超级工程:用民族精神托起中国梦
2017-01-09孙波
孙波
中华民族,一个从古至今不断创造神奇的民族,历史上勤劳勇敢的华夏儿女用双手创造了万里长城、京杭大运河、都江堰等闻名于世的伟大工程;如今中国的建设者们,正继续书写着历史的传奇:世界最高的绿色建筑———上海中心大厦、世界最长的跨海大桥———港珠澳大桥,世界最大单口径射电望远镜机———“中国天眼”……从高铁、桥梁、港口到各类基础建设,从硬实力到软实力,中国都在“弯道超车”,中国工法、中国智慧、中国速度一次次创造了时代的奇迹,展现了现代中国的时代风采。
中国工法 实现行业新高
超级工程的背后,是无数辛勤的劳动者无私的奉献,他们用“工匠精神”创造了“中国工法”,用劳动托举起了中国梦。
LNG船是在-163℃低温下运输液化气的专用船舶,是一种“海上超级冷冻车”,被喻为世界造船业“皇冠上的明珠”,现只有美国、中国、日本、韩国和欧洲的少数几个国家的13家船厂能够建造。它的建成将承担起上海市一半的天然气供应。然而,在上海船坞建造过程中,工人们的一滴汗水都有可能成为它的致命威胁。
从最基本的一块钢板开始,LNG船就有精度标准,切割一块17米的钢板,精度必需控制在1.5毫米之内,相当于盖6层楼房,墙体的垂直偏差不能超过1毫米。如果不这样,之后的焊接质量得不到保证,将来容易造成泄露事故,这对LNG船来说是致命的。
常规钢材在-163℃环境下,将变得脆弱而不堪一击,而LNG船采用了特种钢材,但这种钢材对焊接提出了极大地挑战。
在LNG船的货舱绝缘层,需要铺设殷瓦钢,这种钢板十分娇贵,只要用手触摸它,不久殷瓦钢上就会留下锈点,因此殷瓦焊接,是世界上难度最高的焊接技术。舱顶焊接是货舱内焊接最难的位置。参与建造LNG船舱顶焊接的焊工们表示,殷瓦件比较薄,只有0.7毫米厚,很容易烧坏,工艺十分麻烦,所以我们配戴羊皮吸汗手套工作。有时候需要左右手同时焊接,而这样的“绝活”,需要长时间的反复练习才能掌握。
该船在建造过程中,采用分段建造方式,要求每一个细节甚至是小到螺丝钉的尺寸都要精确无误,每一个分段工程上的疏忽都会给工程带来不可估量的损失。从建造、组装到运输,超级LNG船的建造,创造了一系列超级的“中国工法”。
“中国工法”,不仅仅在超级LNG船的建造中体现,被英国《卫报》评为“新的世界七大奇迹”的港珠澳大桥工程,多项施工工艺和标准已达国际领先水平,创造了一系列“中国工法”。特别是分项工程九洲航道桥桥塔的安装,采用整体竖转提升方案,也属国内首创,填补了用提升支架整体提升、滑移滑道竖转方式安装上塔柱领域的一项国内空白。
在解决海上桥梁的耐久性问题上,科研人员创造性地提出“港珠澳模型”等防腐防震措施,系统地保障了港珠澳大桥的设计使用寿命达到120年,打破了国内通常的“百年惯例”。
中国智慧 实现科技突破
在中国西部,高山耸立,峡谷横行,地势险要至极。
不久前,四川雅西高速全线贯通,国内外专家学者公认为它是国内乃至全世界自然环境最恶劣、工程难度最大、科技含量最高的山区高速公路之一,被称作“天梯高速”。
雅西高速需要穿越海拔3000多米,犹如高墙一样阻隔的横断山区。在建造过程,其中有57公里要爬1500米的竖直距离,有一段4公里内要克服500米的高差,这意味着平均坡度将达到9%,对于满载货物的重型卡车来说,这是一个绝对危险的坡度值。
设计师必须发挥想象力,将坡度减少70%。
经过多项测量、研究,最终,设计师们借用了停车楼里螺旋线攀爬到楼上停车的思想,在这里设计了两次螺旋线展线,通过螺旋爬升的方式克服了这个竖直高差的困难。
雅西高速的五大代表性控制性工程创造了多个国内外第一,其中干海子特大桥堪称“云端上的高桥”。该桥在国内公路建设史上首创钢管桁架连续梁轻型桥梁结构,减轻结构自重55%以上,减少桩基数量近一半,是适合高地震烈度山区复杂地形的桥型式,大桥长1811米,最高钢管格构桥墩达117米,是世界第一座全钢管混凝土桁架梁桥,其桁架梁长度和钢管格构墩高度均为世界第一。
它的建成,实现了京昆高速四川境内全线贯通,成为了西南地区的主要通道,并节省了一半的行车时间,为四川经济的又一次腾飞插上了翅膀。
从1988年,中国拥有第一条高速公路开始,在不到30年的时间里,中国高速公路里程爆发式增长到12万公里,超过加拿大和美国,跃居世界第一。
