“定海神針” 世界在建最大水中沉井基礎成功終沉

1月28日，遼闊的長江常州段江面上，一個22萬多噸的鋼沉井沉入江底。由中鐵大橋院設計、中鐵大橋局承建的世界在建最大水中沉井基礎——常泰長江大橋6號墩鋼沉井基礎，下沉到-65米的目標，順利實現精準終沉。沉井平均下沉速率25厘米/天，創造了粉質黏土層大型沉井下沉的最快紀錄。常泰長江大橋6號墩鋼沉井為新型減自重減沖刷臺階式沉井，從空中看，像一個超大號的橢圓形蜂窩煤，面積相當于13個標準籃球場大小。沉井鋼結構與混凝土總重超過22萬噸，足以承擔起主跨超千米的橋梁全部荷載，是大橋名副其實的“定海神針”。

2019年12月28日，6號墩鋼沉井出船塢，自此開始浮運、定位、著床的旅程。

與以往的施工環境不同，6號墩鋼沉井下沉總深度為35米，黏土層就占了約21米，取土方量約19萬方，施工難度巨大。

“沉井下沉區域的土層有5層硬質黏土，每一層的厚度都不同，如何在下沉時保持平穩的‘姿態’很重要。”中鐵大橋局二公司常泰長江大橋項目部生產經理趙政告訴科技日報記者，沉井下沉過程中傾斜率要求不大于1/150，中心偏位不大于26厘米。

為確保沉井姿態平穩可控，中鐵大橋局的建設者們在沉井主體結構內部安裝了300多個監控元器件，利用了智能傳感器自動采集沉井姿態和結構受力數據，并在沉井監控云平臺上直觀顯示出來，淘汰了以往采用人工測量泥面高程的傳統工藝。

在中鐵大橋局常泰長江大橋水上員工之家，記者看到，在“常泰長江大橋6號沉井施工監控云平臺”上，每隔10分鐘，就會刷新一次沉井下沉信息，井孔底部土層高度、底部所受應力、沉井的上下游高差、傾斜度等數據一目了然。“一旦發現下沉數據偏離了當初的設計，我們就會及時調整參數。”趙政說。

大型橋梁沉井作業的難點之一是“盲區”取土。由于水下地形復雜，沉井隔倉形成的盲區又難以視探，以往的吸泥設備，存在取土不均勻，沉井安裝傾斜、突然下沉的風險。

對此，建設者們派出了機器人同事。中鐵大橋局常泰長江大橋項目部副總工程師姚森介紹，建設者們研發了適用于粉質黏土層的液壓雙絞頭吸泥機，提高取土工效4—6倍;研發了履帶式絞吸機器人、龍門式絞吸機器人、高壓射噴鉆機等，解決了沉井井壁、隔墻盲區取土難題。據了解，在6號墩鋼沉井下沉過程中，共投入26臺套智能裝備，沉井25厘米/天的平均下沉速率也創造了粉質黏土層大型沉井下沉的最快紀錄。

歷經“二次接高、四次井壁混凝土澆筑、三次取土下沉”，6號墩鋼沉井實現可測、可視、可控下沉。最終，沉井南北偏位僅為8厘米，上下游偏位僅為3厘米。

“超厚粉質黏土層沉井高效精準終沉，使橋梁設計師們有了更廣闊的大型基礎設計選擇空間，將對我國大跨橋梁基礎施工產生深遠影響。”中鐵大橋局常泰長江大橋項目經理湯忠國感慨萬分。

沉井終沉后，還將進行清淤、沉井封底等連續作業。趙政介紹，目前，大家正在為沉井封底做準備，預計2月中旬開始封底施工。屆時，將有近4.7萬方混凝土灌注到井底。

常泰長江大橋是長江上首座集高速公路、城際鐵路、普通公路“三位一體”的過江通道，連接江蘇省的常州市與泰州市。建成后，主航道橋主跨達1176米，將成為世界上跨度最大的斜拉橋。(記者 金 鳳 通 訊 員 朱 玥 鄒振磊 王海芳)