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U肋内焊最新进展-2--中交建承包的武汉沌口长江大桥内焊报道

发布时间:2018-11-23 15:16:21    浏览44次

武汉沌口长江大桥的投资、设计、建设、运营,中国交建都包了

 一、架一座长江上最宽的大桥
    “一桥飞架南北,天堑变通途。 ”初夏的江城,繁花似锦,生机盎然。 6月下旬,中国交建以BOT+EPC模式建设的长江上最宽的大桥——武汉沌口长江大桥主桥成功合龙。远远望去,沌口长江大桥两座主塔高耸入云,主塔形似“钻石” ,棱角分明、线条流畅;大桥气势宏伟,蔚为壮观,成为江城一道新的亮丽景观。大桥让武汉市西四环与南四环“亲密牵手” ,是武汉市四环线的控制性工程,可以缓解武汉市城区过江交通压力,拓展城市发展空间。


    6月16日,武汉沌口长江公路大桥成功合龙。历经3年的紧张建设,这座长江上最宽的大桥已经横跨于江面之上,联通南北两岸,为年底的通车奠定了坚实的基础回首这座大桥的由来,除了这3年风雨拼搏的建设,更要追溯到6年前项目投资的落地;总结大桥建设的意义,除了提升通行能力,更对中国交建打开武汉投资市场有着重要作用。这一力作的背后彰显了投资在中国交建转型升级中的引领、杠杆和引擎作用。

布局:投资拉动抢占市场

    随着建筑市场的发展,传统现汇模式的项目竞争越来越激烈,建筑企业占领市场,获取利润的难度也越来越大。如何整合现有资源,通过模式创新占领市场制高点,打造“五商中交” ,中交人在不断探索。2007年中交投资有限公司成立后,这一探索有了新的方向:通过投资引领,整合集团内部优势资源,打通整个项目投资、设计、施工、营运诸多环节,实现产业链向价值链的转化。通过这样的模式创新,中国交建品尝到创新带来丰硕成果的喜悦。
    交通堵塞是大城市的通病。武汉,地处长江黄金水道与京广铁路大动脉的十字交汇点,历来被称为“九省通衢”之地。随着经济社会快速发展,省际间经济交流和互动日趋频繁,加密“环线”通道,建设武汉四环线高速公路,提高过江能力迫在眉睫。敏锐的中交人发现和创造了难得的市场机遇,中国交建决策层适时做出正确决策。“集团的战略引领是开启模式创新的先导” ,中交投资副总经理、武汉沌口大桥项目公司董事长徐立中这样介绍,“中交投资坚持价值投资的投资理念,紧扣市场,审慎投资,在集团的战略部署下,以投资拉动主业,通过投资沌口大桥项目成功打开了武汉的市场。 ”
    2011年8月26日,中国交建与武汉市人民政府签订项目投资框架协议。随即,由中交投资、中交二航局、中交二公院三家公司共同出资,成立武汉中交沌口长江大桥投资有限公司,在湖北省首次采用BOT+ EPC (投资、设计、施工、运营一体化)模式,并由三家股东单位抽调精兵强将,争分夺秒地组建项目公司管理团队,开始大桥建设模式创新、合作共赢的艰辛历程。

合作:攻坚克难多方共赢

    项目启动后,各种难题接踵而来。以全新模式构建的项目公司,展现出了强大的战斗力。项目公司时任总经理方卫东,带领团队奔走各地,把项目前期工作一步一步向前推进。特别难忘的是在国家发改委跑审批的日日夜夜,项目公司领导团队食不知味,睡不安寝。党工委书记莫汉清带领工作专班长驻北京,每天随发改委上下班,跟踪信息,疏通渠道,完善支撑文件;工作稍有进展,大家欣喜若狂;遇到一时难以逾越的难题时,大家无心进餐。副总经理刘军民感慨地说:“只要能取得进展,哪怕让我钻地缝,我也要钻进去” 。经过艰苦卓绝的努力,历时3年,项目公司终于在2013年12月24日拿到国家发改委审批文件。

  特许权的商谈签订过程中,由于当时国家尚无统一的相关法律法规,各个项目的相应条款不尽相同,磋商难度极大。项目公司副总经理张大庆四处奔波,夜以继日工作,查找相关法律法规,收集湖北省其它项目特许权协议的条款,为在特许权商谈签订过程争取主动,提供法律和实例支撑。项目公司专业人员积极主动进行多方协调,广泛征求各股东单位的意见及政府各相关部门的意见,与政府相关部门反复磋商,据理力争,最终签署特许权协议条款,最大限度地维护了企业的利益。

