结合,形成了具有二航特色的桥梁施工工艺和方法,并在后来的施工实践中不断加以创新,逐步实现施工工艺标准化、规程化,引发了一场桥梁施工技术的革命,改变了中国桥梁建设的旧有格局,推动了中国桥梁建设整体施工水平和生产力水平的快速提升。

  接着在江阴大桥基础施工中,二航人摒弃了传统的在围堰上搭设钻孔平台的施工工艺,借鉴码头施工技术,创造性地采用大型高桩钻孔平台新工艺,使钻孔桩施工不再受水位限制,是桥梁基础施工技术的一大突破。二航人还攻克了大体积混凝土温控技术难关。江阴大桥是目前中国唯一获“鲁班奖”、“詹天佑奖”和国际桥梁学会“尤金?菲戈”奖等三项大奖的特大桥梁。

  在武汉白沙洲长江大桥的施工中,二航人采用适应洪水期施工的钢管桩平台进行桥墩基础施工,开创了我国在长江大汛期进行桥梁基础施工的先例;根据施工需要设计并搭设出“带拉墩的钻孔桩施工平台”,首创国内特大型斜拉桥吊装钢箱梁23小时一跨的最快速度。

  在武汉军山大桥6号主墩施工中,二航人采用异型双壁钢围堰拼装下沉工艺,仅用49天时间将重达700余吨的四节钢围堰下沉着床,平面位置偏差仅2厘米,远远低于规范规定的30厘米允许偏差,创下了当时双壁钢围堰下沉着床的最高精度。

  1998年,在鄂黄长江大桥主塔施工中,二航人首次在30多米水深、大流速、浅覆盖层的不利条件下搭设高桩钻孔平台,确保了8个月内主塔出水,创造了长江建桥史上的新记录。

  2001年,在润扬长江大桥施工中,二航局在国内首次引进并改造了德国液压爬模系统,取得良好的社会和经济效益。为提高液压爬模系统的国产化率,形成拥有自主知识产权的产品,二航局自行研制出了“HF-ACS100型液压自动爬模系统”。该系统具有良好的操作性、安全可靠性、施工的高效性和使用的经济性,填补了公路桥梁施工的国内空白,先后在安庆长江大桥、阳逻长江大桥、杭州湾大桥、上海长江隧桥等工程成功应用。

  施工技术和施工工艺的创新,产生的最直接效果就是施工进度不断加快,国内建桥记录不断被刷新。二航局先后创造了“鄂黄速度”、“军山速度”、“润扬速度”、“阳逻速度”,2005年10月,当时国内跨度最大的斜拉桥南京三桥只用两年零两个月就建成了,比计划工期提前了近22个月,创造了中国建桥史上的一个奇迹。有人形象地比喻:现在建一座大桥就像小孩子搭积木一样快。该桥“特大跨径桥梁钢塔和深水基础设计施工创新技术研究”成果还荣获国家科技进步二等奖。

  时间就是效益。桥梁建设周期缩短所创造的经济效益和社会效益很难准确地估算,但它无疑是一个巨大的数字——施工企业成本降低了,建设单位的投资提前得到了回报,其中更大的效益来自于桥梁建成后对地方和区域经济发展所发挥的积极作用。曾任润扬大桥C1标项目经理的二航局副总经理杨志德说,我局施工的润扬大桥北汊斜拉桥提前一年完工,光设备费就省下了1000万元。

  2、创新破解世界级技术难题

  杭州湾大桥和苏通大桥的建设,受到了社会广泛关注,也令世界桥梁界瞩目,二航局有幸作为主要承建单位参与了两座大桥的建设,在两座大桥中共拿下8个标段近40亿元的施工份额,在所有投标企业中承接工程标段最多,工程量、工程难度、合同额均为所有单位之最。

  作为当时世界上最长的跨海大桥,杭州湾大桥的建设难度极大。杭州湾是世界三大强潮海湾之一, 施工有几大难点:一是气象条件——地处台风影响区;二是水文条件—— 一半日潮落差最高近8米,施工难度大;三是海洋环境——海水腐蚀严重;四是施工组织设计——规模大,管理困难。在气象、水文、潮流、冲刷及浅层气等多种自然条件影响下,全年有效工作日只有120天—180天。加上滩涂宽达10公里的南岸下面还埋藏着一窝窝的浅层天然气。作业之难,让众多海内外专家认为在这里建桥根本是不可能的事。

  而苏通大桥作为世界最大跨径斜拉桥,同样面临着建设条件复杂、设计难度大、建造周期长等难题。国际桥梁学者曾经认为,斜拉索桥的最大跨径不能超过900米。选择了主跨1088米,就意味着挑战国际桥梁学界的理论禁区。苏通千米跨越,如同攀登“珠峰”。这一跨度超过了此前的主跨长890米的“世界第一跨”日本多多罗大桥。在主跨1088米的要求下,苏通大桥最长的4组拉索长577米,为世界最长拉索。

