在苍茫的杭州湾海面上,一座世界级的跨海长桥正拔节生长“。得益于这台易拉罐大小的激光扫描仪,它就像深海中的测量‘透视眼’,帮助我们成功解决了深海无支撑点测量难题,实现了效率与精度的双重飞跃。”二航局杭州湾跨海铁路桥项目测量部部长王会洲指着手中的精密仪器,自豪地说道。
杭州湾跨海铁路桥是新建南通至宁波高速铁路控制性工程,也是目前世界上在建长度最长、建设标准最高的高速铁路跨海大桥,包括3座航道桥和跨大堤、海中、浅滩区引桥,全长29.2公里。其中,海中引桥长17.9公里,约占大桥工程量的60%,是全桥施工重点,二航局承担了10.72公里的海中引桥建设任务。
2023年12月,随着海中引桥钢管桩施工推进,一个棘手难题浮出水面:离岸十几公里后,如何对打入海底的钢管桩进行竣工复测,以控制大桥线型?
“在海上,钢管桩孤零零立着,周边没有任何支撑点,传统岸上全站仪测量法完全失效。”王会洲回忆道。项目团队首先考虑船舶辅助测量,但被迅速否决:“成本高、风险大、潮水制约效率,人在摇晃的船上根本无法精准作业。”随后,项目团队引入无人机摄影测量技术,并邀请武汉大学专家到现场指导,却再度遭遇瓶颈:杭州湾潮汐频繁,仅退潮时桩身显露,作业窗口极短。而且,海上风浪极易导致无人机掉落,晃动也使测量误差超过10公分。
项目团队又尝试在钢管桩周围搭设测量平台。然而,当王会洲站上如孤岛般狭小的平台时,发现仪器无法舒展,测量结果也无法保证。若扩大平台,则需建造1500多根海中引桥钢管桩,成本将不堪重负。传统路径纷纷碰壁,测量工作一度陷入僵局。
“要不试试便携式激光扫描技术?”困境中,王会洲与测量团队提出了新思路。项目团队瞄准了仅易拉罐大小的激光扫描仪,其核心优势在于轻便、高精且能适应恶劣环境。项目团队随即自主研发专用工装:在一根杆子底部安装磁铁,便能将扫描仪牢固吸附于钢管桩上,无需人工扶持,彻底摆脱外部平台依赖。
在新仪器加持下,项目团队仅用20秒,便完成单站测量数据采集;30分钟内,单个桥墩所有钢管桩的内外业测量工作全部完成,测量精度高达5毫米。这项创新不仅攻克了离岸测量无支撑点的难题,更将效率提升了数十倍。
更令人惊喜的是,激光扫描仪的潜力在后续关键工序——钢吊箱围堰施工中被进一步激发。主墩钢吊箱这个重2500吨、面积相当于5个篮球场的“庞然大物”,需精准套入42根超百米长的桩基。而底板开孔直径仅3米,相对于直径2.8米的桩基,左右容错空间仅10公分,其精度要求堪称“针尖对麦芒”。
要使钢吊箱底板开孔无误,首要任务是测出42根桩的位置。但测量过程中,王会洲发现桩基钢护筒的垂直度很难测量。
“我们试过传统的吊锤球方法和浮球法测量,但海上风浪大,吊锤球和浮球晃动太厉害,精度无法控制。”王会洲解释道,“如果采用人工辅助稳定锤球,海上施工风险太大。”
“要不把扫描仪倒过来用?”一筹莫展之际,王会洲灵光一闪。测量团队迅速优化原有工装,研制出一套类似“自拍杆”的新装置,将倒置的激光扫描仪伸入钢护筒内部,能快速扫描采集垂直度数据。不到半小时,42根桩的垂直度全部精准测完。
在激光扫描仪与新工装的强力支撑下,钢吊箱底板高精度开孔难题迎刃而解。2024年10月底,随着国内起重能力最大的“二航卓越”号起重船巨臂的舞动,这个千吨级钢吊箱被稳稳沉放至设计位置;2025年6月,1512根海中引桥钢管桩全部施工完成,为大桥通车奠定了坚实基础。蔚蓝海天之间,中交建设者与浩瀚自然和谐共舞,正谱写着中国桥梁建设史上的又一辉煌篇章。
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来源:二航局