【強信心 開(kāi)新局】

◎本報記者 矯 陽(yáng)

4月16日，甬舟（寧波—舟山）鐵路西堠門(mén)公鐵兩用大橋建設迎來(lái)新進(jìn)展?！?號橋塔主墩的18根6.3米鉆孔樁混凝土全部灌注完成。樁基最深達海平面以下100米（水深近60米，入巖深度47.5米）?！敝需F大橋局甬舟鐵路西堠門(mén)公鐵兩用大橋常務(wù)副經(jīng)理李永旗說(shuō)。

西堠門(mén)公鐵兩用大橋全長(cháng)3118米，是在建甬舟鐵路及甬舟高速公路復線(xiàn)、跨越西堠門(mén)水道的跨海橋梁，連接舟山金塘島和冊子島，設計為鐵路雙線(xiàn)，時(shí)速250公里；兩側為雙向6車(chē)道高速公路，設計時(shí)速100公里。

西堠門(mén)公鐵兩用大橋主跨1488米，是目前世界最大跨度公鐵大橋。這種“公鐵平層”布置，使橋面寬度達到68米，這座橋也成為了世界最寬的跨海大橋。

這座工程的多項世界級橋梁難題是如何攻克的？科技日報記者就此采訪(fǎng)了相關(guān)專(zhuān)家。

“懸索+斜拉”填補橋梁設計空白

2016年，相關(guān)設計團隊開(kāi)始對西堠門(mén)公鐵兩用大橋進(jìn)行設計預研后發(fā)現，大橋所處航道是進(jìn)出寧波舟山港的海上黃金通道，每天過(guò)往200多艘3萬(wàn)噸級集裝箱輪和多種散貨輪。同時(shí)，西堠門(mén)海峽6級以上大風(fēng)每年超100天，最大浪高達7.8米，橋墩位處最大水深超60米、設計流速3.47米/秒，基巖裸露且巖面傾斜。

為達到通航需要，西堠門(mén)公鐵兩用大橋單跨設計必須達千米以上。當時(shí)，世界單跨最大公鐵兩用橋滬蘇通大橋正在建設，單跨1092米，已形成一套設計創(chuàng )新技術(shù)。但設計團隊發(fā)現，在西堠門(mén)海域找不到1000米級斜拉橋的橋塔基坑位置。

“此前，我國已建跨海公鐵橋梁的橋梁基礎沒(méi)有超過(guò)海平面以下50米水深的案例，最大水深超60米所帶來(lái)風(fēng)險太大?！敝需F大橋勘測設計院總工程師、西堠門(mén)公鐵兩用大橋總設計師肖海珠說(shuō)。

綜合考慮通航需求和海中復雜地形地質(zhì)等綜合因素后，設計團隊結合柔性懸索橋大跨和斜拉橋剛性的優(yōu)勢，在國內首創(chuàng )“懸索+斜拉”及公鐵同層設計，將跨海鐵路橋單跨一舉推至1488米，建立了大跨度“懸索+斜拉”協(xié)作體系的計算理論，填補了相關(guān)橋梁設計方面的空白。

倒機翼形狀主梁更抗風(fēng)

西堠門(mén)公鐵兩用大橋為啥要設計成最寬的公鐵平層，而不是技術(shù)相對成熟的公鐵上下兩層？“這是因為抗風(fēng)需求?！敝需F大橋勘測設計院西堠門(mén)公鐵兩用大橋項目負責人潘韜表示，雙層桁梁因結構本身原因，側向面積大，抗風(fēng)穩定性難以滿(mǎn)足要求。

依據空氣動(dòng)力學(xué)原理，設計團隊將西堠門(mén)公鐵兩用大橋主梁設計為倒置的機翼形狀。當空氣流過(guò)機翼時(shí)，因機翼上表面的曲線(xiàn)形狀，會(huì )在機翼上表面產(chǎn)生較低的壓力，在下表面產(chǎn)生較高的壓力。

“這種上下表面的壓力差是機翼產(chǎn)生升力的主要原因。而倒置的機翼主梁的形狀，恰恰讓這種壓力差相反，當空氣流過(guò)主梁時(shí)，使橋梁的力量向下，結構更牢固?！迸隧w說(shuō)。

除了抗風(fēng)，設計團隊還研發(fā)了風(fēng)屏障+箱間蓋板+抑流板的綜合抗風(fēng)措施，降低了渦振縱向相干性，完全消除了大橋的渦振現象。

世界最粗鉆孔樁豎牢海底

西堠門(mén)公鐵兩用大橋采用18根直徑6.3米的鉆孔樁基礎——這是世界直徑最大的橋梁鉆孔樁基礎。

如何令其在波濤洶涌間穩穩扎根？“我們在建設中首次嘗試采用自浮式鋼桁架鉆孔平臺，將水上施工轉化為陸地施工?！崩钣榔煺f(shuō)。

受洋流、高低潮等影響，平臺浮運的精確定位十分重要。在這過(guò)程中，哪怕一根纜繩斷裂，都可能造成毀滅性后果。中鐵大橋局研制開(kāi)發(fā)了數字孿生平臺，指導平臺精準定位。

為突破巖層，中鐵大橋局還自主研發(fā)了ZJD7000大型動(dòng)力頭鉆機，配備先進(jìn)智能化系統，具有施工數據實(shí)時(shí)運算顯示存儲、無(wú)線(xiàn)遙控操作、多點(diǎn)監控等功能。

西堠門(mén)公鐵兩用大橋建設正全力推進(jìn)?！?號主塔鋼沉井基礎已完成沉放著(zhù)床施工，下一步將按計劃推進(jìn)鋼沉井封底填筑施工?！敝需F四局二公司西堠門(mén)公鐵兩用大橋項目部總工程師李勇海說(shuō)。

甬舟高鐵是國家《中長(cháng)期鐵路網(wǎng)規劃（2016—2030年）》重大項目，西起寧波東站，終于舟山白泉站，線(xiàn)路全長(cháng)77公里，預計2028年具備通車(chē)條件，屆時(shí)高鐵上島，舟山將結束不通火車(chē)的歷史。