也正是120年的設(shè)計使用壽命、超42萬噸鋼結(jié)構(gòu)制造需3年內(nèi)完成、“四化”設(shè)計理念等要求,讓原本相對常規(guī)的鋼結(jié)構(gòu)制造,變得不同以往。這一“龍之骨骼”的誕生之路,是港珠澳大橋管理局局長朱永靈所說的“世界級的工程需要世界級的付出”的縮影之一。
3年造42萬噸鋼箱梁
作為國內(nèi)首個大規(guī)模使用鋼箱梁的外海橋梁工程,港珠澳大橋在橋梁上部結(jié)構(gòu)的用鋼量超過42萬噸(小部分為鋼塔),可用來修建近60座埃菲爾鐵塔;港珠澳大橋也是全世界最長的鋼箱梁制造段,加上組合梁橋段共29.6公里。負責鋼箱梁采購與制造的CB01、CB02標以及負責組合梁的CB05標只有36個月的工期。
“美國奧克蘭橋4萬噸鋼箱梁做了4年,而我們的標段要制造16萬噸,卻得在3年內(nèi)完成”,武船重工CB02標項目經(jīng)理黃新明告訴記者。負責CB01標的中鐵山橋集團擔上的任務更不輕松,同樣的工期得完成18萬噸。負責CB05標鋼結(jié)構(gòu)制造的上海振華和中鐵寶橋則需完成8萬噸。項目部總工程師胡廣瑞表示,以前3年做兩三萬噸不難,現(xiàn)在要解決的新課題是:時間十分有限,但質(zhì)量及其穩(wěn)定性更要有保證。
高壽命、短工期兩大要求,意味著技術(shù)上要更精尖,節(jié)奏上要更緊湊。港珠澳大橋項目的“四化”建設(shè)理念,即大型化、標準化、工廠化、裝配化,其實也是在向鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)繼續(xù)“開條件”:要有標準化的工廠制造,運輸和吊裝也都要裝配化、大型化。
板單元生產(chǎn)靠機器人
圍繞這一系列高標準要求,幾家中標企業(yè)都投入了新廠房、新設(shè)備和新技術(shù)。中鐵山橋集團在山海關(guān)山橋產(chǎn)業(yè)園和中山基地建了85萬平方米的施工場地,武船重工在武漢總部和中山拼裝基地共投入55萬平方米的施工場地。2012年,一場關(guān)于鋼箱梁制造的“戰(zhàn)役”開始打響。
首先,從原材料進場到板單元成品產(chǎn)出,這一“骨頭”制造的過程是靠機器人完成的。中鐵山橋集團將日本先進的電弧跟蹤技術(shù)引進到山海關(guān)山橋產(chǎn)業(yè)園,研制了反變形船位焊接機器人,取代了此前“半自動焊接跟蹤小車+人工控制焊接位置”的操作模式,確保了板單元質(zhì)量的穩(wěn)定和制造的高效。
運梁車輪多達968個
其次,從“骨頭”到“小骨骼”的拼接工作,是在三個中山基地“秒速”拼裝的。在拼裝廠,鋼箱梁長線拼裝技術(shù)替代單段短線拼裝法被應用進來——將胎架高度按設(shè)計和監(jiān)控線形布置,使梁段制作、匹配和預拼裝一次完成,節(jié)省了梁段轉(zhuǎn)運、預拼裝的時間,有效縮短梁段制作周期。
拼裝后要運輸和吊裝這些普遍超2000噸的“巨無霸”,鮮有可以借鑒的經(jīng)驗。按胡廣瑞的說法,“每走一步都是新的”。這著實讓中鐵山橋和武船重工項目部的成員費了一番心思。
羊城晚報記者分別在中鐵山橋集團和武船重工集團的中山基地看到,有968個輪子、重達3000噸的運梁平車將拼裝完畢的大節(jié)段運出廠房,一日或數(shù)日后,這些龐然大物被送至重載駁船運走。采用的這種滾裝方式,在方案實施之前,曾進行了航道測量、潮汐水位監(jiān)測、船舶裝載通航試驗等。
據(jù)胡廣瑞透露,“中鐵山橋拼接第一個鋼箱梁大節(jié)段用了一個多月,往外運用了八個多小時。不過到了后來,大節(jié)段的拼接就只需12天,吊裝上船1個小時就足夠”。
鋼結(jié)構(gòu)拼裝基本完成
鋼結(jié)構(gòu)中最具代表性的鋼箱梁節(jié)段在抵達港珠澳大橋附近海域后,需等待風力和海浪符合吊裝要求時,由大型浮吊船將其吊至橋墩上。現(xiàn)場節(jié)段之間的焊接工作,則會在每個節(jié)段吊裝到位后進行。
至此已不難看出,港珠澳大橋鋼箱梁的大多數(shù)工作是在車間完成的。為什么不能到海上作業(yè)呢?
黃新明表示,鋼箱梁90%的工作量都移到了車間,除了因為海上作業(yè)會比較遲緩外,還有海上施工進度不穩(wěn)定,受氣候影響大、質(zhì)量難以保障等因素。
截至目前,采取組合梁的九洲航道橋橋段,不僅組合梁的制造和安裝工作全部完畢,主體工程也已完工;青州航道橋橋段,鋼箱梁大節(jié)段已全部安裝完畢,只剩部分小節(jié)段陸續(xù)運往港珠澳大橋海面;江海直達船航道橋橋段也只剩部分將小節(jié)段拼接成大節(jié)段的工作。
港珠澳大橋主橋已橫空出世,逐步在海上展現(xiàn)出它引以為傲的身軀。