【樓莊鴻】世上最長(zhǎng)斜拉橋即將建成
2011-09-19 來(lái)源：BD&e
俄羅斯的Vladivostok即將建成世界最長(zhǎng)的斜拉橋。Alexey Rasputny解釋了這一大型工程項(xiàng)目的背景。
世界最長(zhǎng)的斜拉橋很快地在俄羅斯Vladivostok市成型。這是為將在俄羅斯召開的2012年APEC峰會(huì)而在市里修建的兩座大型斜拉橋之一。
全長(zhǎng)3.1km跨越東Bosphorus海峽的工程，在兩年以前開始施工，計(jì)劃在明年完成，至今進(jìn)展迅速，在3月底,主橋跨的第一個(gè)橋面鋼結(jié)構(gòu)提升就位，預(yù)期索的安裝5月開始。主橋長(zhǎng)1.9km，主橋1104m。比蘇通大橋長(zhǎng)16m，成為世界最長(zhǎng)者。同時(shí)，具有世界最高321m的橋塔。橋面豎直通航凈空70m，大直徑鉆孔樁基礎(chǔ)延深至77m深。它也具有世界最長(zhǎng)的斜拉索，長(zhǎng)度從136m至580m。
通道總廠3.1km，包括海峽兩側(cè)的高架引橋。主跨的每側(cè)有三跨84m，一跨72m和一跨60m。四車道橋面寬21m。
跨越東Bosphorus海峽到俄羅斯的橋梁，正按照聯(lián)合的計(jì)劃在修建，其目標(biāo)是促進(jìn)Vladisvostok的發(fā)展，使其成為亞洲太平洋地區(qū)國(guó)際合作的中心。
港口本身是俄羅斯太平洋最大的港口，其戰(zhàn)略重要性意味著橋梁必須有足夠的通航凈高。允許任何形式的船只通過。在這個(gè)特定位置上，海峽寬1460m。橋梁必須世界成能適應(yīng)特別嚴(yán)酷的環(huán)境條件——風(fēng)速36m/s，風(fēng)浪高6m。冬天海峽冰厚最大達(dá)700mm。Vladisvostok的溫度從冬季-30℃變化至夏季+37℃.
橋梁的施工，在海峽的各側(cè)，以獨(dú)立的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行。其生產(chǎn)場(chǎng)地總面積的500m2。每側(cè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)具有鋼筋焊接車間，施工檢查實(shí)驗(yàn)室，機(jī)械，木工和設(shè)備維修車間，辦公室建筑，生活區(qū)和小賣部。有4個(gè)混凝土拌合廠，使橋梁工地沒側(cè)都能獨(dú)立操作。這樣的布置，在去年一個(gè)重大操作的前夜發(fā)布了暴風(fēng)雨警告時(shí)得到了意外ide收獲，對(duì)俄羅斯島塔的承臺(tái)完成了最后混凝土的澆筑。
島嶼幾乎與本土全部分離，2010年4月12日發(fā)布了暴風(fēng)雨預(yù)警，并保持3天。伴隨著大雪，陣風(fēng)風(fēng)速25m/s，東Bosphorus海峽的浪高5m，所有與本土的連接渡口都受到了干擾，但主要承包商USK Most俄羅斯島的生產(chǎn)設(shè)施具有足夠的能力來(lái)生產(chǎn)所需的混凝土量。
需要30個(gè)小時(shí)以上的時(shí)間來(lái)完成承臺(tái)的最后澆筑——14m長(zhǎng)、6m高的墻體形成主塔兩肢的連接，這個(gè)操作室已經(jīng)過徹底的工程訓(xùn)練。我們準(zhǔn)備對(duì)不利的天氣條件，并擁有足夠的資源，Vladivostok的USK Most子公司的工長(zhǎng)Igor Masiuk解釋說“操作包括使用3臺(tái)混凝土泵，其中一臺(tái)永遠(yuǎn)處在儲(chǔ)備狀態(tài)，我們來(lái)用不需震動(dòng)的自密實(shí)混合料，而振動(dòng)過程需花費(fèi)許多時(shí)間的。”