  传统的工艺、常规的思路无法保证工程的顺利实施,不创新就寸步难行。对于二航人来讲,每一次建桥都是一次创新,都有新的突破。

  在杭州湾,二航建设者们依靠自主创新,凭着一股“敢为天下先”的闯劲,在杭州湾大桥建设中取得全线十项“第一”,并攻克多项世界级技术难题,刷新多项“中国企业纪录”,为大桥提前8个月通车立下赫赫战功,也为杭州湾大桥乃至中国跨海大桥建设技术的提升做出了有益的探索。自2003年11月开工以来,杭州湾大桥共收获250多项技术创新成果,形成了9大系列自主核心技术,创造了多项世界第一,杭州湾大桥成为体现我国跨海桥梁最新技术成果的标志性工程。

  让国外专家感到“难以置信”的苏通大桥,所在地水流湍急,土质松软,要在深水潮汐环境下软弱地基中进行超大群桩基础施工,把主桥塔墩131根长约120米、直径2.5米至2.8米的群桩扎在水下,被称之为“豆腐上插筷子”。桥塔施工中层层向上叠加,从塔顶到塔底的垂直度误差不能超过10厘米,相当于把1000枚硬币摞起来。然而,就是这样一些看上去根本不可能完成的任务,硬是在二航人手中变成了现实:豆腐上插筷子,还能让筷子如钢筋铁骨;摞起1000枚硬币,愣能让它稳如磐石!

  二航局依靠科技创新,创造了四项世界之最:最大主跨、最高桥塔、最长拉索、最大群桩基础,节约工期两个月,节资近2000万元。苏通大桥作为中国交通建设工程首次纳入“十一五”国家科技支撑计划,二航局就承担了6个课题中的2个。回头来看,这些科研内容,在强潮汐易冲刷河段深水钻孔平台搭设技术研究、大直径超长变截面钻孔桩群桩施工技术研究、强潮汐河段巨型钢吊箱整体施工技术、巨型深水高桩承台施工技术、强潮汐大型深水基础河床冲刷预防护施工技术研究,包括了苏通大桥施工中的所有关键问题,也是苏通大桥创造四项世界之最的技术基础。针对气象条件差,水文条件复杂,基岩埋藏深,通航要求高等难题,二航局的超大型钢吊箱水上拼装、计算机同步控制整体下放技术,还填补了同类技术世界空白。

  更为重要的是,这两座大桥的建造,为我国培养了一批桥梁建设的青年专家,带出了一支以中青年技术人员为主体、能打硬仗的中国特大型公路桥梁建造队伍,具有非常大的发展潜力。

  有时候,对于一项技术的使用,国内外专家要讨论上百次。几年来,二航局苏通大桥项目部副总工程师陈鸣就技术问题和国外专家交流的电子邮件有6000多封。而苏通大桥科研工作涉及结构工程、岩土工程、地质工程、水利工程、信息工程、机械工程等近10个领域或学科。二航局以项目为核心,对科研任务进行有机拆分,在部分科研相对独立的环节联合科研院校开展相关研究。也正是因为如此,二航局在杭州湾大桥和苏通大桥的建设过程中,能够挑战世界级技术难题、创造世界工程奇迹。杭州湾大桥和苏通大桥的建设也成为我国企业自主创新的旗帜,充分展现了中国桥梁建设的最高水平。

  4、“土鳖”成长记

  2002年,在润扬长江大桥的工地上,建设者计划要建设一座215米的桥塔。人们对这个塔的要求是,高度为中国第一,“观瞻”要世界一流。

  中国人还难以实现这个目标,因此,技术和设备要从德国引进——国内首次引进德国DOKA液压爬模技术进行施工。这自然需要德国人来管理指挥。来自素以严谨著称的德国,这些专家自然有着自己严格的工作计划和要求。

  于是,工地上,德国专家坚持必须按他每天的安排作业,任何建议都会遭遇“NO”。德国专家因此也非常熟练这个典型的英语单词。

  德国设备偶尔也会闹情绪。有一天,液压爬模设备出现了故障,施工受到严重影响。要命的是,德国专家回家过圣诞节了,大家都束手无策。

  李洪军是桥塔施工的工长,他比别人更加着急。平时德国专家这也不让动那也不让动,现在出问题了,专家不在了,想来想去,李洪军觉得这是个调一调德国死脑筋的好机会。他便对故障进行了认真的琢磨,并以一种新工艺迅速完成爬模制作预拼。

