南沙大橋 大灣區(qū)的大通道

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1839年，林則徐在廣東虎門當眾下令銷煙，“若鴉片一日未絕，本大臣一日不回，誓與此事相始終”，彰顯著中華民族自強不息的偉大精神。2019年4月2日，一座世界級橋梁屹立在珠江口岸。回顧南沙大橋（原名“虎門二橋”）S3標段建設的實錄，感受這條粵港澳大灣區(qū)嶄新大動脈的脈動。

2017年6月，南沙大橋錨碇整體場景。

珠三角是我國人口聚集最多、創(chuàng)新能力最強、綜合實力最強的三大區(qū)域之一，有全球影響力的先進制造業(yè)基地和現(xiàn)代服務業(yè)基地。但是在南沙大橋建成之前，珠江口的交通格局并未與此形成呼應，虎門大橋運輸流量已經(jīng)高度飽和，同時廣深高速公路高峰車流量達到了12萬輛，大大超過了設定流量。

南沙大橋的建成則有力改善了廣州南部跨越珠江的交通狀況，有效緩解虎門大橋通行壓力。南沙大橋是世界上跨徑最長的鋼箱梁懸索橋。作為珠三角核心區(qū)內(nèi)重要的過江通道，南沙大橋為珠江口兩岸再增一翼，成為與粵港澳大灣區(qū)的又一個嶄新大動脈。

用“積木塊”拼起世界級工程

箱梁拼裝區(qū)域橫跨廣州市番禺區(qū)海鷗島，分布三地，包括騮東互通主線橋、西引橋、中引橋、海鷗島互通主線橋、東引橋共5個部分。如果采用傳統(tǒng)的移動模架現(xiàn)澆工藝進行節(jié)段梁施工，勢必會對珠江航道現(xiàn)有交通造成極大影響，同時點多面廣的特點也將難以保證混凝土質(zhì)量。

經(jīng)過多方對比，建設團隊最終決定采用裝配化工藝中的“短線匹配法”進行節(jié)段梁施工。該工藝最先由法國工程師提出，并在20世紀應用于歐美等發(fā)達國家。中交二航局在國內(nèi)首次將這項技術大規(guī)模引入蘇通大橋建設，取得了顯著的經(jīng)濟與社會效益。在2012年，“短線匹配法”節(jié)段拼裝橋梁技術一舉奪得國家科技進步獎二等獎。這一次，建設者們將這一打破國外技術壟斷的成功經(jīng)驗引進南沙大橋工程，他們常把這項工藝稱為“搭積木”法——將整孔節(jié)段箱梁設計成如同“巨型積木塊”的若干個標準節(jié)段，在預制廠的預制臺座上，利用循環(huán)使用的模板系統(tǒng)對“巨型積木塊”進行匹配、流水預制，再利用船舶或車輛等運輸工具將它們運送至安裝橋位，最后用架橋機、橋面吊機設備像“搭積木”一樣逐塊拼接成橋。

2017年6月，建設中的南沙大橋，穿梭在海鷗島上。

雖然都是“搭積木”，但每個工程都有新情況、新難題，施工方案得量身定制。建設伊始，為確定最合理的箱梁構件劃分，建橋團隊便開始對節(jié)段箱梁預制方案展開研究。從混凝土配制、鋼筋流水線綁扎到每一個構件尺寸的確定，都需要做好詳細的規(guī)劃。就在此刻，一個難題出現(xiàn)了。墩頂節(jié)段梁包含橫隔梁，如果整個箱梁構件采用一體式的方法預制，其重量將超過300噸，而陸地區(qū)域需用汽車吊進行墩頂梁的吊裝，如此大體量的箱梁吊裝施工安全風險極高，絕不敢冒這個險。

方案再復雜，也阻擋不了建設者們智慧的力量。中交二航局技術中心與管理團隊通力合作，對多種方案進行優(yōu)劣勢對比，逐個篩選，最終確定采用“空心式墩頂塊”方案。這個方案采用的是分階段成形的方式，首先在預制工廠完成這塊“特殊積木”的外殼預制，將其“拼”上墩頂后再填充部分混凝土。為了確定“積木塊”外殼的最佳厚度，技術人員采用1厘米的迭代步驟，計算了從50厘米到20厘米共幾十種厚度方案，從中選擇最優(yōu)化的結果作為實施準則，保證結構安全的同時也方便了墩頂節(jié)段梁起吊。

S3標在初期的方案制定上就選擇了“高位起步”，盡最大努力窮盡問題、考慮周全，一個個“匠心獨運”的施工方案為施工提供了堅實的保障，有力掌握了后續(xù)施工的主動權。

