出品| 網(wǎng)易新聞

　　作者| 須臾千秋，清華大學(xué)土木工程博士

　　馬爾代夫是全世界熱愛(ài)大海的游客們心中的夢(mèng)。它是由印度洋上的一串珊瑚礁組成的群島國(guó)家，有1200多個(gè)小珊瑚島嶼，其中202個(gè)有人居住。在島嶼和島嶼之間，人們通過(guò)小型飛機(jī)和船只進(jìn)行交通。數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的外國(guó)游客乘坐飛機(jī)來(lái)到首都馬累，再前往各個(gè)風(fēng)景秀美的度假小島上。

　?。利惖鸟R爾代夫度假小島）

　　（一）珊瑚礁組成的馬爾代夫群島，地基“酥脆”不易建橋

　　然而，馬累只是一個(gè)小小的珊瑚島，是世界上最小的首都之一。島上極其擁擠，根本沒(méi)有空間布置龐大的機(jī)場(chǎng)跑道。因此，馬累機(jī)場(chǎng)修建在兩公里外的另一座島嶼——瑚湖爾島上。在過(guò)去，人們乘飛機(jī)到達(dá)馬累機(jī)場(chǎng)，隨后就要轉(zhuǎn)乘水上交通工具才能前往馬累城里，極其不便。

　?。〒頂D的馬累島與隔海相望的機(jī)場(chǎng)）

　　而有人會(huì)問(wèn)，馬累機(jī)場(chǎng)距離馬累島只有兩公里遠(yuǎn)，為什么不能建一座橋呢？

　　而且由于城市擁擠將機(jī)場(chǎng)修建在外海島嶼并不是什么新鮮事。像日本的關(guān)西國(guó)際機(jī)場(chǎng)、英國(guó)的倫敦第三機(jī)場(chǎng)，還有中國(guó)正在建設(shè)的大連新機(jī)場(chǎng)，都是在外海人工島上興建的機(jī)場(chǎng)。它們會(huì)通過(guò)橋梁與城市連接，高效地輸送人員和物資。

　　原來(lái)，馬爾代夫群島與普通島嶼的材質(zhì)完全不同。它所有的島嶼都是珊瑚島，材質(zhì)為礁灰?guī)r。珊瑚蟲(chóng)群死亡后，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的時(shí)間鈣化沉積，就會(huì)在海洋中形成礁灰?guī)r。它具有密度低、孔隙大、結(jié)構(gòu)性強(qiáng)、脆性大、強(qiáng)度各向異性明顯等復(fù)雜的巖土工程特性。在這樣酥脆的地基上建橋，難度和危險(xiǎn)性可想而知。加之海洋環(huán)境的腐蝕、熱帶陽(yáng)光的照射……因此，老一代的馬爾代夫人甚至一輩子都沒(méi)見(jiàn)過(guò)一座橋。

　?。ń富?guī)r形貌）

　　可是隨著馬爾代夫交通量的上升，光靠駁船來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)交通實(shí)在不是個(gè)辦法。加之海峽中風(fēng)高浪急，運(yùn)輸乘客的小型交通船只危險(xiǎn)性極高，修建橋梁的事情不能無(wú)限拖延下去。

　　2014年，中馬兩國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人共同商定，由中國(guó)援建一座連接首都馬累到機(jī)場(chǎng)島的跨海大橋“中馬友誼大橋”。項(xiàng)目線路總長(zhǎng)2000米，由橋梁、填海路堤和道路等工程組成。主橋全長(zhǎng)760米，為主跨180米的連續(xù)剛構(gòu)橋。項(xiàng)目按照1級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，使用壽命100年，由中國(guó)交通建設(shè)集團(tuán)二航局負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)施工總承包。

　?。ㄊ┕ぶ械闹旭R友誼大橋）

　　（二）如何讓樁基穩(wěn)固地扎進(jìn)酥脆的珊瑚礁？

　　1、地基松軟+珊瑚礁溶洞，“打樁”才是王道

　　在珊瑚礁上修建大橋?qū)崒偈澜缡桌词箤?duì)于經(jīng)驗(yàn)豐富的中國(guó)建設(shè)單位而言也是頭一遭。不僅如此，地質(zhì)鉆探還顯示，馬累附近的珊瑚礁中還存在珊瑚礁溶洞。溶洞的最大高度達(dá)4.4米，且位置正好位于23號(hào)墩所處位置。