“然而，自密實(shí)混凝料必須連續(xù)輸送，操作包括，位于俄羅斯島的兩個(gè)工廠，一個(gè)工廠生產(chǎn)混凝土，另一個(gè)工廠做好準(zhǔn)備，如果需要，能在30分鐘以內(nèi)形成生產(chǎn)混凝料。”
工地工程開始于2008年晚些時(shí)候，在俄羅斯政府對(duì)項(xiàng)目放行之后，具有兩個(gè)施工場(chǎng)地建立在本土與俄羅斯島上。首先部份的工作包括為俄羅斯的支架承的鉆孔樁開挖和混凝土澆筑，以及永久性，人工島的施工，在人工島上將修建主塔河背跨四個(gè)墩中的三個(gè)。
回顧2009年51塔的第一根塔肢的基礎(chǔ)的第一根鉆孔樁挖25m深。東Bosphorus海峽樁澆筑混凝土是從船上進(jìn)行——俄羅斯第一次用這個(gè)方法進(jìn)行海峽混凝土澆筑。
“這是第一個(gè)超深水下澆筑井管混凝土，做了許多工作來(lái)安排好。”Vladivostok的USK Most子公司經(jīng)理Aleksey Baranov說。遠(yuǎn)東海洋研究設(shè)備技術(shù)研究院的專家進(jìn)行試孔以確定海床的地質(zhì)，工程師證實(shí)基于遠(yuǎn)東結(jié)果確定鉆深指標(biāo)“。
澆筑海面上樁的高質(zhì)量混凝土約60m3，由渡口來(lái)輸送，m7塔基礎(chǔ)所需的120根鉆孔樁的施工，需挖掘約5800m3的土方，安裝11t鋼筋和澆筑10000m3混凝土。
現(xiàn)在有四個(gè)混凝土廠為工地服務(wù)——兩個(gè)在本土，兩個(gè)在俄羅斯——其能力從80m3/h至160m3/h。
總長(zhǎng)超過5km的大直徑樁，本土上的塔，其樁長(zhǎng)直至77m，那里下巖層在表面下較深。承包商委伸基礎(chǔ)帶來(lái)了一些有利的鉆機(jī)，包括2009年運(yùn)來(lái)工地一臺(tái)Bauer BG36。
機(jī)械操作者Valery Garbuz解釋說：“船上的計(jì)算機(jī)能詳細(xì)監(jiān)測(cè)全鉆孔進(jìn)程，井高，費(fèi)用，扭轉(zhuǎn)，底面孔壓等。機(jī)械是有力的，可靠的和精致的，它正是這生極嚴(yán)峻地質(zhì)條件所需要的。”
專家們相信，橋梁的施工包括在俄羅斯從未經(jīng)歷的嚴(yán)峻地質(zhì)條件下進(jìn)行一些最需要的鉆孔。而且，巖土是極混合的和高度非均質(zhì)的——強(qiáng)度為90mpa的粉砂巖與壓縮的砂巖混合，后者強(qiáng)度可達(dá)180mpa。
為塔的安裝，在東Bosphorus海峽用填巖修筑人造豐島。當(dāng)完成后，它們保護(hù)塔抵杭沖刷，冰和船只碰撞。俄羅斯島塔的承臺(tái)建于水中，采用臨時(shí)鋼沉井，然后填巖，形成保護(hù)船撞。
基礎(chǔ)設(shè)施的空間是及時(shí)限制的——例如，本土塔基礎(chǔ)，所有的工作都在120m*60m的工作場(chǎng)地進(jìn)行。在同一時(shí)間，這個(gè)適度的空間放下6臺(tái)有力的及鉆機(jī)、6臺(tái)提升能力從100t至250t的起重機(jī)，箱的模極和超過40種的專門輔助設(shè)施。
