2020年底以來，由二航局、一公局集團承建的甌江北口大橋南錨碇、北引橋、貓道鋪設完成施工，主纜索股架設相繼展開，為大橋2021年底建成通車打下了基礎。
甌江北口大橋是世界首座三塔四跨雙層鋼桁梁懸索橋，大橋由三座主塔提供支點，從提供拉力的南北錨碇連接兩座引橋雙向延伸，宛如甌江口振翅的雙翼。其中，由二航局承建的南錨碇沉井是世界首例在強潮河口深厚淤泥地質(zhì)中建造的大型陸域沉井，其平面尺寸為4410平方米，相當于10個籃球場大小，高度相當于23層樓高；由一公局集團承建的北引橋全長3.22公里，包含單層現(xiàn)澆箱梁、雙層現(xiàn)澆箱梁、單層鋼混組合梁、雙層鋼混組合梁、框架橋五種類型，施工難度大，技術要求高，其鋼梁段的施工尤為復雜，國內(nèi)罕見。
甌江北口大橋被列為交通運輸部首批“綠色公路”、浙江省交通運輸廳“品質(zhì)工程”和“鋼結構推廣應用”重點示范工程，同時也是國內(nèi)首次在項目全生命周期應用BIM技術建設的橋梁工程。
淤泥層中壓“秤砣”
“懸索橋是目前建設大跨徑橋梁的方式之一，而錨碇則是為橋梁提供荷載拉力不可缺少的結構，就像一個杠桿，通過索塔的支點，拉起整個橋面的荷載?！倍骄殖薪ǖ拇髽蛉龢思夹g負責人夏崟濠介紹說。同樣是重力式錨碇，但南錨碇和北錨碇施工難點卻完全不同。北錨碇基礎為山體開挖，而南錨碇基礎為沉井基礎。
沉井基礎的錨碇在橋梁施工中并不鮮見，以往沉井施工大多在沙土中進行，而北口大橋所處甌江入海口地質(zhì)卻是深厚淤泥層。淤泥中建造沉井，就像把巨型秤砣沉放在松軟的稀泥中一樣，要在地質(zhì)穩(wěn)定性差，承載力極小的淤泥中建造沉井，沒有先例可循。下沉速度、下沉姿態(tài)、精確性控制……一項項挑戰(zhàn)擺在建設者面前。
2018年3月6日，沉井首節(jié)開始下沉。由于地質(zhì)承載力差，沉井在下沉的過程中極易傾斜。經(jīng)過研究，項目部決定給這些淤泥加些“硬料”——采用36米的砂樁加固地表，增大地質(zhì)承載力，保證沉井下沉姿態(tài)的穩(wěn)定。此外，項目部還利用BIM技術，在井體安裝了300余個監(jiān)控元器件，實時監(jiān)控沉井姿態(tài)及應力情況。經(jīng)多次調(diào)整，2018年5月15日，南錨碇沉井在淤泥里站穩(wěn)腳跟，下沉到地面以下19米的指定位置，并創(chuàng)下超大型沉井在整個支撐體系轉換階段零裂縫的奇跡。
沉井的第一次成功下沉讓建設者們備受鼓舞，他們立即準備第二次下沉。
然而，施工開始后不久就出現(xiàn)意想不到的情況。“在施工前期，我們利用BIM技術對施工方案進行模擬，并對沉井姿態(tài)、結構應力等指標進行實時監(jiān)控，但沉井就是不下去?！毕膷曞┗貞浾f。
技術團隊經(jīng)過對淤泥層研究發(fā)現(xiàn)，原來第二次下沉遇到的黏土淤泥層粘性較大，附著性較強，導致沉井無法下沉，絞吸機根本無法有效吸泥?！耙胱尦辆€(wěn)步向下挺進，首先必須解決取土設備的問題?！?夏崟濠說。他帶領技術人員走訪河南、湖南、湖北等多地廠商，考察了各種設備，都不能達到要求?！凹热滑F(xiàn)有設備無法解決問題，那么就只能自己干！”于是，項目部成立設備研發(fā)小組，踏上創(chuàng)新之路。
研發(fā)小組從四旋翼無人機造型中找到了靈感：“無人機螺旋槳倒立過來，就可以切削泥土了。”夏崟濠帶領技術人員設計研發(fā)出“倒立的無人機”，將其命名為“水下快速吸泥取土裝置”。此裝置由四個電機帶動四個絞吸頭，與無人機四旋翼朝上的方向相反，它是向下絞吸。經(jīng)過在相同土質(zhì)中不斷測試和改進，項目部自主研發(fā)的20臺“水下快速取土裝置”終于進入實際應用，有效解決了取土難問題。2018年10月25日，大橋南錨碇沉井第二次下沉到地下9.58米處，成功達到設計標高。
2019年2月，隨著第三次下沉推進，沉井井孔水位越來越深。但因其電機密封性不能承受深水水壓，經(jīng)常燒壞電機，項目部不得不另外尋找更給力的設備。
經(jīng)多次討論，技術團隊提出一個大膽想法，把專用于樁基施工的大型鉆機用于取土下沉。為此項目部緊急投入了22臺鉆機，配合移動臺車進行第三次深水取土。鉆頭開鉆面積較大，按理說取土工效應該顯著，但實際情況卻不樂觀，30米下的淤泥層，就像面團一樣，開鉆面積雖大，但只是讓黏土在原地打轉，并不能將黏土攪碎，不攪碎就不能吸泥，也無法給沉井“騰出”位置。
