在非洲修一座悬索桥,实在是太难了!

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  出品 | 网易新闻

  作者 | 须臾千秋,清华大学土木工程博士

  在非洲国家莫桑比克,有一座中国人建设的大桥,其高科技的外形与周围城镇原始的市容形成了鲜明的对比,这就是位于莫桑比克首都马普托城边、横跨马普托湾的马普托悬索桥。

  

  (一)马普托大桥打造了莫桑比克的浦东新区

  马普托大桥全长超过3公里,连接首都马普托和对岸的卡腾贝城,大桥为单跨双铰悬索桥,双向四车道,主跨680米,通航净高达60米,是非洲主跨径最大的悬索桥。

  在马普托大桥建设前,从卫星图上俯瞰马普托城,会发现马普托湾的北边与南边形成鲜明的对比:北边建筑密布,十分繁华,是一座首都的样子,而南边却一片荒芜,只是零散分布着一些村落。

  

  (马普托的卫星地图)

  海湾两岸不便的交通是阻碍南岸发展的根本原因,当时,渡轮是连接马普托湾两岸的唯一方式,每天早晨,渡口都会排起上百米的长队进出城市,由于交通不便,南岸的土地基本没有开发价值。

  随着近年来莫桑比克经济的发展,首都马普托涌入大量的人口和资金,马普托湾北岸的城市容纳能力已经接近了极限。

  

  (马普托港口)

  为了开发南岸丰富的土地,同时疏解北岸的过剩人口,在马普托湾两岸建起一座大桥来变得迫在眉睫。

  一旦大桥建成,南岸的土地价值就会提升到与北岸趋同,黄金角的旅游资源也可以得到开发,这不仅能够促进马普托城的发展,更会将马普托城到南非边境的路程时间从6小时缩短到90分钟,将极大地促进南非与莫桑比克之间的贸易和旅游业发展,使区域经济受益。

  

  (马普托湾的南岸)

  (二)在非洲修建一座悬索桥,难度究竟在哪儿?

  尽管中国人已经在非洲修建了大量的工程,包括民用建筑、水利设施、公路铁路不一而足,但修建一座680米跨度的现代大桥,仍然并非易事。

  其实如今,在中国国内修建一座悬索桥并不难。国内的悬索桥,跨度动辄超过千米,680米的跨度对悬索桥而言并不算长,然而,相比起普通建筑,悬索桥的修建对精度和自动化水平要求很高,不仅需要许多重型施工机械,而且需要高素质、经验丰富的工人,这在非洲国家是很大的难题。

  为了尽可能地规避修建中可能遇到的困难,大桥的设计者们进行了仔细的方案比选,最终确定了主跨较大的悬索桥方案,而非跨度440米的斜拉桥方案。

  680米虽然不是悬索桥的经济跨度,但可以将大桥两侧的桥墩都建在岸边,以避免在马普托湾的航道中央建造防撞桥墩,这样既不会影响马普托湾的通航,又可以避免技术复杂、在非洲难以实现的水下施工。

  

  考虑到莫桑比克薄弱的工业生产能力,悬索桥的钢箱梁在中国加工厂整体制造,然后通过驳船远洋运输到莫桑比克,现场吊装、临时栓接、调正线性后,进行全断面焊接。这样做虽然成本较高,但精度有保障,安全可靠。

  大桥的施工工艺,包括主缆、主梁和桥塔,都采用成熟的施工工艺进行施工,最大限度保障安全。

  可以说,马普托大桥的建造,是在技术、成本与莫桑比克的现实国情之间进行折衷,选取的最适合现实情况的方案,既满足了莫桑比克政府的要求,又较好地控制了成本,很好地适应了国际工程市场,为中国规范走出国门做出了贡献。

  