    优势集成,合作共赢。由于项目采用BOT+EPC模式建设,利益共同体让这个模式的优势得到充分发挥。中交投资在项目公司成立初期就制订了详细的项目全生命周期策划方案,明确项目参与各方的责、权、利划分,与参加各方签订《经济责任书》 ,将项目整个过程中的安全、质量、成本、环保等各个方面均写入合同,严格执行各项奖惩措施。这也确保了在项目实施全过程,参建各方始终践行合作共赢的理念,对项目收益进行积极有效的管控。

成本:精达细算打造精品

    与此同时,中交投资始终注重将“成本”的理念融入到项目运转的各个方面,发挥各方优势,严控投资节奏。在挑选银行组建贷款银团的过程中,中交投资充分发挥融资方面的优势,精心比选相关银行及合作条款,最终选择了由建设银行、进出口银行为牵头行的银团,不仅在项目实施过程中始终保证资金及时到位,而且根据银行利率的波动对借款利率及时进行了下浮调整,大大降低了项目投资成本;在施工图纸的质量控制上,引入了双院制进行审核把关,并让施工单位也介入图纸的细化工作,保证了施工图纸较高的质量,在施工过程中,没有出现重大设计变更,较好地控制了建设成本。为有效控制大宗物资价格波动的风险,项目公司采取类似期货的方式,在价格较低时与供应商签订合同,锁定价格。这一措施成功规避了主桥钢箱梁、桥面沥青铺装等大宗材料价格波动带来的风险。

    战略引领、科学谋划、创新模式、精诚合作,投资先行为沌口长江大桥项目后期的建设奠定了基础,全生命周期的管理为项目顺利实施做出了保证。大桥的成功合龙标志着项目全过程中的重要一环已经顺利完成。年底大桥即将通车,中交投资的管理团队已经开始对沌口大桥通车后的运营工作进行筹划。

 二、这座武汉大桥最能“扛重”

    漂亮的蓝色斜拉索,高耸入云的主塔,中交二公院设计的沌口长江大桥以其壮丽的雄姿为武汉市平添了一道新的景观。

    沌口长江大桥是武汉市第九座长江大桥,为双塔双索面钢箱梁斜拉桥,主桥宽46米,是目前长江上最宽大桥。作为高速公路桥,沌口长江大桥未来以货运车辆为主,其荷载能力要比普通高速公路高出30 %,是武汉现有桥梁中最能“扛重”的一座。重载车多,桥面宽,这对桥梁的耐久性和抗压防裂能力都是考验,如何进行合理的设计规划,成为了建设施工的先决要素。

   “武汉市政府将如此重要的长江大桥工程托付给我们,是对我们的信任。我们必须尽其所能将沌口大桥打造成为精品工程,交出让武汉市民满意的作品! ”时任项目总负责的冯鹏程在项目动员会上满怀激情地说。

逐梦:成立设计“梦之队”

    为了打造精品工程,二公院专门成立了桥梁设计“梦之队” ,抽调了院内所有的精英力量,并邀请全国工程设计大师廖朝华、业内著名老专家杨耀铨作为顾问。

    时间紧任务重,为确定跨江桥位及桥跨布置方案,进一步明确跨江主桥主塔基础位置,顾问专家组与设计团队主要成员不畏酷暑严寒,穿芦苇、踏淤泥,多次踏勘现场,开展了环评、防洪、通航、水土保持等十余项专题研究。

    作为桥梁工程师,项目负责人陈毅明的职业梦想就是设计长江大桥。自2009年起,他开始全面负责沌口长江大桥项目的前期工程可行性研究、初步设计、施工图设计及施工配合服务,紧紧围绕各阶段的工作重点和时间节点开展工作,制定了切实可行的工作计划及目标。为抢在长江枯水期实施水上勘探,陈毅明连春节都没有休息,顶风冒雪踏上风浪中摇摆的勘探作业小船,查看钻孔岩心、现场调整地勘孔布置。

   “实现自己的个人价值,对企业更有贡献,让社会对自己更认同,这就是我们的筑梦计划。 ”冯鹏程感慨说,“中国梦其实与企业的发展和个人的成长息息相关,中国梦归根结底就是成就企业,成就个人。 ”

创新:用“中国智造”告别“跟跑”

    沌口长江大桥“宽幅大跨、重载交通”的特征带来了重重挑战,这些挑战无一不考验着大桥设计师们的智慧。设计团队通过“广泛调研、深入分析、勇于创新”三步走的方式,攻克了各种难题。