2009年8月，引橋上部機(jī)構(gòu)開始施工，引橋高架橋總長(zhǎng)900m——陸地718m，島上168m，其墩高從9m至30m，墩由現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土而成，每墩兩柱，鉆孔柱由現(xiàn)場(chǎng)澆筑的樁帽集合而成整體，樁長(zhǎng)5m—20米，決于墩柱的巖石深度。
本土引橋高架橋平面彎曲，具有一個(gè)縱坡，升高30m，這些因素使引橋高架橋的施工變復(fù)雜，永久支架之間的跨徑42m，橋面提升構(gòu)件重200t，長(zhǎng)21m。采用半懸臂，裝配體，橋面裝配成21米長(zhǎng)的塊件，安放在跨中的鏈?zhǔn)街紊?，一旦安裝，制作現(xiàn)場(chǎng)，使上部全截面開始發(fā)揮功能。
這些跨重量超過42t的鋼結(jié)構(gòu)，在NPO Mostorlk金屬工廠中制作，在工程開始以前，進(jìn)行了安裝方法的實(shí)驗(yàn)，以保證共實(shí)際使用，定制的橋面模板載軌道上行走，用來(lái)制作鋼筋混凝土車道極，并采用剪刀釘使與鋼梁集成整體。本土引橋高架橋提升12.5m至37m，它們平面上彎曲，具有縱坡，帶有徒彎。
采用約320件專用設(shè)施來(lái)修建橋梁，包括總數(shù)為20臺(tái)的反鉆機(jī)。有280臺(tái)軌道起重機(jī)和塔吊用于施工現(xiàn)場(chǎng)的操作。日立Sumotomo軌道提升起重機(jī)能下降鋼筋，豎向超過30m，降至管中，Ksoll塔吊能上升340m高，用來(lái)修建主塔。
本土的MI墩和俄羅斯島的MZ墩是最笨重的和最復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，它們高35m，用作荷載傳遞墩，承受從斜拉跨加勁果而來(lái)的水平荷載。墩頂部分貫穿大量管道，以放置不用事業(yè)管線和橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的傳感器。
承包商對(duì)橋墩和塔的承各采用了自密實(shí)混凝土，使可能不用搗器，因此節(jié)省了混凝土澆筑時(shí)間。自密實(shí)混合料也顯著提高了混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
塔的底部承受最大的荷載，因此設(shè)計(jì)規(guī)定這部分會(huì)許多鋼筋。帶有抗硫酸波蘭特水泥的自密實(shí)B35混凝土、混合料，放置在塔坡。整個(gè)物件分了節(jié)澆筑，2節(jié)380m3，一節(jié)1095m3，大的節(jié)段不停頓地澆筑4.5天，速度是在每小時(shí)110m3到165m之間。用50輛混凝土運(yùn)送車和4個(gè)混凝土，混合料工廠，工廠在本土，2個(gè)在俄羅斯島?；炷粱旌狭蠌谋就羶蓚€(gè)渡口用船運(yùn)送，用專門設(shè)計(jì)的防治混凝土的參數(shù)。
用德國(guó)Geda公司提供的升降機(jī)進(jìn)行橋墩和塔的施工。升降機(jī)的設(shè)計(jì)承載能力為2t，電梯速度是65m/min，因此到達(dá)320m高的塔頂平臺(tái)只需三分鐘。能評(píng)價(jià)安裝時(shí)的結(jié)構(gòu)狀況，他們也能提供混凝土應(yīng)力狀態(tài)的數(shù)據(jù)。這些應(yīng)變計(jì)使定做的自爬式模極用來(lái)澆筑塔升高4.5m的混凝土，一臺(tái)起重機(jī)用于開始的三段，以后模板用液壓提升機(jī)獨(dú)立地提升。