  另外,非洲当地普遍缺乏满足要求的技术工人,更没有可用的劳务队伍资源,直接采用国内常用的劳务分包模式和引进成熟的劳务队伍实际已证明在海外项目“水土不服”。

  面对当地劳动力技术水平较低的问题,马普托大桥的项目部结合现实情况,探索出了一条劳务自营+属地化管理模式,组成中方管理人员+中方工班长+当地员工的实施团队,在保证施工效率的同时最大程度降低并控制劳务成本,取得了很好的效果。

  

  实施了劳务自营制度后,工程的效率和效益显著提升。

  主塔墩身钢筋绑扎从90公斤/工日提高到360公斤/工日,塔身施工从14天/节缩短至6天/节,一般钢筋制作从140kg/工日提升至300kg/工日。同时还充分提高了当地公认的用工比例,使之提高了3倍以上,在最高的主塔钢筋施工中,当地工人比例提高了4倍。

  属地化用工程度大幅提高,中方劳工数量显著降低,实际整体劳务费用比策划费用大幅降低,本地工人在实践中学习,扩充了公司海外自有技术管理干部和技术人才的储备。

  在劳务自营的模式下,中方的工班长成为了承上启下的关键环节,以工班长为核心,当地工人们能够建立起归属感和文化认同,在促进干活效率的同时,也让当地员工产生对中国企业和中国文化的认同,这有助于中国企业在非洲的长期扎根和发展。

  (三)一个急弯接着一个大弯,最难啃的北引桥

  其实,马普托大桥的建设中,最难的并不是马普托湾上的悬索主桥,而是它北侧的引桥段。

  这条引桥要穿过闹市区、繁忙的港口和车站,桥下店铺、城市厂房和道路交错密布。为了避开错综复杂的建筑,桥型的设计呈现~型,被大家称为“波折号引桥”。

  引桥的设计平面线形最小曲线半径为350米,行驶在桥上就是一个急弯接着一个大弯。为了平稳转弯,大桥设计成了5% 超高横坡,相当于 20多米宽的桥面是斜的,左右两端高差达到 1 米。

  这个弯曲的形状就是引桥施工中最难的点。

  

  (马普托大桥的北侧引桥)

  为了满足如此小半径的施工要求,确保高空挂篮安装的安全,施工团队通过对比不同挂篮选型的优劣,最终为北引桥“量身定制”了一套挂篮方案。

  这套挂篮的高度、角度、弯度、防滑移装置和轨道底部抄垫都可以灵活调节,采用地面拼装、整体吊装的方案,可以巧妙地解决高空安全问题。

  经过设计和监控单位的计算,提前施工部分调平层和护栏不会影响桥梁最终受力,于是,工程师们在大桥已合龙区段率先进行调平层和护栏施工,这样可以节省约 1 个月工期。

  除了施工方案,项目团队还从提高混凝土性能上入手,反复进行拆模实验,确定了18小时的最短拆模时间,上一段护栏的模板刚拆下来,下一段钢筋绑扎已经就绪。模板一拆,等待就绪的人员立即进行打磨、安装,不到一个小时的时间,模板就已经再次安装好投入使用。

  种种方案叠加,最终使得大桥的北引桥如期建成,为大桥按时通车奠定了基础。

  

  结语

  马普托大桥完全采用中国标准制造,是中国在莫桑比克最大基建项目,大桥于2018年11月10日建成通车,献礼马普托建城131周年。

  它的建成,极大地缓解了马普托市的交通拥挤状况,同时改善了马普托市南海岸沿线交通,使莫桑比克拥有一条真正意义上贯穿南北的陆地交通干线,大桥通车后,南部的卡滕贝成为了马普托的新城区,发展极为迅猛。

  马普托大桥所处的公路继续向南延伸,可以直达南非口岸,是莫桑比克经济发展的大动脉。作为“非洲第一桥”,马普托大桥为中国“一带一路倡议”起到了很好的示范作用,对促进沿线经贸、促进当地的经济发展也意义非凡。

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  编辑| 史文慧

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