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近日，世界最大跨徑公路三塔斜拉橋——黃茅海大橋拉開架梁序幕。

大橋是連接廣東珠海和江門的超級(jí)工程——黃茅海跨海通道的重要組成部分。這一通道是2019年《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》發(fā)布后，開工建設(shè)的首個(gè)規(guī)劃項(xiàng)目，承載著把粵西拉進(jìn)大灣區(qū)、實(shí)現(xiàn)躍升發(fā)展的希望。

　　海天之間，已封頂?shù)?座跨海大橋承力塔巍然矗立。因造型酷似著名地標(biāo)性建筑廣州塔，它們被喻為海上“小蠻腰”。

　　“‘小蠻腰’是項(xiàng)目建設(shè)的關(guān)鍵重難點(diǎn)，它的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和建造，讓700米大跨徑全漂浮橋的設(shè)想成為可能！”黃茅海跨海通道管理中心主任潘放告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

　　異形設(shè)計(jì)：兼顧抗風(fēng)和通航

　　接到黃茅海跨海通道建設(shè)任務(wù)后，潘放率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)到這里進(jìn)行實(shí)地勘測。

　　作為歷經(jīng)深中通道等超級(jí)工程錘煉的精兵悍將，站在黃茅海岸邊，潘放和同事們?nèi)杂X得困難重重。

　　臺(tái)風(fēng)強(qiáng)浪、高鹽腐蝕、船舶撞擊，多種風(fēng)險(xiǎn)因素疊加。

　　黃茅海地處珠江西部入海口，歷史最大風(fēng)力17級(jí)，同時(shí)也是繁忙的航運(yùn)通道。要兼顧航道通行500米標(biāo)準(zhǔn)和抗風(fēng)條件，建造跨徑700米左右的全漂浮斜拉橋是唯一選擇。

　　全漂浮斜拉橋，就是完全依靠塔柱與斜拉索的拉力，使橋處于全懸浮狀態(tài)。“臺(tái)風(fēng)來了，大橋可隨風(fēng)‘蕩秋千’，不被吹垮。”黃茅海跨海通道管理中心總工程師朱超說。

　　大橋的塔柱如何設(shè)計(jì)，至關(guān)重要。

　　既要少占航道，又能抗臺(tái)風(fēng)，同時(shí)還能表達(dá)橋梁個(gè)性、塑造地標(biāo)景觀——綜合考慮多種需求，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新采用了圓截面漸變收腰的“小蠻腰”造型。

　　一般的懸索斜拉橋塔柱多選用“H”形或“A”形，穩(wěn)固性強(qiáng)，但在海中“生根”時(shí)占用面積大，會(huì)擠占航道。“小蠻腰”的獨(dú)柱設(shè)計(jì)，則能最大限度減少對(duì)巨輪通航的影響。

　　同時(shí)，相比上下一致的圓柱塔和四方塔，“小蠻腰”的異形結(jié)構(gòu)更加抗風(fēng)。變化的結(jié)構(gòu)增加了對(duì)風(fēng)力的擾動(dòng)，可使臺(tái)風(fēng)襲擊的影響減弱。

　　從極簡美學(xué)角度，“小蠻腰”簡潔明快，又極具嶺南特色和東方美感。

　　有人擔(dān)心，“小蠻腰”獨(dú)柱塔造型太復(fù)雜，施工無先例。而潘放和朱超卻認(rèn)為，大橋建造技術(shù)就是要更進(jìn)一步。“經(jīng)廣泛調(diào)研和探討，‘小蠻腰’獨(dú)柱塔建造雖難，但技術(shù)可行。”朱超說。

　　數(shù)控雕刻：保證異形截面拼接精度

　　面對(duì)“小蠻腰”獨(dú)柱塔造型，中鐵大橋局黃茅海跨海通道項(xiàng)目總工程師賈維君深感建造任務(wù)艱巨。

　　“圓截面直徑從20米，漸變至收腰處9米，接近塔頂時(shí)又逐漸變大。”賈維君說，“這種異形漸變獨(dú)柱塔，造型打破常規(guī)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出施工單位的經(jīng)驗(yàn)范疇。”