同样是在西南山区,不久前在贵州山区的一块洼地里,被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜,睁开了“双眼”。
射电望远镜的“锅盖”越大越灵敏,500米的“超级天眼”究竟有多灵敏?科学家打了个比方,有人在月亮上用手机打电话,也逃不过它的“眼睛”。在精准性上,中国自主研发的超级“天眼”比美国阿雷西博望远镜综合性能提高了10倍。
然而,超级工程的背后,有着超多的“未知”。在建设过程中,科研人员遇到了一系列前所未有的困难。
按照工程要求,“中国天眼”信号传输用的光缆要能在5年内抗6.6万次拉伸、信号衰减小于0.1dB,而国家标准仅为1000次、0.2dB,并且国外的相关技术被封锁。
“经过多次试验,花费4年时间,最终用在‘天眼上的光缆可经受反复弯曲、卷绕和扭转等机械性能和恶劣自然环境考验,满足了设计需求,但项目预算的研制经费只有300万元。”500米口径球面射电望远镜工程总工艺师王启明说。
国家天文台副台长郑晓年说,中国“天眼”采取了轻型索支撑馈源平台方案,把馈源舱减重到30吨,覆盖天顶角是美国望远镜的两倍,并通过并联机器人二级调整,最终在降低建造成本的同时,实现毫米级高精度定位。
从预研究到建成,中国的科技工作者克服了关键技术无先例可循、关键材料急需攻关、核心技术遭遇封锁等困难,在射电望远镜口径、灵敏度、分辨率、巡星速度等关键指标上全面超越国际先进水平。
中国速度 实现跨越发展
南京大胜关大桥,G254次高铁,每天正点从这座桥上呼啸而过。
时速300公里的列车通过大胜关的时间只有28秒,列车上的乘客不会知道,为了这28秒,中国的工程师们已经为此准备了多年。
该项目经理文武松介绍说:“大桥具有体量大、跨度大、荷载大、速度高‘三大一高的显著特点,创造了四项‘世界第一,大桥隐身在水中的桥墩,一个的面积就相当于7个篮球场那么大,其混凝土总方量是南京长江一、二、三桥的总和。
南京大胜关长江大桥是京沪高铁的控制性工程,在同类型桥梁当中,六线铁路线处于同一个桥面上的,在国内这是第一座。出色的设计和建造工艺使得它获得了包括乔治·理查德森大奖在内的国际国内重要的建设奖项。
桥梁在跨越天险上功不可没,它极大地缩短了出行的时间成本,推动着社会的巨大变革,这一改变不仅仅在南京。
北京三元桥,高峰时1小时就有1.3万辆车等待通行,由于长期的超负荷工作,整座桥的桥面需要更换。如果按正常方式封道维修需要2个月,这样的话,会给北京市民带来巨大的麻烦。桥梁工程师们计划在极限时间内将旧桥梁完成更换,为此使用一个天才的方案。
2015年11月13日23时,三元桥换梁工程启动。不到6个小时,拆除了1600多吨的中央旧梁。24个小时后,旧梁清理完毕。两台驮梁车举起新梁,以每分钟行走1米的速度移动60米。70分钟后新梁就位,浇筑混凝土,摊铺沥青。11月15日18时,交通恢复。
43小时的背后,是150个日夜的精心准备,而周一上班的北京市民甚至没有注意到旧桥已换新颜。
一座座桥梁,贯通阡陌乡村,跨越天堑深海,工程建设者们用智慧与责任托起了“中国速度”。
大桥,长度不是唯一衡量标准。但长度,的确考验着一个国家的工程技术、建筑功力乃至科技水准。港珠澳大桥拥有世界上最长的沉管海底隧道,它是世界上最具挑战性的超级工程之一,建设以来,更有60多个国家的专家和团队前来参观。作为中国从桥梁大国走向桥梁强国的里程碑之作,港珠澳大桥被业界誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”。
中国著名桥梁专家谭国顺表示为了保证使用寿命120年,港珠澳大桥建设几乎用了世界最苛刻的标准,比方说平均长度130余米、直径2.5米的深海桩基必须保证10cm以内的平面偏差和1/250以内的倾斜度,但凡对桥梁工程技术略有研究的人,都会为以上几个数字而惊叹:技术和质量要求太高啦!桩基施工伊始,建设者们即遭遇钢管桩沉桩倾斜度不能大于1/250的挑战,远超于1/100的行业标准,在国内桥梁外海施工中尚属首次。
港珠澳大桥总长55公里,集桥、岛、隧道于一体,包含22.9公里主体跨海桥梁,约6.7公里沉管海底隧道和链接隧道与桥梁的东西人工岛,多项技术创下世界记录,然而这项工程,仅用了四年多的时间。
从半个多世纪前,举全国之力建一座武汉长江大桥,到现在一年建成数千座特大桥,全国桥梁总数超过100万座,大跨径桥梁居世界之首,“中国跨度”正见证着中国跨越。