世界萬象/大陸建世界第二高橋 高406公尺

清水河大橋上的技術工人。

『這是世界第二高橋,406公尺深、2171公尺長。』最近半個月,張明閃時常站在山腰上,指著身後的貴甕高速公路清水河大橋,不緊不慢地重複這句話。

根據中國青年報報導,過去兩年多,這位中國交通建設股份有限公司第二工程局的工程師和同事們紮在貴州綿延起伏的大山裡,攻克著深谷中的一個又一個『世界之最』的技術難題。總工程師張明閃心裡清楚,這座大橋承載著西部省份貴州縣縣通高速公路的希望。

2015年12月31日,清水河大橋正式通車,貴州也成為西部地區第一個縣縣通高速公路的省份。『有了橋,通了路,這裡的老百姓會方便點。』張明閃平淡地說。

其實,張明閃的心裡並不平靜,技術團隊全部由80後90後組成,普通工人峰值超過2000人,約900天的奮戰。熱火朝天的畫面時常『閃』現其眼前。

一個個不可能變成可能

2005年從東北大學土木工程系畢業到現在,1980年出生的張明閃沒有想到,世界第二高橋的『超級工程』會成為自己肩頭的重任。他清楚地記得,自己第一次踏上貴州山區的土地是2012年12月8日,任務是為大橋建設選址。

行駛3個多小時的盤山公路,汽車在山路上左搖右晃,從不暈車的自己和同事都吐了。實地勘查後,他發現,長期在沿海地區修橋積累的經驗『不靈』了。以前沿海修建懸索橋時,梁段可以透過船隻直接運送到大橋的正下方,然後用起重機垂直起吊,將梁段一一吊起,再拼接組裝。

而在清水河大橋選址中,工程師們發現根本找不到讓大型起吊設備進入施工現場的通道,即使機械從天而降,喀斯特地貌的特殊構造也無法承受大型起吊設備帶來的巨大壓力,與此同時,清水河河道狹窄,大型運輸船隻根本無法進來。

一個又一個的『不可能』擺在面前,這道406公尺深、2171公尺長的世界難題到底該怎麼攻克?一位國外的網友在網上留言調侃說,如果在他們國家,很可能先討論10年,再花5年的時間規劃,最後花5年建造,最終花費可能是預估的4倍。

張明閃知道,自己和工程一刻都等不起。他和技術員們沒日沒夜地畫著草圖,再進行演算,反覆論證後,團隊決定用懸索橋的形式,打開這道難題的突破口,技術團隊給這個設想取了個學術味很濃的名字——世界上最大的單跨板桁結合加勁梁懸索橋。

回到具體的技術操作中,過去是先吊裝橋面鋼板和下層桁架,再拼裝焊接,這次能不能將順序倒過來?『在地面將上層橋面鋼板和下層支撐桁架梁焊接起來,然後一段一段地在高空中拼成一座整橋。』張明閃說,團隊設想出的這個辦法類似『拼圖』,可以最大程度地提高材運#輸、使用效率。

但此前,世界橋梁建築史上並沒有過這樣建設的先例。『先試試吧。』清水河大橋設計室負責人艾磊輕描淡寫的一句話背後,是整個團隊沒日沒夜地實驗、計算。

焊接時,怎麼防止橋面鋼板和下層桁架變形?用什麼焊接方法最好?焊點分布在什麼部位最合適?一段段板桁結合體吊在空中怎麼保證拼接整齊?萬一錯位變形了怎麼辦?

一串串問題擺在技術團隊面前,很多技術員的夢中都充斥著重達180噸的板桁結合體,這些結合體的耐受性直接決定了橋梁的質量,按照技術要求,這座橋梁必須確保至少使用10年不大修。

實驗、計算幾個月後,張明閃心裡有了底,他開始從沿海往大山裡調運建材。『為了讓貨運司機把這些大傢伙運過來,我成了一個「大忽悠」。』張明閃說,橋梁主纜一共兩根,每根重5000多噸,長1900多公尺。每根主纜由179根基準索組成,每根基準索又由91根鋼絲組成,每根基準索重30噸。由於工地山路崎嶇,每一個貨車司機都是罵罵咧咧回去,臨走前都會因為山路難行撂下這樣一句話:『再也不來了。』

兩個月裡,張明閃和同事們變著法兒的一個個哄著貨車司機。只有一個司機勉強跑了兩個來回,總共拉366趟貨到最後換了365個司機。

當第一段板桁結合體在空中和第二段穩穩合上時,張明閃感覺不可能已經變成了可能。他和技術員們吃住都在清水河大橋的專案部。有人問他工作時間,他略帶幽默地回答:『365天減7天,那7天是回家過年。』