    作为长江上首座8车道高速公路大桥,在设计方案提出之初,众多专家对“宽幅主梁剪力滞”提出了担忧。“梦之队”很快就成立了专题研究小组,对全桥主梁的“剪力滞”分布特征进行了全方面的综合研究,根据研究结果针对性地提出了应对措施,将“剪力滞”效应带来的影响控制在工程可接受的范围之内。

    沌口长江大桥设计师付坤说:“ ‘钢箱梁疲劳开裂’是世界范围内广泛面对的难题,而沌口长江大桥‘重载交通’的特征又进一步增加了‘钢箱梁抗疲劳’设计难度,但我们经过不断努力,创新性地提出了‘U肋与面板双面焊技术’ ,利用微型机器人,在世界范围内首次实现了‘U肋内部焊接’工程化应用。 ”

    付坤介绍说:“通过对设计方案的反复改进和发挥集体智慧进行创新,我们提出的采用大吨位‘弹性+阻尼’复合式新型阻尼器,在保证抗震安全的同时,大幅提高了全桥安全系数,解决了伸缩缝、支座易磨损问题。 ”

    配合施工是设计的延伸。2015年汛期是沌口长江大桥主塔施工的关键节点,由于下塔柱施工还未出水,钢围堰及钢栈桥面临高水位度汛安全风险。面对主塔下横梁是采用原设计提出的后浇段方案还是施工单位提出的分层浇筑方案,设计后续服务团队一方面从理论上深入分析不同施工方案对结构内力的影响,另一方面充分调研不同施工方案实际操作对混凝土浇筑品质保证的有效性,通过专题分析论证最终采纳了分层浇筑方案,既节省了工期,也保证了工程品质。后续服务团队严谨务实的工作作风得到了参建各方的高度评价。

担当:“固基修道”让生活更美好

   “我们通过创新设计,实现了技术性与经济性的平衡,比如大桥的‘钻石型’主塔设计,通过对中塔柱设置横向预拱,大幅优化了桥塔的内力状态,避免了采用增加截面尺寸来解决受力问题。别看这只是一个小小的设计创新,在节省材料的同时,使得主塔处于全压状态,减小了后期开裂的风险,维护成本大大减少,真正做到了成本、美观双赢。 ”冯鹏程介绍说。

    对武汉而言,这座桥是实现发展升级的助推器。目前武汉重载货车主要通行三环线,而四环线上沌口大桥、青山大桥在承载能力的设计上要远超三环线上的桥梁。未来,四环线将全面替代三环线的货运功能,实现货运快速通道的外移。对武汉人民而言,这座桥可以大为改善他们的生活。沌口长江大桥通车后,号称武汉版“加州一号公路”的四环线将串联起武汉吴家山、纸坊等六大新城组群,大大缩短东西湖、沌口、江夏之间的出行时间。

    蛟龙踏水贯通南北,长虹卧波造福两岸。站在承前启后的历史舞台上,沌口大桥将为长江锦绣山河画上浓墨重彩的一笔。

三、智能机器人给大桥延寿
 

    仲夏之初,长江之上,最后一吊,精准对接。日前,武汉沌口长江公路大桥胜利合龙,“钻石型”的主塔熠熠生辉。

    这是“桥都”武汉四环线上第一条跨越长江的“巨龙” ,也是中交二航局直接参与投资和独立承担整桥施工的首座长江大桥。为信守“建国优工程” 、“反哺江城”的郑重承诺,二航局建桥团队砥砺三载,积极开展科研攻关与技术创新,为大桥建设提供了坚实有力的技术支撑。

生命“守护神”为大桥保驾护航

    沌口大桥采用BOT+EPC模式建设,运营期长达30年,因而对桥梁建设阶段的施工监控与运营阶段的健康监测必不可少。

    意识到这一点,建桥团队在桥梁设计阶段就提出“桥梁全寿命安全监控”理念,并携手二航局技术中心共同攻关,从系统的组成角度出发,深入探索桥梁施工监控系统和健康监测系统在硬件、软件、传输方式和数据处理等方面的共性特征,开发出“沌口长江公路大桥全寿命安全监控系统” ,既实现了施工过程与运营维护的无缝对接,节约了系统运营成本,也使桥梁安全监控更具针对性与精准度。

   “该系统通过在桥梁全寿命的早期关注结构易损件,在中后期关注结构整体性能,可以更准确地把握桥梁结构状态,更科学地指导桥梁养护维修,从而显著提高桥梁结构运营质量。 ”项目副总工罗航表示。

