世界首座公铁同层多塔斜拉桥怎么实现空中“跳芭蕾”？

• 2022-05-17 11:36:55 来源：科技日报

科技日报记者 魏依晨 通讯员 陈志林

科技赋能桥梁建设事业高质量发展，桥梁建造日益呈现宽度大、跨度大、结构新、技术新的特点。但结构新颖的桥梁施工过程中往往伴随着结构体系转换复杂、困难因素多、潜在风险等级高、施工难度大等特点。

图由中铁大桥局提供

由中铁大桥局承建的珠机城际金海大桥是世界首座公铁同层多塔斜拉桥，主跨为3×340米挑臂式钢箱梁多塔钢构体系，大桥4个主塔钢塔柱纵横向均采用倒“Y”型四柱式钢塔结构。有别于普通桥塔分节施工，该桥的钢塔施工全部采用“工厂整体制造+现场空中整体竖转”安装方案。

项目负责人陈晓剑介绍，大桥桥塔位于桥面中间，塔高106.8米，相当于近30层楼房的高度，整个钢塔竖转吊装重量达2699吨，是约2000辆小汽车的总重。架设时，需采用3600吨浮吊与1200吨浮吊配合整体起吊，使钢塔在空中竖转至铅锤状态，再利用中铁大桥局自主设计打造的国内起重量最大、起升高度最高的双臂架起重船“海鸥号”3600吨起重船，将其整体提升110米高，与钢箱梁顶面精确对位，偏差控制可达毫米级。整个竖转过程分75个步骤，桥塔犹如在空中“跳芭蕾”。

钢塔竖转吊装空间小、步骤多、风险等级高，要使钢塔在空中完成“芭蕾转体”还不跑位，施工全过程监测至关重要，包括在钢塔竖转吊装中对钢塔、吊具姿态、钢塔与浮吊扒杆相对位置的监测和实时预警。

在海域环境内进行钢塔吊装施工，必须在一个潮汐周期内完成，这就要求监测几乎不允许占用竖转操作时间。为此，项目部专门成立了“飞越金海”QC质量控制小组。他们深入分析监测困难和需求，结合常用的监测方法，与桥科院一同创新性地开发了一种可预警的智能化、可视化监测方法。

竖转吊装时，监测系统对钢塔位置、浮吊位置、吊具高程等以GNSS（卫星定位基本原理）测量为主，同时对钢塔与浮吊扒杆的相对位置、钢塔倾斜度、吊具倾斜度、销轴位置等的监测使用倾斜传感器、高清摄像头、距离传感器等监测设备进行。

在钢塔姿态监测中，通过在塔顶安装可旋转式GNSS接收机监测钢塔坐标，在塔身安装倾角仪测量钢塔倾斜角度，监测结果通过监测系统界面显示，便于相关人员实时掌握钢塔姿态，确保钢塔旋转角度值始终保持在合理范围内。

在监测吊具高差中，通过在扁担梁两侧安装固定式GNSS监测扁担梁姿态，通过倾角仪监测起吊梁姿态，确保吊钩之间高差正常。

在钢塔与浮吊扒杆相对位置监测中，通过在钢塔顶部两侧每侧各安装摄像头和超声波传感器，监测与扒杆的相对位置，避免两者发生碰撞。

钢塔竖转吊装的75个施工步骤环环相扣，该监测系统集监测、预警、反馈控制于一体，通过各版块协同工作输出相应调控指令，实现了实时监测、三维可视化、数据可视化和监测智能化。可以说，有了该套监测系统，钢塔竖转吊装就有了“智能大脑”。

如今，金海大桥4座钢塔全部竖转成功并完成架设，其中第四座钢塔竖转仅用时4小时，攻克了该桥施工中最大的难题，实现大桥建设的重大突破。

运用该套监测系统，监测人员只需在智能监测指挥平台监测钢塔架设，有效提高了钢塔竖转的效率，避免了采用人工监测导致竖转无法在一个潮汐周期内完成的情况，为项目后续钢梁架设安装提供了有力保障，同时提高了项目施工安全性，节约了监测成本和施工工期成本，可为项目节省费用近400万元，真正做到了安全、高效、实时、准确。而且此监测方法还可助力例如大型钢梁吊装、拱肋吊装等其他项目类似吊装作业，从而创造更多效益。

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