也正是120年的设计使用寿命、超42万吨钢结构制造需3年内完成、“四化”设计理念等要求,让原本相对常规的钢结构制造,变得不同以往。这一“龙之骨骼”的诞生之路,是港珠澳大桥管理局局长朱永灵所说的“世界级的工程需要世界级的付出”的缩影之一。
3年造42万吨钢箱梁
作为国内首个大规模使用钢箱梁的外海桥梁工程,港珠澳大桥在桥梁上部结构的用钢量超过42万吨(小部分为钢塔),可用来修建近60座埃菲尔铁塔;港珠澳大桥也是全世界最长的钢箱梁制造段,加上组合梁桥段共29.6公里。负责钢箱梁采购与制造的CB01、CB02标以及负责组合梁的CB05标只有36个月的工期。
“美国奥克兰桥4万吨钢箱梁做了4年,而我们的标段要制造16万吨,却得在3年内完成”,武船重工CB02标项目经理黄新明告诉记者。负责CB01标的中铁山桥集团担上的任务更不轻松,同样的工期得完成18万吨。负责CB05标钢结构制造的上海振华和中铁宝桥则需完成8万吨。项目部总工程师胡广瑞表示,以前3年做两三万吨不难,现在要解决的新课题是:时间十分有限,但质量及其稳定性更要有保证。
高寿命、短工期两大要求,意味着技术上要更精尖,节奏上要更紧凑。港珠澳大桥项目的“四化”建设理念,即大型化、标准化、工厂化、装配化,其实也是在向钢结构生产继续“开条件”:要有标准化的工厂制造,运输和吊装也都要装配化、大型化。
板单元生产靠机器人
围绕这一系列高标准要求,几家中标企业都投入了新厂房、新设备和新技术。中铁山桥集团在山海关山桥产业园和中山基地建了85万平方米的施工场地,武船重工在武汉总部和中山拼装基地共投入55万平方米的施工场地。2012年,一场关于钢箱梁制造的“战役”开始打响。
首先,从原材料进场到板单元成品产出,这一“骨头”制造的过程是靠机器人完成的。中铁山桥集团将日本先进的电弧跟踪技术引进到山海关山桥产业园,研制了反变形船位焊接机器人,取代了此前“半自动焊接跟踪小车+人工控制焊接位置”的操作模式,确保了板单元质量的稳定和制造的高效。
运梁车轮多达968个
其次,从“骨头”到“小骨骼”的拼接工作,是在三个中山基地“秒速”拼装的。在拼装厂,钢箱梁长线拼装技术替代单段短线拼装法被应用进来——将胎架高度按设计和监控线形布置,使梁段制作、匹配和预拼装一次完成,节省了梁段转运、预拼装的时间,有效缩短梁段制作周期。
拼装后要运输和吊装这些普遍超2000吨的“巨无霸”,鲜有可以借鉴的经验。按胡广瑞的说法,“每走一步都是新的”。这着实让中铁山桥和武船重工项目部的成员费了一番心思。
羊城晚报记者分别在中铁山桥集团和武船重工集团的中山基地看到,有968个轮子、重达3000吨的运梁平车将拼装完毕的大节段运出厂房,一日或数日后,这些庞然大物被送至重载驳船运走。采用的这种滚装方式,在方案实施之前,曾进行了航道测量、潮汐水位监测、船舶装载通航试验等。
据胡广瑞透露,“中铁山桥拼接第一个钢箱梁大节段用了一个多月,往外运用了八个多小时。不过到了后来,大节段的拼接就只需12天,吊装上船1个小时就足够”。
钢结构拼装基本完成
钢结构中最具代表性的钢箱梁节段在抵达港珠澳大桥附近海域后,需等待风力和海浪符合吊装要求时,由大型浮吊船将其吊至桥墩上。现场节段之间的焊接工作,则会在每个节段吊装到位后进行。
至此已不难看出,港珠澳大桥钢箱梁的大多数工作是在车间完成的。为什么不能到海上作业呢?
黄新明表示,钢箱梁90%的工作量都移到了车间,除了因为海上作业会比较迟缓外,还有海上施工进度不稳定,受气候影响大、质量难以保障等因素。
截至目前,采取组合梁的九洲航道桥桥段,不仅组合梁的制造和安装工作全部完毕,主体工程也已完工;青州航道桥桥段,钢箱梁大节段已全部安装完毕,只剩部分小节段陆续运往港珠澳大桥海面;江海直达船航道桥桥段也只剩部分将小节段拼接成大节段的工作。
港珠澳大桥主桥已横空出世,逐步在海上展现出它引以为傲的身躯。