橫截面的變化，發(fā)生在高程為66m和192m的橫梁處，自爬式模板與現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土結(jié)構(gòu)相比，時(shí)間減小數(shù)為1.5。
A型塔為變截面，由根部13m*7.9m變窄至塔頂?shù)?*7,而壁厚從2m減至700mm，每塔的混凝土量為20520m3。
為加快塔的安裝，較低處的鋼筋混凝土連接用鋼/鋼筋混凝土連接來(lái)代替。這個(gè)設(shè)計(jì)修改允許建設(shè)者放置鋼桁架，而不干涉下一個(gè)塔節(jié)段的混凝土澆筑。
橋梁巨大的塔施工的最大挑戰(zhàn)發(fā)生在去年8月俄羅斯島上，當(dāng)時(shí)，在70m的高度上，承包商開始準(zhǔn)備重600t橫梁的施工，而橋面梁放置在橫梁上。
根據(jù)USK Most Vladivostok分布經(jīng)理Alexey Baranov所說，在塔高達(dá)63.4m時(shí)，第一根橫梁需在節(jié)12次到14次澆筑間安裝為固定600t的結(jié)構(gòu)，需要加倍數(shù)量的鋼筋和安裝錨碇，狄勝達(dá)克鋼筋和高強(qiáng)鋼筋，極端復(fù)雜的鋼筋和這兩次澆筑間每塔柱需修建三個(gè)節(jié)段，顯著增加了所需時(shí)間。較低處橫梁與去年12月修建。
斜拉橋面設(shè)計(jì)成空氣動(dòng)力外形，以消除暴風(fēng)荷載。用一個(gè)縮小比例的橋梁模型作了風(fēng)淚實(shí)驗(yàn)。主跨用了鋼筋加勁量，設(shè)計(jì)成單筋，頂部極為正交異性極，節(jié)省一組。橫梁和橫隔板，鋼和梁總廠1224m，由1039塊件組成，每個(gè)長(zhǎng)12m或者24m，總量23000t，所有塊件都在Nazimov半島和Nakhodka船廠。
來(lái)用不同的方法來(lái)安裝鋼筋發(fā)配梁，臨近主塔的節(jié)段從地面提升，向通航跨滾動(dòng)就位，前面的12個(gè)節(jié)間用駁船運(yùn)來(lái)。從水上提升，然后76m高度，駁船采用俄羅斯全球航運(yùn)衛(wèi)星系統(tǒng)定位。
去年8月，主跨鋼筋梁的第一個(gè)節(jié)段的。裝配在陸地的一個(gè)專門設(shè)備的工地上開始。主跨包括103個(gè)節(jié)段，總重23000t，每節(jié)段28*12m，重量從185t至370t，塔處的塊件需要放大的橋面截面，以抵御由風(fēng)載引起的彎矩和剪力，以及由恒載和活載引起的軸力。
所有的節(jié)間極構(gòu)件在Omsk的鋼廠制作，以后鐵路運(yùn)送至Vladivostok和Nakhodka，在運(yùn)送的時(shí)候，這些較重的構(gòu)件安裝在主要的橋面塊件上。
10月，在Nakhhodka的船廠開發(fā)了第二制造車間以加快安裝進(jìn)程，三個(gè)橋面塊件，每個(gè)重360t，在新的制造安裝廠制造。
首先，芯部件用大的鋼板，在覆蓋的設(shè)備廠安裝，這些鋼板從Kurgan和Ulan-Ude制造廠運(yùn)來(lái)，每個(gè)新部件的重140t，然后移到滑到上，最終制成設(shè)計(jì)尺寸26m*12m。
芯部件的專門的搬運(yùn)車移動(dòng)，該車是高度發(fā)動(dòng)機(jī)靈活的，具有豎直調(diào)整承載平臺(tái)以運(yùn)應(yīng)操作條件。搬運(yùn)車平臺(tái)尺寸21m*7m，最承載能力430t，在Nakhodka組裝的第二個(gè)場(chǎng)地采用滑道。建在碼頭，使鋼結(jié)構(gòu)落在在駁船上?；赖脑O(shè)計(jì)，使在同一時(shí)間能裝配兩個(gè)芯部件。