　　為了能讓大橋安穩(wěn)地屹立在酥脆的珊瑚礁上，工程決定向珊瑚礁內(nèi)打入大型嵌巖樁，再在樁基上修建橋墩。這樣盡管珊瑚礁的強(qiáng)度很低，但樁基與珊瑚礁的結(jié)合緊密，接觸面積大，也能保證橋梁的穩(wěn)定可靠。

　　中馬友誼大橋的大型鋼管樁直徑3.6米，長(zhǎng)度約170米，單樁重量150-180噸。這一尺寸和重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了一般的鋼管樁，也超過(guò)了施工所用的“海力801”打樁船的最大承載量。為了順利施工，打樁船拆除了其自有樁架和樁錘以提升其起重量，在船舷一側(cè)加裝固定導(dǎo)向架，采用先吊樁下放、吊錘施打的方案實(shí)施此打樁項(xiàng)目。

　　2、開(kāi)敞海域，鋼管樁如何精準(zhǔn)定位？

　　馬爾代夫群島四周均為開(kāi)敞海域，島間峽道水流很強(qiáng)，在機(jī)場(chǎng)島南側(cè)形成了一個(gè)弱的回流區(qū)。這里的海況條件時(shí)常惡劣，經(jīng)常發(fā)生涌浪。尤其是從每年5月份開(kāi)始的雨季，峽道內(nèi)會(huì)發(fā)生劇烈的涌浪，使得大型浮吊船起伏高差近3米。這使得打樁船舶很難錨定，鋼管樁的定位十分困難。

　　（1）液壓錘、導(dǎo)向架、打樁船……

　　為了避免溜樁，工程師們從多個(gè)角度入手來(lái)維持樁的穩(wěn)定。工程采用了錘擊能量巨大的德國(guó)MENCKS550液壓錘進(jìn)行打樁施工，在沉樁發(fā)生溜樁時(shí)可以最大限度地避免鋼管樁脫錘，為沉樁提供安全保障。

　　此外，人們還在全回旋浮吊上布置了導(dǎo)向架，以使得鋼管樁精確就位，對(duì)鋼管樁的平面位置和垂直度起到約束作用，保證在沉樁過(guò)程中不發(fā)生較大的位置偏差。

　　打樁船本身的固定也有學(xué)問(wèn)。打樁船施工時(shí)需要錨定，錨重量太低則抓力不夠，容易發(fā)生走錨，不能維持船舶穩(wěn)定；而過(guò)大的錨又會(huì)降低施工效率。經(jīng)過(guò)施工中的逐步摸索和試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，最關(guān)鍵的是要控制拋錨的方向及角度，把錨拋遠(yuǎn)以增加抓力。

　?。ù驑妒┕ぶ械暮Ａ?01打樁船）

　　（2）技術(shù)問(wèn)題都已攻克，怎可輸給大自然的“窗口期”

　　然而，盡管采用了這么多舉措來(lái)保障施工，人類仍然不能和大自然硬碰硬。樁基施工適逢雨季，劇烈的風(fēng)浪使得絕大多數(shù)時(shí)間都無(wú)法施工?？茖W(xué)家們對(duì)施工位置展開(kāi)了水文氣象監(jiān)測(cè)，結(jié)合國(guó)家海洋局的水文氣象預(yù)報(bào)來(lái)提前預(yù)知可供施工的“窗口期”。然而，實(shí)際可用的窗口期少得可憐，氣候最惡劣的時(shí)候，2個(gè)月的窗口期加起來(lái)只有6天，窗口期每天只有3、4個(gè)小時(shí)可供施工。因此，施工人員們從不放過(guò)任何時(shí)機(jī)，將所有窗口期一小時(shí)不差地利用起來(lái)。

　　從2016年5月到12月，建設(shè)者們?cè)?00多天中不到200個(gè)小時(shí)的窗口期內(nèi)，完成主橋37根臨時(shí)棧橋鋼管樁、5個(gè)輔助平臺(tái)和35根大直徑鋼護(hù)筒施沉，將一根根定海神針深深地嵌入珊瑚礁中。不僅比原計(jì)劃提前24天完成任務(wù)，而且全橋的129根樁全部是質(zhì)量?jī)?yōu)良的一類樁。

