沪通大桥沉井发生偏移?重达15000吨的钢沉井歪了,该如何扶正?

宇宙天文馆 2024-07-01 15:03:56

沪通大桥位于江苏省境内,连接苏州和南通,是通锡高速公路、沪苏通铁路、通苏嘉甬高速铁路共同的跨江通道,也是世界上最长的公铁两用斜拉桥。

这座大桥在建设过程中使用了众多新技术,可以说是我国桥梁基建工程的又一次技术展示,但是在建成通车之后,有一个桥墩发生了偏移。

大桥的桥墩使用的是钢沉井,重达15000吨,如此巨大的庞然大物,想要把它扶正实在不容易,工程师是如何解决这一问题的呢?大桥的桥墩为何会发生偏移呢?

沪通大桥为何使用钢沉井做桥墩?

苏州张家港市和南通市隔江相望,长江在两个城市之间穿流而过,江面足有6公里宽,以前,人们只能靠汽渡往返。

滔滔江水奔流,这里是繁忙的航道,在沪通大桥附近,有十余个码头和港口,每天有近3万艘船舶从这里通行。

相关部门要求,为确保长江航道不受大桥的影响,桥梁建成之后,通航净宽不能低于900米。

要想实现这一要求,桥梁的主跨必须要超过1000米,在此之前,世界上建造的同类桥梁,最大跨度也只有630米。

所以沪通大桥的蓝图从诞生之日起,就没有任何先例可以模仿,只能根据实际情况去开创性的解决问题。

同时,这一地段的江水还会受到潮汐影响,也就是正处于“感潮区”,海水涨潮会倒灌到这里,与奔流而下的江水相遇,造成水面壅高的现象,退潮时又会奔涌而下。

经过反复研讨,最终的方案确定大桥主跨为1092米,如此宽的跨度,再加上复杂的水流冲击,要想让大桥跨得稳、立得牢,桥墩的稳固性就成为关键。

通常来说,桥梁的桥墩一般通过打桩和沉井来建造,如果是打桩,就必须打到坚固的岩石层,否则桥墩就不稳。

沪通大桥所在地往下两三百米都是砂土层,难以支撑如此庞大的大桥。

经过研究对比,工程师选择了施工难度大,但稳固性更高的钢沉井方案。

这一方案就是将一座巨大的钢结构沉井沉入江底,再将几万立方米的混凝土浇筑进这个钢结构的井壁,牢牢固定住,以此作为大桥的桥墩。

沪通大桥的钢沉井,横截面积达到了5100平方米,相当于12个篮球场,高度有110米,其中钢结构有56米高,相当于19层的大楼,是目前世界上最大的沉井结构。

通常,钢沉井的建造会在桥梁施工现场进行,方便后期安装,但如此巨大的沉井如果在长江边修建,势必影响航运,所以首次将钢沉井放在工厂里进行建造。

沉井建好后,如何运到施工现场?

建造者又创新使用了助浮结构和充气增压系统,将沉井上的部分井孔封闭,并往井孔内充气,这样沉井就可以漂浮在水面上,被拖船拖至施工现场。

最后,还要将钢沉井准确无误的固定在既定位置,工程师用8根直径达3.5米的钢桩。

在钢沉井的上下游处固定住位置,南北两侧各抛下4个重约900吨的混凝土边锚,并用计算机进行快速同步定位,解决了在千吨级水流冲击力作用下,钢沉井精确定位的难题。

沪通大桥并非只有钢沉井这一项创举,它还创造了诸多“世界之最”。

沪通大桥的创举

这项工程的体量究竟有多大?一组数据就可以说明问题。

整个工程使用钢材达到48万吨,相当于12个“鸟巢”;混凝土用量达230万立方米,相当于8个国家大剧院;斜拉桥主塔高达330米,相当于110多层的高楼。

为了将主塔建好,工程师甚至研制出一种新型的混凝土。这是因为传统混凝土如果要达到符合要求的强度,就会很粘稠。

对于330米的主塔来说,向高空运送就很麻烦,即便运上去,也难以像在地面上一样洒水保温养护,这样混凝土就很容易开裂。

新型的混凝土不仅比较稀释,适合泵送到高空,而且具有很强的抗裂性能,非常适合高空作业。

对于跨度超过千米的斜拉桥来说,斜拉索和钢梁必须极为坚固,当时国内并没有能生产的厂家,日本听说后甚至主动上门来推销。

但项目负责方还是希望能够用国产的产品,于是就联合国内厂家和相关科研机构,将2000兆帕钢丝的研发工作提上日程,经过近两年的努力,终于攻克这一技术难关,生产出直径7毫米的强力钢丝。

