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南沙大橋:粵港澳大灣區的新“動脈”

葉青 劉豔 發布時間:2019-04-03 10:16:00來源: 科技日報

  4月2日清晨,從(cong) 事物流行業(ye) 的彭先生早早來到橋下守候,得知南沙大橋今早開通,他有點迫不及待了。家住東(dong) 莞,工作在中山,每天在虎門大橋動輒半小時的擁堵,讓他苦不堪言。這次他預估隻要十幾分鍾就能過橋。

  南沙大橋全長12.89公裏,雙向8車道,起於(yu) 廣州市南沙區東(dong) 湧鎮,終點與(yu) 東(dong) 莞市沙田鎮相接,跨越珠江大沙水道、海鷗島、坭洲水道後,穿越虎門港。

  像彭先生一樣,搓著手等大橋開通的大有人在。據測算,南沙大橋通車後由廣州南部至東(dong) 莞車程可縮短10公裏。這無疑為(wei) 粵港澳大灣區打通了一條“新動脈”,極大緩解珠江口東(dong) 西兩(liang) 岸的交通,沙田數萬(wan) 名通過廣州南站北上的居民,乃至東(dong) 莞沿海片、中心城區等周邊數十萬(wan) 人都將受惠。

  值得一提的是,在南沙大橋輻射範圍內(nei) ,還有廣州大學城、深圳雲(yun) 計算中心、東(dong) 莞散裂中子源等重要創新載體(ti) ,其通車,將大大降低各創新平台間的通勤成本,促進各方創新合作。

  作為(wei) 《粵港澳大灣區發展規劃綱要》發布後首個(ge) 投用的“超級工程”和“民生工程”,南沙大橋身上有很多個(ge) 第一:

  南沙大橋由“雙子橋”組成,其中坭洲水道橋1688米的跨度位居鋼箱梁懸索橋世界第一;260米主塔高度為(wei) 國內(nei) 懸索橋第一;國內(nei) 首座5G信號覆蓋的特大橋梁……

  FAC量米下鍋做飯

  鋼箱梁橋麵鋪裝是大橋建設的重點——這是國內(nei) 單體(ti) 熱拌環氧鋪裝麵積最大(13萬(wan) 平方米)、施工難度最複雜、最具有挑戰性的工程項目。

  作為(wei) 粵港澳大灣區核心區新的重要過江通道,南沙大橋通車後從(cong) 東(dong) 莞到廣州番禺的車程可縮短30分鍾。“大橋的交通量將十分繁重,預測可能很快達到設計交通量,重車混入率也會(hui) 明顯高於(yu) 多數高速公路的比例。在全國高速公路中,這麽(me) 大的交通量不超過1%。並且大橋地處濕熱高溫地區,廣州全年降雨量多達180天。因此,鋼箱梁橋麵鋪裝必須具有足夠的耐久性和抗滑性能,才能確保巨大交通流量下的交通安全。”華南理工大學土木與(yu) 交通學院張肖寧教授說道。

  張肖寧帶領團隊參與(yu) 了鋼橋鋪裝難題的技術攻關(guan) 。

  張肖寧團隊采用了富瀝青混凝土(FAC)設計方法進行混合料級配設計,在國內(nei) 首次大麵積使用熱拌式環氧瀝青+FAC鋼橋麵鋪裝。FAC由其曆經20年所首創,已在國內(nei) 多項工程中應用。“FAC最大的特點是‘量米下鍋做飯’,即根據工程現有材料進行配比,發揮材料的最佳性能。”張肖寧打趣道。

  確定好初步的施工方案,曆時一年多,經過數十種材料比選與(yu) 試驗評價(jia) ,最終形成以粗集料為(wei) 骨架、細集料與(yu) 瀝青膠漿填充骨架孔隙的技術方案。

  “鋼橋麵最怕滲水。鋼箱梁一旦遇水,就會(hui) 鏽蝕,結構安全將受到影響。”張肖寧說,要把抗滑和防水本來就矛盾的兩(liang) 種性能同時實現,每一個(ge) 施工流程都必須精準控製。他們(men) 先後在場區、匝道、主橋進行了9次橋麵鋪裝首件工程,通過控製出料、壓實溫度,攤鋪機攤鋪速度等,最終實現橋麵不滲水也不透水,通過表麵徑流把水橫向排走。

