又一中国奇迹!斥资11亿,海洋“鬼门关”世界第一大桥如何建成的

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所属分类:科学世界

百慕大、好望角、台湾海峡被称为世界航海史上的三大“鬼门关”。在这三大海域里,常年7级以上大狂风,海浪一卷7米高,每年甚至有八九个台风过境。气候恶劣程度,早年还出现过不少怪力乱神的传说。

然而,我国却在海洋三大“鬼门关”之一台湾海峡附近,斥资11亿,建造了世界上最长的跨海公铁两用大桥——平潭海峡公铁大桥。

大桥建造完成后,拉风程度让网友忍不住直呼:“厉害了我的国。”

那么在气候如此恶劣的海域建造这样一座大桥,我国工程师们都遇到了哪些难题呢?又是怎么克服的呢?

平潭海峡公铁大桥:

2020年中下旬,在我国台湾海峡完工了一项超级工程——平潭海峡公铁大桥。这是中国第一座公铁两用的大桥,也是世界上最长的公铁两用跨海大桥。

这座大桥全长16.34公里,设计为上下两层。下层是时速200千米的双线铁路,让高铁畅通无阻;上层是6车道的高速公路,从福州往返平潭,一天完成自驾游也完全不是问题。而福建平潭岛是距离台湾最近的地方,仅68海里,因此平潭大桥也让台湾和内陆形成了一小时通勤圈,让海峡两岸的联结更加紧密。

由于在海上建造大桥,海风与海浪的摧残势必对大桥的抵抗变形能力要求更高,为了更好地适应台湾海峡海况,平潭公铁大桥分节成三座斜拉桥。分别是元洪航道斜拉桥,鼓屿门水道斜拉桥和大小连岛斜拉桥。

这种桥型由主梁、斜拉索和索塔三部分组成,受力就像一个稳固的三角形,不仅外观轻盈,而且具有很强大的跨越能力,非常适合面积大的海域。目前,世界上主跨400米以上的斜拉桥有120多座,而中国就占据了一半多,尤其是这座平潭海峡公铁大桥,更是让全世界认识到中国的基建实力。

现如今,通了车的平潭海峡大桥是碧蓝海面上独特的风景线。然而在2013年11月,大桥刚刚开工的时刻,中铁大桥局的工程师们怎么也想不到,建设这座超级大桥所遇到的困难,足以让他们熬秃了头。

如何在海底夯实地基:

俗话说根基不牢,地动山摇。让大桥工程师们秃头的第一关,就是不知道该如何在海底打地基。

学过建筑的都知道,有一种打地基方式叫钻孔桩,这可以让建筑牢牢钉在地上。在海底,越平整的海底地面越方便打钻孔桩。

然而平潭大桥所在的海域,由于靠近岛屿受到海水涨潮退潮的影响,海底形成了很多孤石、滚石、斜坡,这就导致海底地质凹凸不平。而且海底石头都是坚硬的花岗岩,想要在这种条件下把1800多根钻孔桩牢牢地嵌入海床下,无疑是给建筑工程师们出难题。

对此,中铁大桥局和国内顶尖钻机制造机构,联合科研,自主研发出一种适合海底地面的钻机,这种钻机可以在海底的石头缝里打孔,最大的打孔直径可以达到5米,钻孔深度可以达到180米,再坚硬的海底花岗岩也统统变成听话的软豆腐。

从2013年-2017年,历时4年多的时间,1800根钻孔桩终于在海底完成了。

如何拼接桥面是个问题:

当海下地基打完之后,就可以转为海面上的施工了。这就不得不提到大桥的主要结构——桥面。

桥面采用的材料叫做钢桁梁。每一段钢桁梁长28米,宽36米,光是重量就有1100吨。当然,这些桥面材料都已经提前在江苏如皋的工厂里制作完成了。运输到平潭海峡之后,用大吊车像搭积木一样一节一节对接好,再用高强螺栓固定,就形成了一个完整的桥面。

然而这一步骤看起来简单,放到特定的环境下就变得困难重重。

海域环境和陆地环境截然不同,海水有浮力,再加上时不时有海风干扰,导致在陆地上一个50吨重的东西,在海面上需要用400 吨的吊车才能吊起来。这就意味着目前陆地上所有的吊车,统统不适用于平潭海峡大桥的施工工程。

这就是所谓的大马拉小车,那么到底该去哪里寻找这个“大马”呢?

这当然难不倒我们中国的工程师。为此,中铁大桥局历时三年,耗资3.6亿,打造了海上的架桥神器——“大桥海鸥号”双臂架起重船。

这艘海上超级起重船,无论是外形还是起重能力都相当的炫酷。它身高110米,相当于一座39层楼高的摩天大厦。起重能力达到3600吨,也就是2000多辆小轿车的重量。

有了“大桥海鸥号”,在海上拼接钢桁梁桥面的问题就解决了。

然而一波已平一波又起,虽然有了架桥“神器”,但是“海鸥号”起重器非常娇贵,对工作环境要求颇多。必须是两米以下的浪高,七级以下的海风,海鸥号才能顺利作业。

所以中铁大桥局的工程师们,又遇到了第三个问题——天气。

被迫变成天气预报员:

中铁大桥局的总工程师说:“我们工程技术人员来到这个地方之后,变成了一个气象人员了。

工程进行到后期,工程师们每天起床的第一件事是看天气预报,但凡海浪肆虐,台风过境,那只能歇工瞪眼。

然而官方电视台的天气预报大多只播报陆地情况,没有办法精确到平潭大桥所在的海面。为了更精准地获得天气情况,中铁大桥局与国家气象局地方分局梦幻联动,自主研发了一套“大桥气象检测系统”。

检测风向就用风速仪,看海浪高度运用一种超声式的波浪仪,这些数据最后反馈到武汉的云端监测中心服务器上。

而为了让现场的工程师们得到更直观的天气数据。气象台甚至做出一个手机APP,里面记录了平潭海峡的处风环境、波浪要素、海流等重要信息,甚至还可以可通过天气数值模拟,计算出最适合施工的天气。

科技让生活更美好,这套“私人订制”的天气预报系统,一直运用到大桥施工完毕,为中国超级大桥工程的施工做出了卓越的贡献。

写在最后:

目前,平潭海峡大桥无论是公路还是铁路,均已全面通车。

平潭大桥这套超级工程历时7年,在这7个年头里面,中国大桥工程师们遇见了数不清的困难,最终摸索出一套成熟的海峡造桥方案。

而平潭大桥的意义不仅仅是中国造桥工艺上惊艳了世界,更是让大陆与台湾的直通车战略向前迈了一步。有了平潭海峡公铁两用大桥,相信开车去台湾旅游的那一天,不会太远。

作者:小羊 校稿编辑:李子

 

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