大桥最长的一根斜拉索长达576米,可以承受1300吨的重量,相当于600多辆小轿车。

钢梁的质量也至关重要,不仅要有足够的承重能力,还要有韧性,工程人员为大桥特制了强度达500兆帕的高强度钢,这种钢材,每平方米可以承重5万吨。

同时在突然受到重压的时候,会很有韧劲,通过轻微变形来分散压力,随后恢复原有形态,可谓是“刚柔并济”。

同时,这还是一座“智慧”的桥梁,大桥公路面采用5G微站覆盖,铁路面采用5G泄漏电缆覆盖,引桥部分建设有多座超高铁塔基站进行补充覆盖,将5G信号全部传送到位。

行驶在大桥上,乘客们可以实现高速上网、高清语音通话等5G应用,甚至可实现工业物联网应用,现代科技的畅快与便捷,在这里得到充分体现。

经过5年多的建设,2019年,沪通大桥全桥合龙,并于2020年7月1日正式通车,该桥实现了多项“世界之最”,并将上海至南通的行程,从原来的3.5小时缩短到最快1小时6分钟。

但是这座集众多荣誉于一身的大桥,却在不到3年的时间里,钢沉井发生了偏移,这又是为什么呢?

钢沉井为何会发生偏移?

由于潮汐作用,海水会倒灌到此处,奔流而下的江水与海水经常会相遇,造成这里的江水流速变化较大,退潮时水流的冲击力会成倍增加。

对于钢沉井来说,水流冲击的时候,上下游两侧的流速不等,上游下来的水流速快,会将水底的泥沙逐渐冲走,而下游这一侧的泥沙基本不会改变。

这就造成钢沉井上游一侧慢慢塌陷,而下游一侧保持不动,沉井就会在纵向上发生位置偏移。经测量,当时沪通大桥的钢沉井两侧距离水面的高度,相差了有9米左右。

之前世界上使用沉井技术修建的桥梁,也发生过类似的情况,只不过那些沉井要小得多。

在建桥之前,工程师们已经做过模拟实验,水流对泥沙的冲刷深度约为2.5-7.5米之间,最大不会超过11.2米,钢沉井受到的水流冲击力为700吨左右。

正是为了解决水流对河床造成的冲刷问题,才用钢桩和混凝土边锚对钢沉井加以固定,但是没想到还是低估了大自然的力量。

这种情况的产生,可能和局部水流流动的特殊性相关,也可能与钢沉井的具体位置、形状等因素有关,还可能和钢沉井施工作业时的工法相关,这就需要相关技术人员进一步去总结经验了。

问题出来了,就必须解决,但重达15000吨的钢沉井,该怎样才能让它复位呢?

如何扶正钢沉井?

对此,工程师采用了局部增加荷载纠偏的方法,在低的一侧抽水,高的一侧注水,进行压重,然后在沉井外沉入大量石块、沙袋,在低的一侧沉入碎石,一方面可以减缓水流对河床泥沙的冲刷,另一方面扩大受力面,减小单位面积所受到的冲击力。

做完这些之后,再对钢沉井进行扶正,首先在较高的那一侧,也就是下游一侧进行吸土作业,然后在沉井内壁继续灌入混凝土,使这一侧的沉井慢慢低下来。

与此同时,较低的一侧会慢慢抬高,之前沉入的碎石会被冲进沉井下面,将这一侧缓缓垫起。

然后再打上钢桩,浇筑混凝土予以固定,同时进一步扩大这一侧与水流的接触面积,防止日后再次下陷。

另外,还要对钢沉井进行重新测量,在沉井外部焊接挡水板,通过挡水板调节两侧的水流速度差,使流速达到一致。

为了使沉井能够经受住长江汛期的考验,在沉井前面,用巨大的石头和泥沙堆积出三角形的浅滩,使江水尽可能被浅滩分割,从浅滩两边流走,进一步分担水流对沉井以及河床的冲击力。

