万吨沉井稳扎长江之畔

荆州李埠长江公铁大桥南岸锚碇沉井精准下沉到位

5月29日,由湖北交投集团投资建设,中国铁建大桥局承建的荆州李埠长江公铁大桥南岸锚碇沉精准下沉到位,下沉到位后精度控制达到毫米级,标志着大桥建设取得突破性进展。

锚碇是大桥的重要受力构件,由沉井基础和锚体组成,它承担着大桥缆索的巨大拉力。荆州李埠长江公铁大桥南岸锚碇沉井基础属于国内超大型的陆地沉井,平面尺寸为76米×68米相当于13个篮球场大小,高22米相当于7层楼高,整个沉井基础自重近8万吨。沉井总体采用一次接高两阶段下沉的施工工艺,即先排水下沉、后不排水下沉至设计标高,下沉以来累计取土约11万多立方米。

沉井下沉地质条件复杂、地层分布不均匀,需穿越粉砂层、硬塑黏土层及承载力较高的粗圆砾层,地质条件多变。在第二阶段不排水下沉时,黏土层水下取土效率低,下沉过程面临极大挑战。

项目始终坚持以科技引领数智赋能,按“数据赋能、融合发展、智能引领、自主可控”四项原则推进数字化转型,不断推动传统桥梁建设技术向数字化、智能化转型,提升桥梁核心竞争力。面对复杂的地质和技术要求,积极推进“智慧工地”建设,将大数据、智能化等集成应用于施工现场,积极开展关键技术和设备攻关。经过160多个日夜的连续奋战,项目建设团队成功克服了硬塑黏土层取土、粗圆砾土层取土及盲区取土等诸多施工难题。

引入双系统 “智”开双眼

沉井下沉过程面临下沉速率及姿态控制难度大、受力情况复杂、结构安全风险高、纠偏难度大等重难点问题。项目建设团队与科研单位研发沉井智能监控系统,在沉井钢壳拼装及混凝土接高阶段,预先安装各种应力、姿态等监控元器件,对沉井施工中的水位变化、周边土体沉降、受力状态、空间姿态等关键指标进行实时监测,实现沉井下沉全过程可视、可测、可控。为提高智能化、可视化、机械装配化水平,提高取土效率,项目对龙门吊进行智能化改造,系统与沉井智能监控系统联动,组合成沉井智能系统。龙门吊智能取土系统采用了按规划路径自动取土,引入“深度+时间”双控策略,研发泥面高程测量技术,将数据反馈至沉井智能建造系统,通过自动拟合三维泥面高程模型,实时更新并提供精准的取土规划建议。

AI预判模型 “智”管赋能

施工区域覆盖高清摄像头网络,实时捕捉施工细节,结合流媒体传输技术,让管理者如同“身临其境”,动态掌握每一环节。将人工智能领域中的大型模型应用于超大型沉井的施工过程中,实现了对沉井施工的深度赋能。基于构建的三维分析模型,利用通信及网络技术进行传输、存储,采集数据与施工现场BIM模型实时关联,精准预警偏移风险,分级预警,实时指导动态纠偏,降低沉井施工安全风险。对下沉全过程进行动态预测,超前预判施工异常,从以往的“事后补救”转向“事前规避”,大幅提升施工安全冗余,为施工团队提供科学的调整建议与智能的决策依据。

穿透式观测 “智”破盲区

在第二阶段排水下沉过程中,为更好地观测井内水下井壁残留土情况,项目建设团队采用搭载超高清4K广角摄像头的智能水下机器人,穿透混浊水域精准捕捉刃脚部位地质结构,观测水下地质情况。依据实时反馈数据动态调整抽吸强度与取土路径,实现水下精准取土,大幅提升水下取土作业效率,避免传统盲挖导致的超挖或沉井结构偏移风险。

荆州李埠长江公铁大桥是世界最大跨度双层斜拉-悬索协作体系桥梁,大桥建成后对推进交通强国建设,完善长江经济带骨干路网结构,优化国家和湖北省高速铁路、高速公路网布局,助力湖北“一主引领、两翼驱动、全域协同”区域发展战略、推动荆州跨江融合发展具有重要意义。