一旦橋面節(jié)間極完全組裝好，它們同時(shí)在橋梁的沒測(cè)安裝。Nakhodka組裝52個(gè)節(jié)間板，海上運(yùn)輸至Vladivostok安裝 本土塔面以上標(biāo)高76m處，在圣彼得堡和Omsk制造專門的400t能力的起重機(jī)未完成這個(gè)任務(wù)。
中跨節(jié)間板裝配的第二條制作線在Omsk修建，那里也是鋼結(jié)構(gòu)的制造地，然后，構(gòu)件用火車運(yùn)到Vladivostok，在本土工廠裝配成設(shè)計(jì)的尺寸，第一個(gè)構(gòu)件在今年3月，當(dāng)主跨的第一個(gè)節(jié)段提升到標(biāo)高70m，并在本土側(cè)跨安裝就位后，進(jìn)行安裝。
為橋梁施工定做的提升設(shè)備，是一臺(tái)安裝在滑曳導(dǎo)梁上的轉(zhuǎn)臂吊機(jī)，導(dǎo)梁上具有測(cè)風(fēng)計(jì)來(lái)測(cè)量風(fēng)速，提升高度跟制器和提升時(shí)顯示荷載位置的指示針。400t提升機(jī)由操作室控制，安裝過程需要一個(gè)半小時(shí)。
邊跨與通配跨及塔對(duì)稱，連續(xù)跨由現(xiàn)場(chǎng)澆筑預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土組成，混凝土總量2100m3,除鋼筋外，還安裝了預(yù)應(yīng)力管道。
在管內(nèi)安裝了預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼筋，在混凝土達(dá)所需的強(qiáng)度后，張拉至300t到370t，然后再管得空隙中填以專門的泥沙漿。斜拉橋的這些跨的施工已進(jìn)行了幾個(gè)月，即將在2011年底完成。
中跨設(shè)計(jì)采用因壓實(shí)，而具有高密度的改進(jìn)拉索體系，這將減小鳳荷載30%，這是由于拉索的微小外形，滑出的效應(yīng)特減小塔，加勁梁和基礎(chǔ)的材料用量40%。斜拉鎖錨塊平行于鋼筋安裝。錨塊的低合金鋼管帶有錨基。其直徑377mm，長(zhǎng)3.2m，重約1t。
拉索由13到79平行鋼絞線組成，每鋼絞線直徑16mm，包含7根鋼絲，最短的拉索長(zhǎng)136m，最長(zhǎng)580米，為世界上最長(zhǎng)者。拉索用高壓聚乙烯覆蓋，用來(lái)抵抗暴漏于紫外線和抵御Vladivostok的特殊環(huán)境因素，包括溫度變化在-40度到+60度。
拉索外殼具有螺旋凹紋有利于水的排除，提高拉索暴漏在風(fēng)雨綜合條件下的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性。
由Feyssinet提供的半作用活塞式阻尼系統(tǒng)，保證對(duì)數(shù)衰減6%，特安裝在拉索上，以防止最長(zhǎng)索的過大振動(dòng)。
對(duì)數(shù)衰減是基于這樣的假定：在地面以上10m處風(fēng)速15m/s時(shí)，拉索的振幅不超過自由索長(zhǎng)的±1/500。對(duì)數(shù)衰減6%是相當(dāng)于懸索橋面平面內(nèi)所需的值。在應(yīng)用中，阻尼器保證在垂直平面中至少達(dá)到上述值得70%，此外，在拉索外殼的螺旋凹線保證了拉索暴漏在風(fēng)雨綜合條件下的空氣動(dòng)力穩(wěn)定性。
（Leonid Gornik譯自俄文）
（評(píng)自“Eastern promise”刊于BD&e 2011c2，樓莊鴻譯）
