黃磊 吳澤生 楊志平

伶仃洋上的美麗項鏈

港珠澳大橋項目2003年8月啟動前期工作，2009年12月開工建設(shè)，于2018年10月開通運營，籌備和建設(shè)前后歷時達15年。大橋主體工程采用橋梁、人工島、隧道結(jié)合的建設(shè)方案。隧道部分長約6.7千米，其余橋梁路段約22.9千米，橋隧道路均為雙向六車道。港珠澳大橋總體施工難度史無前例，并刷新了多項世界紀錄。

為了完成這項史無前例的“超級工程”，中國工程師們像“新手開新車”，最終成功研究并應(yīng)用大量“橋位現(xiàn)場拼裝”新工法完成了大橋建設(shè)。從33節(jié)沉管預(yù)制、浮運、安裝，到橋墩、箱梁的現(xiàn)場安裝，工程師們就像拼裝一個巨大的“積木”模型。那么，建設(shè)過程的“拼裝密碼”是什么呢？下面我們就來一一解密。

“積木”原件哪里來

工程師們把港珠澳大橋當(dāng)作一個大“積木”，先根據(jù)設(shè)計圖分解出各種不同零件，再按照各零件的數(shù)量和要求進行制造，即做成預(yù)制構(gòu)件，以便減少海上作業(yè)的時間。以靠近珠澳口岸人工島的淺水區(qū)非通航孔橋為例，它采用整墩分幅組合梁布置型式，通俗來講就是一跨組合梁通過兩個橋墩完成橋梁的架設(shè)連接。它的主要零件有兩種，為橋墩和組合梁預(yù)制構(gòu)件;組合梁預(yù)制構(gòu)件又分鋼主梁和混凝土橋面板預(yù)制構(gòu)件。

橋墩是托舉大力士，由樁基礎(chǔ)、承臺、墩身、墩帽組成，其中承臺、墩身、墩帽為橋墩預(yù)制構(gòu)件。首先由自動化鋼筋加工車間、鋼筋綁扎臺座制作橋墩預(yù)制構(gòu)件的“鋼筋骨架”，之后再通過鋼板合模、混凝土澆筑、養(yǎng)護，完成橋墩預(yù)制構(gòu)件的制作成型。

橋墩上連接著組合梁，首先是鋼主梁。由于淺水區(qū)非通航孔橋采用整墩分幅組合梁布置型式，每幅梁節(jié)長85米、寬16.3米、高4.8米，像一個大箱子。構(gòu)成開口鋼箱梁節(jié)所用的材料包括鋼板、型鋼、高強螺栓、圓柱頭焊釘、焊接材料和涂裝材料，在自動化流水線車間完成批量生產(chǎn)制造及鋼主梁組拼。

鋼主梁上就可以鋪裝橋面了。橋面有預(yù)制混凝土橋面板和現(xiàn)澆混凝土橋面板，其中預(yù)制橋面板是橋面板的“鋼筋骨架”，通過自動化鋼筋加工、鋼筋綁扎臺座、合模澆筑混凝土等工序制作而成。

把大“積木”運到海上

在陸地上做好的零件通過驗收后，需要運送到海上指定位置進行吊裝。這些預(yù)制構(gòu)件可都是“大家伙”，如組合梁預(yù)制構(gòu)件就有1900噸重。它們是如何移動的呢？

橋墩和組合梁預(yù)制構(gòu)件有專車接送，移動臺車和運、架梁一體船就是它們的交通工具。移動臺車是一種輪軌式設(shè)計的運輸車，2臺一起工作可以運送3000噸的重物。移動臺車將預(yù)制構(gòu)件從工作臺座送往存放臺座保存，之后再送往出海裝卸平臺起吊位置。此時，靠“小天鵝”號和“天一”號運、架梁一體船完成預(yù)制構(gòu)件的場內(nèi)轉(zhuǎn)運，把預(yù)制構(gòu)件通過限位裝置與船體綁扎固定好，沿航線運輸至橋位。這兩艘船的起重力量，均達到驚人的3000噸！

“積木”拼裝知多少

好不容易把預(yù)制件送到了海上指定位置，是否就能立刻吊裝了呢？其實安裝才是所有流程的重中之重。在海上施工，吊裝工序更加復(fù)雜，精度要求更高。另外，還要完成水域清理、海上施工平臺搭建、樁基礎(chǔ)施工等前置工序。

橋墩和組合梁預(yù)制構(gòu)件的吊裝略有不同。橋墩預(yù)制構(gòu)件運至指定區(qū)域后，經(jīng)大型裝載及起吊設(shè)備轉(zhuǎn)運至樁基礎(chǔ)上方，通過精密測量和定位、頂升裝置等，完成體系轉(zhuǎn)換和導(dǎo)向架安裝，就可完成吊裝。

而組合梁吊裝采用簡支變連續(xù)的施工方法，施工工序流程主要分為兩步。第一步是利用大型裝載及起吊設(shè)備逐孔吊裝單孔組合梁，每孔組合梁架好就焊接，最終形成6孔一聯(lián)或5孔一聯(lián)的連續(xù)結(jié)構(gòu);第二步是通過墩頂頂落梁施工實現(xiàn)一聯(lián)組合梁的體系轉(zhuǎn)換，就可完成吊裝。

它們的吊裝原理就像“抓娃娃”，必須把握好抓取的角度、力度、時機、高度等，才有可能成功夾取出“娃娃”。當(dāng)然，大橋橋墩和組合梁預(yù)制構(gòu)件拼裝涉及的施工環(huán)境、工程力學(xué)、人機料組織等等，是一個完整的體系施工，真正操作起來要十分嚴謹，也十分復(fù)雜。

港珠澳大橋的建設(shè)，通過零部件標準化生產(chǎn)、工程款測試、批量化生產(chǎn)等工序，最終完成新工法的開發(fā)、測試及投產(chǎn)使用，大大提高了工作效率。而且在工程款測試環(huán)節(jié)，中國工程師還提出和踐行了“首制件”模式：參照同等施工環(huán)境對大橋橋位處各零部件的預(yù)制、試出運、拼裝、濕接縫處理等工序及質(zhì)量等進行施工及驗收，必須驗收合格后，方可正式開始大規(guī)模施工。

未來，中國大橋建設(shè)者們將繼續(xù)秉持港珠澳大橋的建設(shè)精神，沿用更多“拼裝”工法，創(chuàng)造更多港珠澳大橋式“積木”，為社會科普大橋建設(shè)知識，為時代技術(shù)進步貢獻更多力量。