“T31節澆筑完成,各項指標正常……”7月10日,中交二航局廣東獅子洋通道T8合同段項目部工作群發出這條節點進展消息。
該日,獅子洋大橋西索塔施工高度已達159米,正朝著342米的設計高度穩步攀升。這座大橋東西兩座索塔均采用鋼板混凝土組合結構,每座塔自下而上由62節鋼殼和6道鋼橫梁組成。“相當于鋼殼里填混凝土,C80混凝土具有高強度、高彈模、高穩健和低收縮特點,在沒任何經驗的情況下實現其各項性能,我們面臨系列挑戰。”中交二航局項目技術負責人曾煒說。
從0到1的突破
2023年3月28日,獅子洋通道T8合同段開工。對曾煒和團隊而言,首道難關就是C80混凝土的現場應用。
“C80”意味著混凝土強度至少要達到80兆帕,相當于每平方米面積能承受約8000噸的力,接近馬里亞納海溝最深處的水壓。“稱他為‘超級混凝土’也不為過。”曾煒說。
要讓C80混凝土從設計參數落地,足尺模型試驗是必經之路。項目部選取西索塔T26和T27節段各半截鋼殼大小作為參照,按1:1制成一個整體鋼殼節段。
“鋼殼進場后如何吊裝卻是難題。”曾煒回憶道,當時岸邊是一片荒地,淤泥層深厚。鋼殼總重200噸,其中一節重122噸,長達14米,吊裝至少需要400噸起重能力的吊機才能吊動。
吊機自重就有500噸,再吊起鋼殼,淤泥地質的軟基無法承受,會造成設備側翻。為此,項目部用1個月時間,在吊機站位點打下12根樁,為鋼殼落地奠定基礎。
2023年8月15日,足尺模型鋼殼通過水運抵達大橋岸邊。8月28日,鋼殼模型吊裝完成。模型位置在距離西索塔約1公里的陸上引橋區域。
開工初期,也是90后項目試驗室主任吳陽最忙的時候。在拿到設計單位混凝土配合比后,吳陽和試驗員們展開試驗。他們先把原材料按配比在試驗50升容積的小攪拌機進行攪拌,然后再在大型攪拌機試生產。
“第一次在大拌合站生產時,3立方米混凝土攪了10分鐘,比常規混凝土慢了近3倍。”吳陽至今記得當時的挫敗感。更棘手的是,放置1小時后,混凝土擴展度變大,達到600毫米,沒有達到理想效果。
“C80混凝土要求流動性要達標,就是擴展后的直徑要在550到580毫米之間,2小時后坍落度保持在230毫米左右……”吳陽說。如果擴展度、坍落度不符合要求,就會導致混凝土強度下降、易開裂等系列問題。
后來,在不改變整體配合比的情況下,吳陽和試驗員多次調整“配方”,進行近百次大小攪拌試驗。從大橋開工直到2024年1月,在10個月時間里,他們試產的C80混凝土各方面指標終于達到設計要求。
除了“配方”,C80混凝土對溫度有嚴格要求:攪拌站出機溫度要在21度以內,入鋼殼澆筑溫度在25度以內。
試產初期,吳陽遇到多次出機溫度超標情況,于是緊急采取加冰措施實現降溫。廣州地區一年中低溫天氣也就20多天,其他時間多屬高溫天氣。
“還是要從材料上下功夫。”項目部引進一種橋梁建設中極少用到的風冷骨料機,通過送風和回風,對石子這類縫隙大的材料降溫,然后再加上制冰機、冷水機輔助降溫,以及罐車加裝“保溫衣”等措施,實現了溫度控制達標。
至此,項目團隊完成C80混凝土試驗階段從0到1的突破。
打通最后一公里
2023年8月24日,西索塔足尺鋼殼模型首次混凝土澆筑啟動。這是C80混凝土第一次在模型中澆筑。
但問題接踵而至,由于初期加工的澆筑平臺分料管長短不一,且傾斜度不同,導致混凝土在不同點位流量不一致,不同區域混凝土高度差多達40公分。“這種情況混凝土易產生浮漿,影響強度。”項目工程部長雷林林說。
“至少混凝土出機時質量是沒有問題的,現在要從現場澆筑上找問題。”雷林林說。
第一次模型澆筑完成后,曾煒帶領技術人員分析問題。“澆筑料斗要能自動開合,以免高空中人為操作帶來安全風險,澆筑平臺還要更智能,避免混凝土高差大的問題。”
提到澆筑料斗,曾煒回想起參建南京寧揚長江大橋時樁基澆筑采用的電動閥門。“電氣制動可通過遙控器開合料斗,但混凝土流動太急容易堵管,有時還會失靈。”曾煒說。他提出制造一種液壓制動料斗閥門的想法。經過3個月研發,團隊在料斗上加裝一種速度緩和、更易操作的液壓閥門,即1臺遙控器可控制2個料斗的開啟閉合。
“第一次試驗澆筑速度不均,能否從分料管上想辦法。”曾煒說。足尺模型鋼殼節段內劃分14個澆筑點位,對應14個分料管,要控制流量就要控制分料管的口徑、角度等參數。為此,曾煒提出要在每個分料管端頭設計液壓流量閥門,液壓系統連通電腦中控臺,通過控制終端實現閥門控制。
“不借助眼力,如何準確識別不同點位混凝土面高差?”曾煒說,“答案是給分料管一雙‘眼睛’。”團隊又通過半年時間研發出流量控制智能化澆筑系統,在每個分料管上安裝紅外測距儀,可實時感知不同點位澆筑高度。當出現液面高度差時,系統可自動調整分料管流速和傾角。
2024年3月28日,西索塔足尺模型最后一次澆筑開始,同時新研發的料斗和智能化澆筑平臺正式投入使用。實踐證明,混凝土澆筑流量可控,各項性能指標達到設計要求。
至此,C80混凝土生產和澆筑試驗全面完成,為正式投產打通最后一公里。
2024年6月24日,西索塔右幅塔座和T1塔節段塔柱完成澆筑。這是C80混凝土在國內鋼板組合橋塔中首次應用,標志著“超級混凝土”在獅子洋大橋正式上崗。
經檢測,自施工至今,西索塔澆筑的C80混凝土抗壓強度平均超過100兆帕,各項性能指標達到設計要求。
來源:中交二航局二公司
編輯:陳麗媛
審核:徐潔
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