“定海神针” 世界在建最大水中沉井基础成功终沉

1月28日，辽阔的长江常州段江面上，一个22万多吨的钢沉井沉入江底。由中铁大桥院设计、中铁大桥局承建的世界在建最大水中沉井基础——常泰长江大桥6号墩钢沉井基础，下沉到-65米的目标，顺利实现精准终沉。沉井平均下沉速率25厘米/天，创造了粉质黏土层大型沉井下沉的最快纪录。常泰长江大桥6号墩钢沉井为新型减自重减冲刷台阶式沉井，从空中看，像一个超大号的椭圆形蜂窝煤，面积相当于13个标准篮球场大小。沉井钢结构与混凝土总重超过22万吨，足以承担起主跨超千米的桥梁全部荷载，是大桥名副其实的“定海神针”。

2019年12月28日，6号墩钢沉井出船坞，自此开始浮运、定位、着床的旅程。

与以往的施工环境不同，6号墩钢沉井下沉总深度为35米，黏土层就占了约21米，取土方量约19万方，施工难度巨大。

“沉井下沉区域的土层有5层硬质黏土，每一层的厚度都不同，如何在下沉时保持平稳的‘姿态’很重要。”中铁大桥局二公司常泰长江大桥项目部生产经理赵政告诉科技日报记者，沉井下沉过程中倾斜率要求不大于1/150，中心偏位不大于26厘米。

为确保沉井姿态平稳可控，中铁大桥局的建设者们在沉井主体结构内部安装了300多个监控元器件，利用了智能传感器自动采集沉井姿态和结构受力数据，并在沉井监控云平台上直观显示出来，淘汰了以往采用人工测量泥面高程的传统工艺。

在中铁大桥局常泰长江大桥水上员工之家，记者看到，在“常泰长江大桥6号沉井施工监控云平台”上，每隔10分钟，就会刷新一次沉井下沉信息，井孔底部土层高度、底部所受应力、沉井的上下游高差、倾斜度等数据一目了然。“一旦发现下沉数据偏离了当初的设计，我们就会及时调整参数。”赵政说。

大型桥梁沉井作业的难点之一是“盲区”取土。由于水下地形复杂，沉井隔仓形成的盲区又难以视探，以往的吸泥设备，存在取土不均匀，沉井安装倾斜、突然下沉的风险。

对此，建设者们派出了机器人同事。中铁大桥局常泰长江大桥项目部副总工程师姚森介绍，建设者们研发了适用于粉质黏土层的液压双绞头吸泥机，提高取土工效4—6倍;研发了履带式绞吸机器人、龙门式绞吸机器人、高压射喷钻机等，解决了沉井井壁、隔墙盲区取土难题。据了解，在6号墩钢沉井下沉过程中，共投入26台套智能装备，沉井25厘米/天的平均下沉速率也创造了粉质黏土层大型沉井下沉的最快纪录。

历经“二次接高、四次井壁混凝土浇筑、三次取土下沉”，6号墩钢沉井实现可测、可视、可控下沉。最终，沉井南北偏位仅为8厘米，上下游偏位仅为3厘米。

“超厚粉质黏土层沉井高效精准终沉，使桥梁设计师们有了更广阔的大型基础设计选择空间，将对我国大跨桥梁基础施工产生深远影响。”中铁大桥局常泰长江大桥项目经理汤忠国感慨万分。

沉井终沉后，还将进行清淤、沉井封底等连续作业。赵政介绍，目前，大家正在为沉井封底做准备，预计2月中旬开始封底施工。届时，将有近4.7万方混凝土灌注到井底。

常泰长江大桥是长江上首座集高速公路、城际铁路、普通公路“三位一体”的过江通道，连接江苏省的常州市与泰州市。建成后，主航道桥主跨达1176米，将成为世界上跨度最大的斜拉桥。(记者 金 凤 通 讯 员 朱 玥 邹振磊 王海芳)