　　“‘小蠻腰’高約260米，上下沒一個(gè)截面相同。按已有異形獨(dú)柱塔施工方法，每個(gè)截面都需一個(gè)鋼模板，260米就需要260個(gè)，成本太高。”中鐵大橋局黃茅海跨海通道項(xiàng)目經(jīng)理劉宏達(dá)說。

　　為建造“小蠻腰”塔身，黃茅海跨海通道項(xiàng)目組建了“曲面塔柱造型”技術(shù)突擊隊(duì)開展攻關(guān)。

　　本著經(jīng)濟(jì)實(shí)用的目的，技術(shù)突擊隊(duì)選擇了傳統(tǒng)的木模板。他們將整座主塔分為43節(jié)，分別制作外模。每節(jié)外模由24片弧形板片組成，弧形板片再由多塊造型板拼接而成，以實(shí)現(xiàn)主塔截面空間曲面線形變化。

　　“不同規(guī)格的造型板，每個(gè)截面間的拼接精度，哪怕有1毫米超出范圍，整座塔都將報(bào)廢。”劉宏達(dá)介紹。

　　失之毫厘，謬以千里。為解決拼接精度，木家具制造用的數(shù)控雕刻機(jī)床進(jìn)入技術(shù)人員的視野。

　　“我們將事先畫好的圖形轉(zhuǎn)化成坐標(biāo)數(shù)據(jù)，導(dǎo)入到數(shù)控機(jī)床中，保證大小不同、弧度各異的每一片造型板精度達(dá)標(biāo)。”賈維君說。

　　經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，機(jī)床自動(dòng)制作出的數(shù)控造型板，將誤差控制在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。

　　智能建造：防止混凝土失溫開裂

　　走進(jìn)黃茅海項(xiàng)目施工現(xiàn)場，5座“小蠻腰”亭亭玉立，采用的清水混凝土，展現(xiàn)出精致的紋理和綿密的質(zhì)感。

　　有施工經(jīng)驗(yàn)的人知道，混凝土失溫開裂，是一個(gè)很難解決的問題。剛澆筑的混凝土，為流動(dòng)態(tài)；凝結(jié)過程中產(chǎn)生大量水化熱，使體積自由膨脹；到最高溫時(shí)基本固結(jié)，隨后開始降溫并收縮，就會(huì)導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

　　“‘小蠻腰’在海洋高腐蝕環(huán)境下，需要加大混凝土用量，增厚保護(hù)層，這又大大增加了主塔開裂的風(fēng)險(xiǎn)。”賈維君告訴記者，為解決這一難題，建設(shè)者們利用智能技術(shù)，自主研發(fā)了智能化溫度控制系統(tǒng)。

　　“簡單來說，我們實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測混凝土溫度場，用數(shù)據(jù)分析自動(dòng)控制溫度，精準(zhǔn)優(yōu)化冷卻水流量，有效減少混凝土裂縫產(chǎn)生。”賈維君說。

　　同時(shí)，黃茅海跨海通道項(xiàng)目還使用建筑信息模型，建立起智慧云平臺(tái)施工監(jiān)控系統(tǒng)。“基于實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行展示、預(yù)警、施工控制，對(duì)包括‘小蠻腰’在內(nèi)的大橋施工全過程，及施工裝備進(jìn)行監(jiān)控。”朱超介紹。

　　黃茅海跨海通道計(jì)劃于2024年底建成通車，設(shè)計(jì)時(shí)速100公里，雙向六車道。建成后，它將是繼港珠澳大橋、深中通道后，粵港澳大灣區(qū)第三條重要跨海通道。屆時(shí)，大灣區(qū)主要城市間將實(shí)現(xiàn)1小時(shí)通達(dá)。

　　“黨的二十大報(bào)告專門提出，推進(jìn)粵港澳大灣區(qū)建設(shè)。”望著緊張施工的大橋現(xiàn)場，潘放信心滿懷地說，“我們將繼續(xù)以實(shí)干刷新‘黃茅海速度’，奮力書寫大灣區(qū)建設(shè)新篇章！”（記者 矯陽）