扛起重任的“鐵臂之師”

放眼望去，一橋跨江，氣勢磅礴，浩氣凜然。在珠江口獅子洋上，水陸交接之處，根植地面的橋墩之上，混凝土橋面由3533榀箱梁拼裝而成，架橋機班組承擔了這一“混凝土藝術品”安裝工作。

2015年，節(jié)段箱梁施工拉開帷幕，布設了被譽為中國內(nèi)地最大規(guī)模的節(jié)段箱梁架設體系，5臺大型架橋機如鋼鐵巨臂橫亙大江之上，同時進行交叉施工作業(yè)，采用了被比喻為“拼積木”的“短線匹配法”等創(chuàng)新工藝，順利攻克箱梁數(shù)量多、結構復雜、安裝位置多等難題，于2018年11月20日成功完成最后一榀節(jié)段箱梁架設。

如何保障這些1300噸重的龐然大物安全順利運轉(zhuǎn)成為一個巨大難題，人力在它面前就如同螞蟻去推動大象。每臺架橋機是由許多小節(jié)段組裝而成，架橋機班組首先采用兩臺180噸履帶吊將這些組件吊到40多米高橋面上，每一節(jié)段都需要精密對接，對接完成后采用組件上的固定系統(tǒng)、焊接等完成架橋機組裝。在跨過海鷗島互通主線橋匝道區(qū)的現(xiàn)澆箱梁時，班組人員僅采用架橋機中支腿放置單側現(xiàn)澆箱梁的一個創(chuàng)新，就使架橋機過跨工效提高了7天。

2017年6月8日，南沙大橋架橋機拼裝施工場景。（攝影：王滔）

2017年7月20日，南沙大橋架橋機施工作業(yè)場景。（攝影：王滔）

南沙大橋東引橋、中引橋、主線橋、西引橋為單箱雙室混凝土箱梁結構，架橋機班組的職責就是將這3533塊“積木”一個個搭起來。但這些積木非同一般，一個普通的“積木”重量可達140噸左右，最重的達170噸。建設者們需要操縱著“大鐵臂”架橋機先將幾個“小積木”提吊起來進行無縫拼接，再通過臨時錨固、張拉等工序?qū)讉€“小積木”組成一塊“大積木”，最后用環(huán)氧外索對“大積木”進行穿索、預緊、張拉等步驟，讓它完全變成一個整體。

一系列看起來簡單的步驟，真正實操起來卻不容易，整個箱梁拼裝任務是全橋上部施工中的重中之重。對施工隊伍而言，新工藝、新設備的創(chuàng)新，意味著重新磨合與學習，必須從零開始探索。工期要求則是合同約定的硬目標，他們必須在2018年12月31日前完成所有節(jié)段預制梁安裝工作。在超級工程高要求、高難度的前提下，如何能同時保證質(zhì)量、安全與進度，這對施工管理而言是一項巨大的挑戰(zhàn)。

架橋機班組連續(xù)四年摘獲南沙大橋全線年度綜合評比第一，實現(xiàn)了箱梁拼裝毫米級精度，施工零傷亡、零事故、零失誤的戰(zhàn)績。

一個信息化工廠的誕生

如何將一塊塊“巨型積木”孕育成精品？它的“產(chǎn)房”大有來頭。

2018年9月13日，南沙大橋匝道橋施工場景。（攝影：王滔）

為推進標準化制作，S3標管理團隊打造了一個分區(qū)科學、硬件設施齊全的預制工廠，包含了鋼筋綁扎區(qū)、液壓模板區(qū)、預制構件養(yǎng)護區(qū)、構件存放區(qū)等劃分，各區(qū)緊密有機銜接，保證預制構件的流水化生產(chǎn)。

除此之外，這個“產(chǎn)房”還有一個秘密武器——基于BIM技術的節(jié)段梁預制廠生產(chǎn)管理系統(tǒng)，可對箱梁“孕育”的全過程實施嚴格管理，通過智能化系統(tǒng)對每一個構件進行編號、定位，每一個細節(jié)都逃不過它的“法眼”。這一系統(tǒng)的投入使用，與傳統(tǒng)的管理方式相比可以說是跨越式的升級。以往，對鋼筋混凝土、箱梁等材料與構件的檢查都是采用手寫填表方式進行記錄，經(jīng)常會因記錄不清而找不到負責人、驗收人或經(jīng)辦人。有了“BIM+智能平臺”手機App，只需一臺手機就可以準確溯源，涉及該構件的每道工序是誰負責的、誰做的、誰驗收的，過程中出現(xiàn)過什么問題、如何解決的，都一清二楚，形成一套完整的閉合程序。這樣一來，團隊成員可以隨時隨地、反復查看各構件的情況，不但能對施工人員進行實名制監(jiān)督，降低反復出現(xiàn)同類錯誤的可能性，更便于管理者對生產(chǎn)情況進行科學分析，為后續(xù)生產(chǎn)優(yōu)化的判斷與決策提供足夠的依據(jù)，實現(xiàn)工程的深度管理，大大提升了管理的效率與科學性。