经过这样的综合调整之后,钢沉井终于复原。

沪通大桥作为世界上最大的公铁两用斜拉桥,在设计施工的过程中没有前车之鉴,工程人员只能不断挑战过去的经验,努力开拓创新,将脑海中的规划变成现实。

既然敢为天下先,自然就要面对可能出现的问题,钢沉井偏移并不是罕见的问题,但要对付如此重的庞然大物,的确需要胆大心细。

中国“基建狂魔”的称号,不仅仅是由一个个成功累加出来的,失误与问题恐怕才是最常遇到的家常便饭,只要有认真负责、实事求是的态度,这些问题都将成为宝贵的经验。

对此,你怎么看呢?欢迎在评论区留言讨论。

48 阅读:28678
评论列表
  • 2024-07-02 05:04

    这叫乱干[吐舌头眯眼睛笑]

    用户61xxx71 回复:
    那你干个好的出来
  • 2024-09-19 22:16

    这桥最扯淡的是,十多公里全实线,禁止变道,不知道哪个坐办公室的拍脑袋想出来的。多多学学浙江,好几座跨海大桥,都是虚线,就江苏的桥喜欢画实线。

  • 2024-07-07 22:15

    在软基质上用钢沉井不是好方案,将随着时闷延长还会不断沉降!

  • 2024-08-04 12:52

    叫沪通是没错的,我就是沪通铁路的参建者。运行前叫沪通铁路,运行以后才改的名字叫沪苏通。

    辉大神 回复:
    先不说沪苏通大桥叫成了沪通大桥,图片也根本不是张家港的沪苏通大桥,而是常熟的苏通大桥[笑着哭],这个人根本搞不清楚就敢出来写文章[点赞]真是什么人都可以滥竽充数
    用户73xxx64 回复: 辉大神
    常熟的是公路桥,这是公铁两用桥,图片也是正确的
  • 2024-09-15 21:53

    胡扯蛋,你告诉我怎么做到在大桥建成3年后还发生钢沉井偏斜的?啥是钢沉井都不知道吧

  • 2024-07-02 01:34

    钻家表示没有安全隐患,[得瑟]

  • 2024-07-04 05:05

    你怎么知道的?谁告诉你的,还是你参与了建设,还通车之后?你胡说八道也有点根据,靠点谱好吧?

  • 2024-07-07 08:27

    要有敢于担责的雄心才能实现一切可能实现的成果

  • 2024-07-22 18:30

    这个大桥在张家港地界上咋叫沪通长江大桥了?不叫苏通长江大桥?

    TECHI 回复:
    因为有了一座苏通大桥了。然后这座大桥是沪通铁路的关键性部分,所以叫沪苏通长江大桥。
  • 2024-07-26 15:46

    钢沉井是拉到现场定位时发生了倾斜,后来里面加了24根钢管桩,

  • 2024-07-02 18:50

    到底是哪个大桥[墨镜]

  • 2024-07-03 21:38

    中国人的智慧是无穷的

    Nuomo 回复: 用户68xxx48
    霓虹鬼子[抠鼻]
    用户68xxx48 回复:
    什么人的智慧是有限的呢?
  • 2024-07-28 05:26

    沪苏通大桥,你这种人也好意思发文基本功都没做

  • 2024-09-17 11:47

    我一个江苏人在武汉做的杨泗港大桥钢沉井,超级大,得有十层楼高,我们只分到一个部分,最后合拢大难题,因为太大了,各家做的都有偏差[呲牙笑]

  • 2024-07-02 13:06

    不是,沪苏通公铁大桥吗

  • 2024-07-26 09:00

    不是沪苏通大桥吗?经常路过提心吊胆

  • 2024-09-11 06:37

    你确定是建成之后位移的?偏了9米桥居然没塌??胡说八道!!!

  • 2024-09-10 19:07

    正好重新走南通中段线,劳汁子的西段浅是为张家港服务的,对南通毫无用处

  • 2024-09-12 17:38

    等我明两天干完活过去推一下就好了

  • 2024-09-16 22:03

    早晚出事

  • 2024-09-22 09:34

    都起来,我手一拉就过来了,这么麻烦

  • 2024-09-09 12:21

    造桥时候怎么不请你这个专家去呢[呲牙笑]

  • 2024-07-31 11:03

    一篇如老女人的裹脚布又臭又长!

  • 2024-09-11 21:05

    沪通大桥?确定不是沪苏通大桥?

  • 2024-09-14 20:14

    一个老头,一包烟,一个晚上给你一个奇迹[呲牙笑]

  • 2024-09-17 14:21

    沉井,它既然能沉,那它肯定能浮起来!还用解释得详细些吗?[得瑟]

  • 2024-09-24 22:26

    麻烦大了的,这种跨海大桥不定性情况太多