“它像面團，我們就要造一個能將它攪碎的‘和面機’?！表椖繄F隊開展多次技術攻關，在鉆頭上設計加裝了一個“刨絲”鉆齒。投入使用后，“刨絲”鉆齒就像削土豆絲一樣將“面團”淤泥攪碎，吸泥管道源源不斷地吐出泥漿，沉井開始穩(wěn)步下沉。
沖破深厚淤泥層一系列困擾后，2020年3月5日，沉井下沉全部到位。3月6日至4月12日，隨著54臺各類大型設備的同時運轉，大橋順利完成南錨碇沉井約15萬立方米封底及填倉混凝土澆筑的“大會戰(zhàn)”。至此，南錨碇沉井如磐石一般深嵌在甌江南岸的深厚淤泥層中，它將承載著懸索橋主纜的千鈞拉力，挽住大橋生命線。其施工實踐更使深厚淤泥層中建造超大型陸域沉井的世界性難題得到解決，為特大型橋梁沉井施工提供了成熟案例。
“變形金剛”高空行走
“一切準備就緒，可以開始頂推?！彪S著一聲令下，2020年8月23日，一公局集團溫州甌江北口大橋北引橋最后一節(jié)鋼梁穩(wěn)穩(wěn)落架，北口大橋品質(zhì)工程建設中技術難度最大的工序之一——鋼梁頂推全部完成。
站在大橋北引橋主線上，放眼望去，沿路已架設的鋼梁猶如一條“巨龍”，在夕陽的映襯下蔚為壯觀，回憶起鋼梁頂推建設過程，一公局集團承建的大橋二標項目經(jīng)理王博文感慨萬千：“這就像在豆腐上完成大挪移，實在是太不容易了?！?/p>
施工區(qū)域原來是一片50米至80米的深厚淤泥地，地質(zhì)軟弱，采用常規(guī)滿堂支架施工，將投入大量的周轉材料，對履帶吊的動力要求也很高，要花費巨大的成本。經(jīng)過大量的調(diào)研和方案比選，項目部決定采用鋼梁頂推工藝，讓萬噸鋼梁在高空中自己“挪移”。然而，在“豆腐地質(zhì)”上完成1.9萬噸的單、雙層鋼梁頂推，絕非易事。
“北引橋長3.22公里，鋼梁頂推施工長達1.01公里，510節(jié)節(jié)段鋼梁含單層、雙層結構，頂推梁段設計有縱橫坡、曲線段、變截面段和變縱坡段等多種樣式，最大頂推長度達560米，這在國內(nèi)鋼梁頂推施工中極為罕見，而首先要解決的難題鋼梁雙層段的頂推施工?！?王博文介紹道。
鋼梁合并段的上層設計在墩頂位置的隱形橫梁為左右幅連體設計，如果采用先左后右逐幅頂推方法，需要在兩幅鋼梁安裝完成后，吊車在40米的高空跨過16米寬的鋼梁進行連接，難度太大，還十分耗時，勢必影響整體工期。“我們可以嘗試雙幅連體同步頂推，這樣就避免了二次連接?！表椖靠偣ね鯑|偉大膽提出了新的方案設想。
而雙幅連體同步頂推依舊不是件易事，如果頂推的左右幅鋼梁不同步，極易導致彎折。為此項目部一方面嚴控步履千斤頂?shù)牟僮魍叫?，特別是頂推過程中橫橋向的高差，避免鋼梁局部受力集中，產(chǎn)生扭曲；另一方面運用信息化手段監(jiān)控和預警，遠程監(jiān)測梁體內(nèi)力和變形變化，確保施工安全和精度。幾經(jīng)嘗試，雙幅連體成功同步頂推，在簡化施工過程的同時，節(jié)省近3個月的工期。
一波未平一波又起，曲線段施工讓項目技術人員絞盡了腦汁。北引橋曲線段鋼梁截面寬度由7米增至14米，頂推過程中，鋼梁底板每一個支撐點位置的步履千斤頂要根據(jù)寬度變化不斷橫向移動，并始終保持在鋼梁腹板的正下方，這在國內(nèi)無先例可尋，現(xiàn)有的設備和條件也無法滿足施工要求。
于是，項目技術創(chuàng)新工作小組在施工設備改良上動起了腦筋?！凹热磺Ы镯敱旧聿荒芤苿樱覀兘o他穿上‘鎧甲’，讓‘鎧甲’頂著鋼梁移動?！?王東偉說。經(jīng)過試驗，技術創(chuàng)新工作小組在原來的千斤頂上增設了一個鋼框架，通過自主設計制作的一個小型連接裝置與定型設備進行連接，相互作用，讓這套設備的“鎧甲”自己動起來，形成了一種變截面橋梁頂推自橫移步履千斤頂系統(tǒng)。這個智能裝置系統(tǒng)，通過設備儀器智能、遠程操控，不僅避免了人員高空作業(yè)風險，還大大提高了鋼梁架設精度，加快了施工進度，讓近萬噸形狀各異的鋼梁如同“變形金剛”，在40米的高空如履平地。這套方案創(chuàng)新和實踐對國內(nèi)具有曲線變寬等復雜樣式的超長距離頂推施工提供了寶貴的借鑒經(jīng)驗。