中交二航局南沙大橋項目常務副總工夏熙談到：據(jù)說朱元璋建設明長城時，磚的用量很大，產(chǎn)地來自四面八方，為防止各地官員和磚窯匠人偷工減料，便令每塊磚的各環(huán)節(jié)經(jīng)手人都在磚上留下名字，以便驗收時進行追責，如果幾十年甚至幾千年后這塊磚都沒問題，也算是制磚人的一個功績。BIM平臺也是類似，上面清清楚楚地寫著各環(huán)節(jié)負責人名字，做得好不好都是一個證明，這樣沒人會想鉆空子。這個系統(tǒng)很大的一個優(yōu)點，就在于它切切實實地作用于每個環(huán)節(jié)、每一個人，用信息化和科技化的手段對產(chǎn)品的品質(zhì)進行了嚴格地監(jiān)控。

除了追根溯源，BIM平臺同時也是智能地圖。S3標箱梁制造任務眾多，標準化生產(chǎn)下，每榀箱梁“長相”都無大異，要準確辨認和尋找是非常困難的。但只要有一臺安裝BIM平臺的手機在手，一切都變得容易起來。儲梁區(qū)的每榀梁都關聯(lián)上了“身份名牌”，在存放前系統(tǒng)會自動按照構件所處的工序和屬性推薦最合適的存放區(qū)，存放后每次需要尋找時會自動進行定位。

毫米精度的世界工程

“左幅高了3毫米”，對講機里測量隊隊長盧衛(wèi)東的調(diào)控指令剛下達，另一側就傳來“收到，現(xiàn)在左幅準備下降3毫米。”這是2018年11月20日南沙大橋S3標正在進行最后一塊節(jié)段箱梁拼裝的場景。一上午，現(xiàn)場的對講機呼聲幾乎就沒停過，前場的工友們都繃緊了神經(jīng)，為即將到來的節(jié)點奮戰(zhàn)到底。這一天，大橋全線節(jié)段箱梁成功合龍，至此全橋貫通。“當代中國奇跡之旅”欄目組在走進南沙大橋時，曾用硬幣厚度衡量了兩塊梁之間的高差，同行的記者們感慨：“這需要經(jīng)過多么精密的調(diào)整才能達到這樣的精度，毫米精度將大橋鑄造成了精品工程。”

2019年4月2日，南沙大橋正式通車。圖為通車儀式現(xiàn)場，虎門二橋S3標段承建單位中交二航局的建設者慶祝大橋通車的場景。（攝影：杜才良）

從南沙大橋S3標項目成立之初，建設團隊就開始緊張投入到工作中，從方案編制、路基開挖、主塔超長大直徑樁基施工、塔柱監(jiān)控、錨碇大體積混凝土澆筑的每道工序都進行嚴密檢查，攻克了一個個重大難題，取得許多驕人成績。在發(fā)明創(chuàng)新方面取得了專利2項，國家級QC成果3項，省部級QC成果6項；創(chuàng)造了東錨碇施工18.6萬噸單次混凝土澆筑方量的國內(nèi)紀錄；錨碇錨固系統(tǒng)中大規(guī)模采用成品索、節(jié)段梁應用環(huán)氧體外索，為廣東首次；海鷗互通主線橋中完成1300噸架橋機縱移過現(xiàn)澆梁等，為國內(nèi)首次；完成珠三角軟土地區(qū)最大規(guī)模高墩現(xiàn)澆箱梁施工；連續(xù)四年獲得全線綜合評比第一名；相繼獲得廣東省水運工程“平安工地”示范項目、“重慶市工人先鋒號”等多項榮譽。

通車當天，一輛輛汽車通過南沙大橋順暢地往返于珠江兩岸。從高空俯瞰，大橋恍若一條涌動著生命活力的大動脈。在佛山工作的陳先生因為業(yè)務經(jīng)常要過江到東莞，大橋開通首日，他選擇從這里通行。“順暢、舒適、高效，時間節(jié)省了半個多小時。”帶著全新感受的他正在和成千上萬的人們，通過大橋奔向更加美好的生活。

2019年4月2日，正式通車后的南沙大橋大沙水道橋整體景象。（攝影：王滔）