  德国专家回到工地,一眼就看出其中变化,顿时毫不掩饰的勃然大怒,不过,生气归生气,专家还是以高度负责的态度逐一检测设备。

  专家紧绷的面孔逐渐放松了,最后甚至满脸笑容,并翘起大拇指说“very good!”李洪军的改造的确高明,德国专家甚至放手让他在别的地方改进出安装、拆卸、提升更便捷的挂架模板。

  一晃几年过去了。李洪军又来到了2006年苏通长江大桥的工地上,还是桥塔施工的工长。还是桥塔、还是DOKA液压爬模技术。不过这一次要求更高,因为苏通大桥后来要创造全新的世界记录。李洪军开始指挥起了德国专家,结合实际情况研制出功能更好、质量更优、速度更快的DOKA液压爬模系统进行施工,以精巧的模数适应了高空魔方组合变幻。德国专家又翘起大拇指。

  消息还漂洋过海,传到了德国,DOKA液压爬模设备的生产厂家来到了苏通大桥工地,要现场取经。

  还是在苏通长江大桥,新日铁提供的挂索方案中,吊耳过重,不好安装,拆除也不安全。李洪军就把日方代表请到现场进行说明,日方同意了他的方案。实践效果很好。英国多门朗提供并指导的桥面吊机,经李洪军改进后,效率提高了几倍。

  在建设者的世界里,生活就是工地生活。十年间,中国大地,一座座宏伟的大桥跨越天堑。一个个建设者由学生变成了老师。李洪军是其中的优秀的一分子。

  李洪军们由学生到老师其实还有一个更为宏大的背景。

  渴望建设大桥飞跃天堑,是许多中国人千年的梦想。1937年,美国建成一座主跨超1000米的大桥。近70年之后的20世纪最后10年,中国才有了主跨超过1000米的现代桥梁。但这只是中国桥梁建设的起步,中国现代桥梁时代是从进入21世纪开始。

  在接下来的10年,可以清楚地看到,中国在曾经是不可轻易跨越的天堑长江上,修建主跨超过1000米的大桥,似乎根本不存在技术上的困难,而是成为了意气洋洋的盛世盛事。这10年,中国建桥精英开始了超越世界同行的努力:润扬长江大桥、阳逻长江大桥、南京长江四桥、泰州长江大桥、上海长江大桥、朝天门长江大桥、坝陵河大桥相继建成。2008年竣工的苏通长江大桥则成为其中最耀眼的明星。

  建设者和他们的工程都已经长大。

  需要强调的是,李洪军是中交二航局土生土长的“土鳖”,中交二航局九江航校毕业,当了22年工长、16年技师。在苏通大桥的工地上,日方代表一见李洪军都异常客气的和他打招呼;英方技师一看李洪军指挥吊装匹配就会喊“very good!”

  这已经超越了个人魅力,这是中国企业的集体成长。港珠澳大桥正在建设之中,其核心工程——岛隧工程项目部的总经理林鸣得意一件事情是:“我们现在统领着多国部队,我们这里整合着全球最好的资源。”港珠澳大桥的目标是,汇集全球智慧。

  5、“陶氏水泥”

  材料,是建筑质量的基础。润扬大桥、苏通大桥的设计寿命是100年,混凝土的耐久性至关重要。“陶氏水泥”,为二航局争得了信誉。

  “陶氏水泥”的缔造者,是项目部中心实验室主任陶建飞和他的实验团队及后援团。由于近年来水泥含碱量及混凝土含碱外加剂的应用,使得混凝土含碱量剧增,由此引发“癌症”——混凝土碱集料反应。为保证质量,业主要求使用低碱水泥。低碱水泥耐久性高,可外观质量难以保证。另外,大桥施工不采用泵送水泥的方式是不可想象的。而水泥的坍落度损失——俗称“干”得太快,导致水泥“流”不到模具的位置,质量难以保证。

  当时,国内还没有现成的低碱水泥外加剂配方。陶建飞做了300多组实验,均告失败。那时,用他的话说,都快绝望了。一次偶然的网上查询,发现德国某公司发明了一种新的添加剂——聚羧酸,他们马上通过上海的一家境外公司进口。经过反复实验,终于成功了。

  在润扬大桥,二航人浇注的22万立方米混凝土结构物,件件光洁平整,色泽均匀,棱角分明,线形流畅,尺寸准确,且没有发生最常见的泌水现象,被国务院八部委检查组评价为“所见最好”。世界桥梁协会主席伊藤学由衷地赞美说:“这是我看到过的最漂亮的混凝土。”

  符合标准的食品添加剂能对食品起到保鲜、调味、防腐等功效,而高科技的工程施工材料“添加剂”,则能有效提高施工材料强度和效率,优化工程质量。去年,二航局所属中交二航武汉港湾新材料有限公司在湖北麻城新建的外加剂厂正式投产,一批“尖板眼”新材料——工程施工材料“添加剂”开始量产。

  

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编辑:可心

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