  無人機紅外成像+“雷達”觀天本領

  大橋使用若幹年後,決(jue) 定其小修小補還是“開膛破肚”,與(yu) 橋麵早期病害風險控製密切相關(guan) 。

  南沙大橋有4條車道。“按照傳(chuan) 統工藝,鋪完一條車道再鋪另一條,兩(liang) 道之間必然會(hui) 產(chan) 生不可愈合的施工接縫。這樣在高溫、雨水等反複作用下容易開裂。”最終,張肖寧團隊采用“全幅攤鋪”工藝。兩(liang) 台攤鋪機一台在前,一台相隔15米緊隨其後,同時施工,接縫處的熱瀝青在冷卻前極好融合到一起,解決(jue) 了接縫問題,且提高了施工效率。

  鋪裝層鼓包及脫層是導致鋼橋麵鋪裝早期病害產(chan) 生的重要因素,過去隻能采用準確率極低的人工判識方法判斷。這次,團隊出動無人機采用其自主開發的紅外成像技術進行排查,一下子就捕捉到40多個(ge) ,及時進行修複。

  橋麵鋪裝,攤鋪機的工作時長和速度精確到分秒,不能有絲(si) 毫偏差。為(wei) 避免施工過程受惡劣天氣影響,團隊中的馬林博士練就了用“雷達”觀天本領。

  瀝青出料更加棘手。溫度過高,材料太稀壓不住;溫度不夠或放置過久,材料變硬壓不動。“我們(men) 幹脆每隔5分鍾就測黏度變化,最後找到了出料溫度需控製在180攝氏度的理想溫度。”張肖寧感歎道,“殿堂裏的理論再好,也要能應用到工程裏才行。”

  30天提前全線開通通信服務

  兩(liang) 座超千米的特大跨度懸索橋同時建設在世界尚屬首次,但這座全線高架橋梁結構的大橋,能安裝通信設備的位置僅(jin) 有橋塔、龍門架和路燈杆。

  為(wei) 保證既不影響大橋的宏偉(wei) 壯觀,又能信號滿格,中國鐵塔廣東(dong) 省分公司與(yu) 3家電信運營商、廣東(dong) 利通組團共建共享,他們(men) 充分利用橋塔、龍門架、路燈杆、機房、管道、電力等大橋自有資源,在主橋橋塔柱體(ti) 設置通信基站進行主線覆蓋、在路燈杆設置小基站的方式進行補充覆蓋,在提前完成4G、5G等通信建設任務的同時,移動通信基礎設施與(yu) 大橋整體(ti) 融合。

  據中國鐵塔廣東(dong) 省公司介紹,相比於(yu) 3家電信企業(ye) “自建”,這樣的共建共享模式為(wei) 電信運營商節省約58%的總投資。

  雖然隻用了短短30天就提前為(wei) 南沙大橋全線開通了通信服務,但是施工過程並不簡單。

  南沙大橋橋麵距地麵高度約50米,中間處超過70米,橋麵風力長期處於(yu) 6級以上,大部分施工作業(ye) 在龍門架和橋塔高處的有限空間,橋梁覆蓋項目建設對安全要求特別嚴(yan) 格,對通信施工人員挑戰極大。

  在大橋橋塔上安裝天線等設備,既要滿足3家運營商覆蓋要求,也要保證結構牢固抗台風、方便設備維護,還要不能破壞橋梁外觀的整體(ti) 和諧。

  在絕不能破壞橋梁主體(ti) 結構的前提下,保障工程創新使用了在橋塔側(ce) 梁壁安裝天線及布放線纜的方式建設宏站。

  這樣的方法首先要在距離橋麵20多米的高空鑽2.5米深的線孔,讓主設備安裝及線纜布放都在橋塔內(nei) 部空間完成,然後再將線纜引出與(yu) 外部天線連接,以確保外露線纜最少,整體(ti) 工藝幹淨整潔。

  中國鐵塔廣東(dong) 省公司告訴科技日報記者:“實施難度極大!一個(ge) 孔平均耗時1天。”

(責編: 郭爽)

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