4月12日，隨著(zhù)最后一車(chē)混凝土澆筑完成，由溫州交通發(fā)展集團有限公司投資、中交二航局承建的浙江溫州甌江北口大橋南錨碇沉井完工，大橋建設取得突破性進(jìn)展。
溫州甌江北口大橋為世界首座三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋，其下部結構由中塔、南塔、北塔、南錨碇、北錨碇五大基礎組成。其中南錨碇為重力式錨碇，采用沉井基礎，是世界首例在深厚淤泥質(zhì)黏土地層中建造的超大型陸域沉井。施工過(guò)程中，大橋建設者秉持試驗先行、科學(xué)分析、精細化控制的理念，創(chuàng )新工法、裝備，攻克諸多難點(diǎn)，實(shí)現沉井施工完美收官。
如何在40米的“淤泥”中穩得住、下得去？
甌江北口大橋南錨碇沉井共分四次接高和三次下沉，歷時(shí)兩年完成下沉。
2018年3月6日，南錨碇沉井啟動(dòng)首次下沉。對于大橋而言，南錨碇如同力壓千斤的秤砣，起到拉起整座大橋主纜的作用。因此，南錨碇沉井規模巨大，平面尺寸為70米×63米，首次接高的重量達8.2萬(wàn)噸。為了讓沉井在近40米的深厚軟弱淤泥質(zhì)黏土地層中“穩得住，下得去”，項目建設團隊采用了置換率為36%的36米超長(cháng)砂樁地基處理方案，成功實(shí)現首節沉井在軟弱淤泥質(zhì)土中順利組拼接高。
陸上超大型沉井由于首次接高高度有限，類(lèi)似于一個(gè)薄板結構，首次接高轉入沉井下沉施工需要進(jìn)行支撐體系轉換，其過(guò)程控制手段復雜，極易出現混凝土開(kāi)裂現象，是陸域超大型沉井施工的重大難點(diǎn)。
為解決該問(wèn)題，項目建設團隊在中交二航局的國家級試驗室陽(yáng)邏試驗基地內，進(jìn)行了支撐體系轉換模擬試驗，提出了“節點(diǎn)支撐+大鍋底”的支撐體系轉換方案，通過(guò)保證關(guān)鍵節點(diǎn)受力，不僅確保了沉井結構安全，又簡(jiǎn)化施工控制難度，在施工中取得了良好效果。
傳統裝備不適用怎么辦？
2018年10月25日，沉井第二次下沉完成。此次采用不排水吸泥下沉，相較排水吸泥下沉，沉井下沉需要在水下吸泥，作業(yè)環(huán)境難以捉摸，不可控因素較多，施工難度大。
“第二次下沉所遇到的土質(zhì)是黏土淤泥層，像橡皮泥一樣。”據項目建設團隊負責人介紹，黏土淤泥層黏性較大、附著(zhù)性較強，不易塌陷，與以往在流動(dòng)性較好的砂性土層中建造的沉井有巨大不同，傳統裝備在本次施工中無(wú)法適用。
為克服黏土淤泥層施工難題，讓沉井穩步向下挺進(jìn)，項目建設團隊大膽創(chuàng )新，成立設備研發(fā)小組，研發(fā)新型裝備。經(jīng)過(guò)不懈努力，項目建設團隊最終成功研發(fā)出“水下快速取土裝置”。在第二次下沉過(guò)程中，該設備通過(guò)對土體的切削，形成塊狀土地，再通過(guò)空氣吸泥泵吸出，有效解決了在黏土淤泥層中的取土難題。
“水下快速取土裝置”雖然解決了黏土淤泥層取土難題，但在面對第三次下沉中的卵石層取土工況就顯得力不從心。為一次性解決黏土層及卵石層的取土問(wèn)題，項目建設團隊提出了將專(zhuān)用于鉆樁的大型鉆機設備運用于沉井下沉取土的方案，并通過(guò)現場(chǎng)的不斷改進(jìn)，成功將回旋鉆機運用在沉井施工中，一次性解決了黏土層及卵石層的取土問(wèn)題，為后續超大型沉井基礎施工提供了借鑒。
作業(yè)環(huán)境復雜，如何敏銳感知？
甌江北口大橋南錨碇沉井基礎施工，是首次在如此深厚的淤泥質(zhì)黏土地層中施工，無(wú)先例可循，加之淤泥土本身具有高靈敏度的特性，地質(zhì)參數不穩定，給精準監控帶來(lái)挑戰。
為此，中交二航局技術(shù)中心、中鐵大橋科學(xué)研究院有限公司和浙江大學(xué)強強聯(lián)合，布設了300多個(gè)監控原件，實(shí)時(shí)掌握沉井狀態(tài)及受力情況，并結合現場(chǎng)情況及監控數據，在地勘及試驗的基礎上優(yōu)化算法，對各項地勘參數進(jìn)行反復推演、修正，總結出了一套地層參數反演的分析方法，并結合數字模擬仿真計算，達到了對沉井結構內力、下沉量和姿態(tài)變化趨勢精確預測的目的，取得了良好效果。
不僅如此，項目建設單位、監理單位、施工單位及監控單位還組成指揮小組，聯(lián)合出具施工指令，用表單化、圖形化的方式簡(jiǎn)明、形象地將施工指令發(fā)放到每個(gè)施工班組手中，實(shí)現精細化施工，確保工程高效高質(zhì)量推進(jìn)。
作者 | 潘濟 夏崟濠 郭孟春視頻剪輯 | 李寧