    正是这一桥梁生命“守护神”竭诚为大桥建设保驾护航,项目在2015年度全省公路水运重点工程安全、质量管理量化考核中,实现总分排名双第一,荣获2015年度湖北省公路水运工程“平安工地”示范工地等荣誉称号,并在行业内树立了桥梁全寿命周期管理标杆。

打造升级版“安全气囊”

    沌口大桥主跨760米,桥面宽46米,为跨越长江的首座8车道高速公路特大桥。通车后,作为串联武汉市6大新城的物流大通道,重载特征明显。因此,沌口大桥设计之初就提出在主塔塔梁连接处设置粘滞阻尼器,以提升桥梁抗震性能。“这如同给桥梁装上了‘安全气囊’ ,可以吸收震动对结构产生的冲击能量,减轻对桥梁造成的损坏。 ”工程部长罗长维介绍道。

    但建桥团队有“在看不见的地方也要做到极致”的文化基因,他们决定进一步优化阻尼器设计,并提出引入弹性约束的创新方案。“通过在阻尼器里增设刚度大、缓冲吸振能力强的碟形弹簧,可以发挥叠加减震效应。 ”总承包管理部经理易鲁表示。

    要实现这一设计并不容易。

    复合减震阻尼器重达16 . 8吨,对弹簧刚度也有更高要求,许多厂家受设备制约,无法达到相应生产能力与测试水平,“甚至像美国泰勒公司这样知名的阻尼器生产厂商也无法按我们的要求实现这个结构。 ”项目副总工李东辉坦言,在对国内外厂家进行多番比选后,他们最终锁定上海某研究所,完成了技术设计向产品制造的转化。阻尼器的测试结果也令李东辉倍感欣慰:“这是国内首次引入带弹性约束的阻尼器,它的复合减震能力会赢得更多桥梁工程的青睐。 ”

智能“绣工”巧解世界性难题

    2015年8月,项目部举办专家咨询会,邀请交通部原总工程师凤懋润等9位桥梁专家共同为大桥建设把脉问诊。会上,针对重载交通作用下大桥宽幅主梁疲劳问题,项目部表达了攻关U肋与顶板双面焊接技术的决心,得到了与会专家的支持。

    原来,项目部在大桥建设早期便针对重载条件下宽幅主梁设计开展了专题研究,进行了多项优化设计,有效提升了主梁耐疲劳性能。

    挑战来自U肋焊接技术。U肋是钢箱梁桥面板下焊接的一种U形钢筋,它可以增强桥梁抗扭、抗压等关键性能。沌口大桥每块钢板长12米,钢板下需纵铺6根U肋,每根U肋长12米,密闭凹槽仅28厘米高、30厘米宽,人无法钻入焊接,因此按世界通行做法,一般采用外焊工艺。但如此一来,焊缝根部未熔透部位反复受到通行车辆重压便容易疲劳开裂,导致钢桥焊缝往往经过15年左右就需大修。而如果采用双面焊接,则可有效提升U肋焊缝熔透率,使焊缝疲劳应力幅明显降低,大幅延长钢桥焊缝寿命。但U肋内焊是世界性难题,如何破解?
    为此,项目部与武汉锂鑫自动化科技有限公司、武船重工联手攻关,最终通过研发比拳头略大的机器人,钻入U肋焊接,成功解决了U肋内焊问题。“焊接机器人的动作很麻利,一来一回40分钟,就能精准完成一块钢板和U肋的内焊。 ”罗航对智能“绣工”的表现颇为满意。而据华中科技大学对产品的试验数据显示,仅采用外焊,在120兆帕至160兆帕的压强下, U肋焊缝承受470万次重压后,便可见裂纹,但加用内焊后,在120兆帕至220兆帕压强下,承受900万次重压,仍无裂纹,大大提高了钢板抗疲劳性能。

   “我们正在联合申报中国公路协会标准和湖北省地方标准。 ”项目总工张延河说。而作为世界上首次应用U肋内焊技术的工程,沌口大桥项目不仅有力推动了我国桥梁技术进步,也增强了中国企业在国际建桥领域的核心竞争力。

    建桥团队在技术创新路上一刻也未曾停歇。他们先后承担了6项中国交建科研课题和14项其他科研课题,完成了3项重要工法编制,进行了24项专利申报,并已获授权12项。正是将技术优势转化为成本优势,将技术价值转化为管理价值,让每项科技创新在大桥建设中落到实处,沌口大桥被评为2016年度湖北省公路水运工程建设示范工程。


  


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