　?。ㄏ募镜挠《妊笊蠒r(shí)常發(fā)生氣象災(zāi)害）

　　（三）馬爾代夫那么熱，如何克服海洋腐蝕？

　　馬爾代夫位于赤道附近，常年高溫、高濕，強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射導(dǎo)致巨大的蒸發(fā)量，局部含鹽量超過(guò)3.3%，遠(yuǎn)高于一般海水。這使得該地區(qū)的環(huán)境腐蝕性驚人。大橋要保持一百年的安全穩(wěn)定，就必須按照極高的防腐標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)。

　　（1）來(lái)自印度、印尼以及當(dāng)?shù)氐摹熬x” 材料

　　結(jié)構(gòu)防腐，首先要從原材料入手。由于馬爾代夫的自然資源匱乏，砂石、水泥等建筑原材料完全依靠周邊國(guó)家進(jìn)口。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)為了找到合格的原材料，歷史三個(gè)多月，走訪了周邊的斯里蘭卡、印度、馬來(lái)西亞等8個(gè)國(guó)家和地區(qū)，展開(kāi)了充分的市場(chǎng)調(diào)研，最終選擇了最優(yōu)質(zhì)、最合適的建筑原材料。

　　中馬友誼大橋所用到的碎石骨料、機(jī)制砂和粉煤灰來(lái)印度海德，水泥則來(lái)自印度尼西亞。只有預(yù)拌混凝土用水來(lái)自馬爾代夫當(dāng)?shù)氐亩?jí)淡化海水。

　　經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢測(cè)與篩選，各項(xiàng)原材料性能較好，都能很好地滿足工程需求。包括工程師們最關(guān)心的施工用水含鹽量問(wèn)題，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)自制的二級(jí)淡化海水經(jīng)過(guò)過(guò)濾吸附后，水質(zhì)居然還要遠(yuǎn)好于當(dāng)?shù)氐淖詠?lái)水，可以稱得上是完全無(wú)憂。

　　（2）專為大橋生產(chǎn)的特種合金螺紋鋼

　　比混凝土更需要防腐的是大橋所用的鋼材，甚至包括被混凝土包裹起來(lái)的鋼筋。在大橋施工中，普遍采用的是環(huán)氧鋼筋。它的內(nèi)部看起來(lái)普通帶肋鋼筋沒(méi)有區(qū)別，但表面采用靜電噴涂的方法，將環(huán)氧樹(shù)脂粉末均勻地形成綠色的耐腐蝕涂層。這可以將鋼筋與外界的水、空氣、有害鹽離子隔絕開(kāi)來(lái)。

　　而這些鋼筋本身也不是普通的鋼材。它們是韶鋼專門(mén)為工程生產(chǎn)的，能夠適合海洋環(huán)境的特殊要求、符合大橋?qū)I(yè)要求的特種合金螺紋鋼。就連聯(lián)結(jié)橋梁與橋墩之間的支座也是也選用了洛陽(yáng)雙瑞公司的特種不銹鋼作為材料，從材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，到加工制作、裝配等多個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)，使得構(gòu)件能夠以優(yōu)異的性能滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

　?。ōh(huán)氧鋼筋）

　　（3）創(chuàng)新混凝土配合比和精細(xì)養(yǎng)護(hù)來(lái)抗裂

　　在施工層面，想要防止腐蝕，最重要的就是抗裂。一旦混凝土出了裂縫，相當(dāng)于為外界有害物質(zhì)打開(kāi)了一條快速腐蝕內(nèi)部的通道，再好的材料也經(jīng)不起幾年由內(nèi)而外的侵蝕。通過(guò)調(diào)整創(chuàng)新混凝土配合比和精細(xì)養(yǎng)護(hù)方式，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫得到了有效控制，結(jié)構(gòu)整體抗腐蝕性能極強(qiáng)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　中馬友誼大橋自2015年底開(kāi)始施工建設(shè)，到2018年7月9日，主橋20號(hào)墩至21號(hào)墩之間的鋼箱梁成功合龍，至此全橋貫通，開(kāi)創(chuàng)了世界遠(yuǎn)洋深海無(wú)遮掩環(huán)境及珊瑚礁地質(zhì)上建設(shè)特大型橋梁的先河。

　　建成后的中馬友誼大橋?qū)⒊蔀轳R爾代夫的新地標(biāo)，實(shí)現(xiàn)機(jī)場(chǎng)與馬累徹底的一體化。不僅便利了外部交通，而且能形成大馬累生活與居住圈，有效疏解馬累島居住壓力。