“定海神針” 世界在建最大水中沉井基礎(chǔ)成功終沉

1月28日，遼闊的長(zhǎng)江常州段江面上，一個(gè)22萬(wàn)多噸的鋼沉井沉入江底。由中鐵大橋院設(shè)計(jì)、中鐵大橋局承建的世界在建最大水中沉井基礎(chǔ)——常泰長(zhǎng)江大橋6號(hào)墩鋼沉井基礎(chǔ)，下沉到-65米的目標(biāo)，順利實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)終沉。沉井平均下沉速率25厘米/天，創(chuàng)造了粉質(zhì)黏土層大型沉井下沉的最快紀(jì)錄。常泰長(zhǎng)江大橋6號(hào)墩鋼沉井為新型減自重減沖刷臺(tái)階式沉井，從空中看，像一個(gè)超大號(hào)的橢圓形蜂窩煤，面積相當(dāng)于13個(gè)標(biāo)準(zhǔn)籃球場(chǎng)大小。沉井鋼結(jié)構(gòu)與混凝土總重超過(guò)22萬(wàn)噸，足以承擔(dān)起主跨超千米的橋梁全部荷載，是大橋名副其實(shí)的“定海神針”。

2019年12月28日，6號(hào)墩鋼沉井出船塢，自此開(kāi)始浮運(yùn)、定位、著床的旅程。

與以往的施工環(huán)境不同，6號(hào)墩鋼沉井下沉總深度為35米，黏土層就占了約21米，取土方量約19萬(wàn)方，施工難度巨大。

“沉井下沉區(qū)域的土層有5層硬質(zhì)黏土，每一層的厚度都不同，如何在下沉?xí)r保持平穩(wěn)的‘姿態(tài)’很重要。”中鐵大橋局二公司常泰長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目部生產(chǎn)經(jīng)理趙政告訴科技日?qǐng)?bào)記者，沉井下沉過(guò)程中傾斜率要求不大于1/150，中心偏位不大于26厘米。

為確保沉井姿態(tài)平穩(wěn)可控，中鐵大橋局的建設(shè)者們?cè)诔辆黧w結(jié)構(gòu)內(nèi)部安裝了300多個(gè)監(jiān)控元器件，利用了智能傳感器自動(dòng)采集沉井姿態(tài)和結(jié)構(gòu)受力數(shù)據(jù)，并在沉井監(jiān)控云平臺(tái)上直觀(guān)顯示出來(lái)，淘汰了以往采用人工測(cè)量泥面高程的傳統(tǒng)工藝。

在中鐵大橋局常泰長(zhǎng)江大橋水上員工之家，記者看到，在“常泰長(zhǎng)江大橋6號(hào)沉井施工監(jiān)控云平臺(tái)”上，每隔10分鐘，就會(huì)刷新一次沉井下沉信息，井孔底部土層高度、底部所受應(yīng)力、沉井的上下游高差、傾斜度等數(shù)據(jù)一目了然。“一旦發(fā)現(xiàn)下沉數(shù)據(jù)偏離了當(dāng)初的設(shè)計(jì)，我們就會(huì)及時(shí)調(diào)整參數(shù)。”趙政說(shuō)。

大型橋梁沉井作業(yè)的難點(diǎn)之一是“盲區(qū)”取土。由于水下地形復(fù)雜，沉井隔倉(cāng)形成的盲區(qū)又難以視探，以往的吸泥設(shè)備，存在取土不均勻，沉井安裝傾斜、突然下沉的風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)此，建設(shè)者們派出了機(jī)器人同事。中鐵大橋局常泰長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目部副總工程師姚森介紹，建設(shè)者們研發(fā)了適用于粉質(zhì)黏土層的液壓雙絞頭吸泥機(jī)，提高取土工效4—6倍;研發(fā)了履帶式絞吸機(jī)器人、龍門(mén)式絞吸機(jī)器人、高壓射噴鉆機(jī)等，解決了沉井井壁、隔墻盲區(qū)取土難題。據(jù)了解，在6號(hào)墩鋼沉井下沉過(guò)程中，共投入26臺(tái)套智能裝備，沉井25厘米/天的平均下沉速率也創(chuàng)造了粉質(zhì)黏土層大型沉井下沉的最快紀(jì)錄。

歷經(jīng)“二次接高、四次井壁混凝土澆筑、三次取土下沉”，6號(hào)墩鋼沉井實(shí)現(xiàn)可測(cè)、可視、可控下沉。最終，沉井南北偏位僅為8厘米，上下游偏位僅為3厘米。

“超厚粉質(zhì)黏土層沉井高效精準(zhǔn)終沉，使橋梁設(shè)計(jì)師們有了更廣闊的大型基礎(chǔ)設(shè)計(jì)選擇空間，將對(duì)我國(guó)大跨橋梁基礎(chǔ)施工產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。”中鐵大橋局常泰長(zhǎng)江大橋項(xiàng)目經(jīng)理湯忠國(guó)感慨萬(wàn)分。

沉井終沉后，還將進(jìn)行清淤、沉井封底等連續(xù)作業(yè)。趙政介紹，目前，大家正在為沉井封底做準(zhǔn)備，預(yù)計(jì)2月中旬開(kāi)始封底施工。屆時(shí)，將有近4.7萬(wàn)方混凝土灌注到井底。

常泰長(zhǎng)江大橋是長(zhǎng)江上首座集高速公路、城際鐵路、普通公路“三位一體”的過(guò)江通道，連接江蘇省的常州市與泰州市。建成后，主航道橋主跨達(dá)1176米，將成為世界上跨度最大的斜拉橋。(記者 金 鳳 通 訊 員 朱 玥 鄒振磊 王海芳)