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世界级“定海神针”到底有多强

发布于：2021-04-15 14:14:15 来自：施工技术/市政工程施工 4 670 [复制转发]

近日，世界在建最大水上沉井基础——常泰长江大桥6号主墩沉井被牢牢地“锁”在江底，标志着大桥难度最大的基础施工圆满完成。

钢沉井制作 →120公里水路浮运→定位着床→水上接高→沉井下沉→ 智能监控→沉井封底，这是 由中铁大桥院设计、中铁大桥局施工的 常泰长江大桥 世界级钢沉井——6号墩沉井 的施工全过程，一共历时454个日夜。

今天，让我们走进它

感受震撼与自豪吧

120公里的江上大挪移—— 沉井浮运

沉井大而重，移动不易

这个远远望去犹如一块巨型的

蜂窝煤状“钢铁巨兽”

就是常泰长江大桥的6号墩沉井

它究竟有多大？

长95米，宽57.8米

横截面积5552.28平方米

约有13个标准篮球场大小

用钢量达到1.8万吨

面对如此规模庞大的巨型沉井

该如何运输呢？

沉井由5艘大马力拖轮绑拖

形成长358米、宽77.8米的拖带编队

从南通出发

通过沪苏通长江大桥后

到达“旅途”终点——常泰大桥桥址区域

上演120公里的江上大挪移

本次最大浮运重量约2万吨

创下了万里长江航运史上

最大重量、最长距离的钢沉井拖带纪录

???

新老“世界第一”同框的画面十分震撼

▼

常泰桥沉井的横截面积打破了沪苏通长江大桥两座主墩沉井双双保持的世界纪录。

“定江神针”就位—— 精确定位

与沪苏通长江大桥沉井定位方法不同的是，常泰长江大桥6号墩沉井采用 “锚墩+大抓力锚” 相结合的方式，这种定位方式，需事先在6号墩沉井两侧打下锚墩。

锚墩深深打入江底，比定位船更有定力。定位分为初定位和精确定位两阶段进行，当沉井注水下沉至距河床4米后，再开始实施精确定位……

2020年1月16日，6号主塔墩基础底节钢沉井精准着床。着床完成时，底口中心偏南7厘米、偏下游9厘米，小于12厘米的允许值；平面扭转角偏差0.02°，小于0.2°的控制值…… 这组数据创造了国内水中超大型沉井着床精度控制的新高度 。

精准着床后，沉井随即开始井壁浇筑、水上接高、取土下沉等工序。

“大脚板”的生长—— 沉井接高

常泰长江大桥6号墩沉井总高72米，其中，钢沉井高64米，混凝土承台高8米，于2020年3月30日进行首次接高，首次接高后高度为51米。最后一次接高高度分别为6米、7米，接高作业完成后，继续浇注钢沉井夹壁混凝土，再继续取土下沉。

钢沉井接高段吊装时最大难题是精准对接。为确保沉井接高精度，施工期间，现场投入作业人员近百人、浮吊等大型起重设备及运输船舶十多台套。

站稳大脚—— 取土下沉

常泰长江大桥6号墩钢沉井相当于“大桩基础”，需要依靠自身重量及智能化取土下沉至设计标高-65米，牢牢扎根于河床地层中，为上部结构提供支撑。

所谓取土下沉，是用设备将钢沉井下面河床部分的淤泥进行绞松，通过吸泥管、排沙管抽到船上，利用船把淤泥运送到弃土厂。

???

新型机器人取土设备

对于超大型沉井，将其平稳下沉是一项难度极高的技术挑战。常泰长江大桥6号墩沉井从2020年1月16日着床，到2021年1月28日下沉到位，共历时378天。
根据土层特点，中铁大桥局研制了 智能履带式绞吸机器人、智能龙门吊绞吸机器人和水下扫测机器人 等13套新型取土设备，将施工效率提升了4-6倍。

智能履带式绞吸机器人正准备进行水下取土作业。

龙门式绞吸机器人下水并进行水下取土作业。

6号墩钢沉井有36个井孔（钢沉井空心部分叫井孔，实心部分叫井壁或隔墙），下沉过程中，实心的部位会受到土体的阻力，下沉越深，阻力越大。沉井需穿越硬塑粉质黏土、密实砂层、粉质黏土—密实砂互层等3层粉质黏土层，其中，粉质黏土层总厚度达21米。绞吸机器人有液压绞吸头，它通过绞头旋转将泥土打碎，再通过绞吸臂上的排渣管把砂土吸出。

沉井顶部的龙门吊

为提高智能化、可视化、装配化水平，提高取土效率，钢沉井顶面布置有龙门式吊、塔吊、取土平台、集控平台、综合管线等。每天，智能监控系统会根据各井仓的沉井姿态下达指令，安排工人进行某个井仓的取土下沉作业及相应的下沉量。

BIM智能监测平台

沉井取土下沉是动态的过程，也是沉井施工风险最高的工序。6号墩沉井最大入土深度达 48米， 水下地质条件复杂，取土时存在盲区。

2020年5月30日，6号沉井迎来首次取土下沉， 中铁大桥局专门打造的BIM沉井监测云平台 终于等来了大显身手的机会。

在6号墩沉井上，有很多类似于传感器的监控器。这种智能传感器可以“感受 ” 力量的大小，在沉井上一共安装了300多个。监控云平台通过智能传感器，自动采集沉井姿态和结构受力数据，并在平台上直观显示。

技术员正在测量沉井姿态。

智能监控系统既像冷静的“保镖 ” ，从内到外随时监视着沉井结构的数据稳定，为安全施工提供预警信息；又像贴心的“管家 ” ，根据一条条数据线索整理出最合理的分析和指令，仿佛给沉井装上了“千里眼”，真正实现了运筹帷幄之中，决胜千里之外。

BIM沉井监测云平台

创新分层取土等施工工艺

在工艺方面，中铁大桥局常泰桥项目部根据沉井墩位处土层情况，采用分层取土、射喷钻机解除端阻等方法，在保证沉井下沉效率的前提下，有效控制取土深度和均匀度，确保沉井平稳、高效下沉。

筑牢磐石之基 —— 沉井封底

沉井封底，是主墩施工由水转陆重要的工序转换。沉井封底施工主要起止水和承力两大作用，封底完成后，沉井底部将与江水隔开，同时大大增加底部受力面积，使沉井保持不再继续下沉的稳定姿态。

常泰长江大桥沉井封底先用抛填碎石分隔成6个相对独立区，然后搭设封底平台、安装储料斗、插导管、安装小料斗、布设井面灌注设备、对称灌注水下封底混凝土，封底厚度为11.5米， 接近4层楼的高度 ，为保证基底与封底混凝土之间不产生泥污等夹层，中铁大桥局的建设者采用吸泥管和高压旋喷钻机对沉井底部进行精准清基。

三维声呐扫测机器人对沉井封底进行“B超”检测。