世界最大跨度斜拉桥这样建成
中铁大桥局供图
中铁大桥局供图
江苏省交通工程建设局供图
近日，世界最大跨度斜拉桥——常泰长江大桥正在进行交工前的各项检测工作，预计8月基本建成。“届时，江苏常州与泰州之间通行时间将从1小时20分钟缩短至20分钟左右，进一步推动跨江城市群协调发展。”江苏省交通工程建设局常泰长江大桥建设指挥部现场指挥长李镇说。
自2019年10月开工建设以来，大桥参建单位不断创新、攻坚克难。从江底沉井的智能取土到云端桥塔的钢筋“搭积木”，再到一气呵成的精细化桥面铺装，建设者们以一项项自主创新不断攻克世界级难题。
智能取土机器人让大桥“站稳脚跟”
有多大的主跨，就得有多牢固的桥墩。
1208米的主跨，使得传统的钻孔桩施工技术无法满足承载力的需求，承建大桥南主塔的中铁大桥局便采用了沉井的施工方式。中铁大桥局常泰长江大桥项目工程部部长李杰介绍：“沉井是大桥塔墩的水下基础，大桥6号墩的钢沉井设计独特，采用新型的减自重与减冲刷的‘上小下大’阶式结构，其沉井钢结构与混凝土的总重量超过22万吨。”
将这样一个庞然大物放到江底并不容易。6号墩沉井技术负责人方林介绍，施工时，沉井最大入土深度达48米，需穿越三层粉质黏土层，“如果采取传统空气吸泥机进行作业，取土不仅费时费力，还存在取土盲区。”
取土难题如何解决？项目组研发了一套智能取土机器人。方林坐在项目部的指挥室里，向记者展示机器人的操作。只见他实时调整机器人位置，并通过机器人搭载的水下视频监控、前视声呐和避碰声呐传感器对施工环境进行监测。随着钻头旋转，水底下的土块立刻被击碎，并通过管道排到沉井以外。同时，机器人工作臂可以进行360度的旋转、伸缩，解决了取土盲区的难题。
李杰介绍：“原来进行1个作业面作业需要6个人操作，每个小时只能绞吸黏土40立方米左右。有了这款智能取土机器人，只需要一个人操作，取土效率达到每小时200立方米，让主塔沉井的取土下沉就位作业提前两个月完成。”
装配化施工让主塔每天“长高”1.2米
传统桥塔钢筋施工一般需要工人身处高空，将钢筋逐根绑扎，但是常泰长江大桥中塔柱为四塔肢空间钻石型结构，空间倾斜角度达到8度，传统工艺的高空作业安全保障、施工效率和精度控制已经不适应施工需求。
常泰长江大桥参建单位——中交二航局的工程师们结合以往施工经验，创新工艺方案，沿着“钢筋片体—块体—部品”的实施路径研制出新型钢筋片体柔性制造生产线，用于钢筋片体和钢筋块体生产。
中交二航局常泰长江大桥项目部常务副经理王辉介绍：“新型生产线集成了无人自适应布料、机器视觉寻点焊接、倾角同步调整、机器人空间寻点焊接等流程，实现了钢筋片体自动化生产和块体机械化成型，成型的片体精度能达到毫米级，片体和块体的生产效率均可以达到每小时8个，首次实现了大倾角变截面钢筋块体机械化制造。”
钢筋块体被运到施工现场后，在拼装胎架上被初步固定，同步顶推系统随即进行块体穿插，精调倾斜角度，安装块体交会区主筋，完成钢筋部品节段组拼。
“单个节段的重量近60吨，我们采用万吨米级塔吊把它整体吊装上塔，使用锥套锁紧钢筋接头，再进行部品节段间连接，索塔钢筋就可以像积木一样组装拼接。”中交二航局常泰长江大桥项目部副经理汤叶帅说，“使用这种施工方法，保持了主塔每天1.2米的‘长高’速度，还减少了60%以上的高空作业人员，施工效率和安全性都更有保障。”
精细化控制让桥面铺装一气呵成
“超大跨径、非对称荷载、双层桥面公铁同层等因素让大桥的沥青摊铺工作面临新的挑战。”南通路桥工程有限公司常泰长江大桥项目经理王善来介绍，为使桥面铺装工作顺利进行，团队针对不同的行车区域，分别采用了8种铺装结构和铺装体系。
此次沥青摊铺工作中，全面采用了高温拌合型环氧树脂等国产材料，不仅打破了钢桥面铺装用环氧树脂长期依赖进口的困境，更标志着国产材料在千米级超大跨径桥梁钢桥面铺装领域取得了重要突破。
“铺装的时候需要一气呵成。”南通路桥工程有限公司常泰长江大桥项目首席质量官韩金刚告诉记者，施工前，团队用装有导航系统的运输车反复测试最优运输路线，最远的点位需要在40分钟内到达，才能保证环氧沥青混合料从拌合到摊铺在2.5小时的规定时间内完成。
韩金刚介绍，团队运用数字孪生平台对铺装作业实施全天候精细化管控，实现钢桥面环氧富锌漆自动喷涂、环氧树脂黏结剂自动涂刷、环氧树脂结合料自动称量投放，提高了铺装的工作效率和质量。
据了解，常泰长江大桥上下层钢桥面铺装沥青总面积超25万平方米，相当于30多个标准足球场的面积，在施工人员的努力下，仅用24个有效工作日就完成了钢桥面主体铺装。
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