常泰大桥书写“四个首创”“六个之最”

  “近些年来，中国在多个领域创造了大量的世界之最。这一个个的‘世界首次’‘世界第一’深刻地改变了中国，也令世界惊叹。”近日，央视《焦点访谈》栏目在推出的“登攀”系列节目开栏语中如是说，并首推在建的常泰长江大桥，报道了大桥在建设过程中上演的突破和创新的故事。

    与传统桥梁不同，常泰长江大桥是长江上首座集高速公路、城际铁路、一级公路“三位一体”的过江通道，位于泰州大桥与江阴大桥之间，全长10.03公里，跨江连接常州与泰州两市，于2019年开工建设，计划于2025年建成通车。

    作为在建世界最大跨度公铁两用斜拉桥，常泰长江大桥结构新颖，规模较大，可归纳为“四个首创，六个世界之最”。“四个首创”包括新型塔梁约束体系、空间钻石型桥塔、台阶型沉井基础以及组合索塔锚固结构，“六个之最”为最大规模多功能荷载非对称布置桥梁、最大跨度斜拉桥、最大连续长度钢桁梁、最大尺度炭纤维复合材料拉索、最大跨度公铁两用钢桁拱桥、最高强度桥用平行钢丝斜拉索。

    在实际建设施工中，是如何实现这些“首创”和“之最”的呢？

    11月30日，站在泰兴市虹桥镇的长江岸边，放眼望去，悠悠江水之中，江心高耸的钻石型主塔直指蓝天，两侧蛟龙般的钢桁拱桥横卧江面，蔚为壮观。来到常泰长江大桥5号墩施工现场，双主桁桥面吊机正“左右开弓”，仿佛桥塔两侧安上的蓝色“双翼”，同时吊起一对总重3092吨的钢桁梁，同步提升至江面上60米的高度，与之前已安装梁段完成连接。

    “这是大桥北侧悬拼的第5对钢桁梁。”中交二航局常泰长江大桥项目部常务副经理王辉说。该桥面吊机由项目团队研制，集成了可视化吊装系统、智能调位及快速定位系统、自动倒换轨道及行走控制系统、辅助挂索等功能，最大起重量为2000吨，最大起升高度80米，吊幅13米至23米，相当于能一次性将1400辆小汽车的重量吊至25层楼的高度，为国内同类型产品中起重量最大。

    10月5日，大桥两座主塔全部实现封顶。主塔高350米，为目前世界最高斜拉桥桥塔，是整个桥梁的核心工程。

    “如果把大桥比作人的身体，那么，这两座主塔便是人的两条腿，而主塔下面、在水里的沉井，就是两条腿能否有力的关键，这是当时世界最大水中沉井基础，钢沉井用钢量达到1.8万吨。”王辉介绍。为打好主塔水下基础，建设者们首创采用台阶型减冲刷、减自重沉井，在降低沉井重量的同时，2021年3月9日，大桥5号墩钢沉井率先完成封底施工。项目部耗时一年，让沉井在江中实现了“两次接高、三次井壁混凝土浇筑、四次取土下沉、五次封底混凝土浇筑”。沉井入土下沉总深度为50.5米，取土方量约24.4万立方米，封底混凝土4.2万立方米，施工难度大。为此，中交二航局研发了适用于粉质黏土层的电动双头铰刀、气水混合冲射破土设备、水下机械臂取土机器人等专用装备，大幅提高了施工效率。在下沉过程中，共投入38台套智能装备，实现平均每天下沉45厘米，创造了粉质黏土层大型沉井下沉最快纪录。

    此外，大桥主塔中、下塔柱首创采用了空间钻石型混凝土索塔，有效提高结构刚度，降低单个塔柱结构尺寸，避免大体积混凝土开裂问题，实现了景观与结构的统一。上塔柱首创采用了“钢箱-核心混凝土”组合主塔锚固结构，通过充分利用钢与混凝土两种不同材料的力学性能差异，来实现索塔锚固体系整体和局部受力的协调统一，从而有效提高使用效率。

    据介绍，为实现超高钢-混组合索塔高品质施工，项目团队还创新采用钢筋部品装配化施工技术，将塔上钢筋施工转入地面工厂进行流水线同步作业，钢筋部品节段整体吊装上塔，采用挤压锥套快速连接，大幅减少塔上钢筋作业时间、提高塔柱施工效率。相对于传统索塔施工工艺，节省工期70%，高空作业人员减少60%。

    世界级大桥的“智能建造”也无处不在。项目团队创新研发施工数字孪生系统，让它成为施工的中枢神经，将各式各样的信息系统与智能设备整合。

    “如果说二维地图是‘看照片’，数字孪生系统就是‘看真人’。”王辉说，建筑信息模型平台不仅精度更高，而且功能更强大，在图纸上，建筑只是一条条线，借助数字孪生技术，则能够360度观察、模拟施工的天气风速，甚至能“透视”其内部结构。

    数字孪生系统，不仅方便了解施工现状，而且能进行仿真推演，优化施工方案。在天星洲专用航道桥施工过程中，利用数字孪生技术，搭建云端无线采集系统，全方位实时获取桥梁施工相关数据。让数据“在电脑上多跑路”，对施工控制数据进行实时分析、实时预警，确保结构施工过程始终处于可控状态；以不同颜色区分当前杆件安装状态，实现工序级别的形象进度展示及基于工序的质量验收；平台内对施工工序进行模拟，保障现场构件保供安排，确保施工质量、物资调度、进度安排合理可控……

    据了解，大桥主航道桥预计2024年5月实现合龙。另外，主航道桥两侧的天星洲专用航道桥和录安洲专用航道桥均采用主跨388米钢桁梁拱桥，均刷新了同类桥梁世界纪录。其中，天星洲专用航道桥计划于今年12月实现跨中合龙。