大陸國內首創公里級纜索吊

如果說,大膽的板桁結合設計是清水河大橋在科技創新上最大的亮點,那麼,大陸國內首次嘗試在同類型橋梁中使用超公里、大噸位纜索吊設備,則是最好的輔助。這樣的纜索吊運在大陸國內山區也屬首次應用。

板桁結合體和纜索吊的關係是相互支撐、缺一不可,張明閃做過計算,最大能吊裝200噸的纜索吊每天能吊裝一個節段,清水河大橋總共75個節段,差不多3個月的時間就完成吊裝,這比其他同類橋梁吊裝節約三分之二的時間。

張明閃說,要實現這些想法,主纜內總重數千噸的179根基準索高度誤差值不能超過兩公釐,『讓以噸計的文件誤差以公釐計,精細程度可想而知』。

由於主纜的材質容易受到熱脹冷縮的影響,白天溫差大,不利於測量是否合格,測量工作必須晚上進行,同時還需要溫度保持在一定的範圍內。

在測量資料的那段時間裡,張明閃每天早上起來的第一件事就是問測量隊隊長,資料測好了嗎?得到的回答總是昨晚12點又下了點雨,『這意味著之前的測量資料又白費了』。

來貴州之前,張明閃專門上中國天氣網查閱了貴州近幾年的天氣情況,資料顯示,施工地超過三分之二的時間都在風雨中度過。儘管心理上早有準備,但測量纜繩的工作竟然足足花了一個月。

為了讓纜繩在空中『各走各的路』,張明閃和他的團隊還專門設計了一系列設備,在不斷創新解決問題的過程中,清水河大橋的施工進展順利,原計劃在2016年年底完工的清水河大橋,工期整整提前了一年。

80後90後團隊拼出大陸加速度

除了『世界第二高橋』的名頭,清水河大橋頭頂上的光環還有很多——全球最大的單跨板桁結合加勁梁懸索橋、亞洲第一山區鋼桁梁懸索橋……

在清水河大橋通車典禮現場,展板上寫著三大主要新技術:首次將板桁結合結構的鋼桁梁形式應用到山區懸索橋領域,首次採用公里級大噸位纜索吊技術,填補了山區長距離大噸位吊裝技術的空白。

許多在現場見證大橋通車的人根本看不懂這些特別專業的說法,只有張明閃和同事們心裡清楚,每一項專業化的表述背後,都是80後90後技術團隊無數次的討論、實驗、計算,『每一個人的創造性,支撐起了整個大橋』。

今(2016)年28歲的清水河大橋工程設計室負責人艾磊感覺,眼前的大橋好像突然從圖紙上搬到了青山綠水之間,過程中每一個難點的技術攻關都是自己成長的重要一步。

艾磊記憶深刻的是,由於纜索吊跨度超公里,如何保證重達180噸板珩結合梁在406公尺的高空中水準運輸的速度,是擺在團隊面前的一個大難題。艾磊和同事們仔細分析難點,發現施工規模和系統有效性是影響速度的關鍵因素,於是透過實驗室裡一次又一次實驗,摸索出一套全新的方法。

在橋面的中央分隔帶加設導流板,其作用如同飛機機翼,將風對橋的影響減到最少;將大橋的伸縮縫縮減到兩個,相對於同等跨度200公尺一個伸縮縫的懸索橋來說,增強行車舒適度;在特殊地形環境下,採用人工牽拉的先導索,節約成本數十萬元人民幣,節約工期一個月……來自這個8090後技術團隊的創新實踐,解開了這道406公尺深、2171公尺長的難題,也為今後山區大跨徑懸索橋的建設提供了寶貴的經驗。

目前,該專案催生了《山區公里級板桁結合加勁梁懸索橋建養關鍵技術研究與示範》《山區大跨徑板桁結合鋼桁梁懸索橋建設及管養技術研究》《大跨徑纜索吊成套技術研究》等9個科研專案,預計有20餘篇論文、10餘個專利、1個工法即將完成。

在2015年9月26日進行的大橋合龍儀式上,最後一塊板桁結合體緩緩從地面提升到空中,張明閃慢慢走到大橋另一端,離開了等待歡呼的人群。有人問張明閃:『是因為害怕出現萬一嗎?』『如果這都合不上,那我們是幹啥吃的?』張明閃微微一笑。

清水河大橋。資料圖片
清水河大橋。