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作者 | 須臾千秋,清華大學(xué)土木工程博士
在非洲國家莫桑比克,有一座中國人建設(shè)的大橋,其高科技的外形與周圍城鎮(zhèn)原始的市容形成了鮮明的對比,這就是位于莫桑比克首都馬普托城邊、橫跨馬普托灣的馬普托懸索橋。
(一)馬普托大橋打造了莫桑比克的浦東新區(qū)
馬普托大橋全長超過3公里,連接首都馬普托和對岸的卡騰貝城,大橋為單跨雙鉸懸索橋,雙向四車道,主跨680米,通航凈高達(dá)60米,是非洲主跨徑最大的懸索橋。
在馬普托大橋建設(shè)前,從衛(wèi)星圖上俯瞰馬普托城,會發(fā)現(xiàn)馬普托灣的北邊與南邊形成鮮明的對比:北邊建筑密布,十分繁華,是一座首都的樣子,而南邊卻一片荒蕪,只是零散分布著一些村落。
(馬普托的衛(wèi)星地圖)
海灣兩岸不便的交通是阻礙南岸發(fā)展的根本原因,當(dāng)時,渡輪是連接馬普托灣兩岸的唯一方式,每天早晨,渡口都會排起上百米的長隊進(jìn)出城市,由于交通不便,南岸的土地基本沒有開發(fā)價值。
隨著近年來莫桑比克經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,首都馬普托涌入大量的人口和資金,馬普托灣北岸的城市容納能力已經(jīng)接近了極限。
(馬普托港口)
為了開發(fā)南岸豐富的土地,同時疏解北岸的過剩人口,在馬普托灣兩岸建起一座大橋來變得迫在眉睫。
一旦大橋建成,南岸的土地價值就會提升到與北岸趨同,黃金角的旅游資源也可以得到開發(fā),這不僅能夠促進(jìn)馬普托城的發(fā)展,更會將馬普托城到南非邊境的路程時間從6小時縮短到90分鐘,將極大地促進(jìn)南非與莫桑比克之間的貿(mào)易和旅游業(yè)發(fā)展,使區(qū)域經(jīng)濟(jì)受益。
?。R普托灣的南岸)
(二)在非洲修建一座懸索橋,難度究竟在哪兒?
盡管中國人已經(jīng)在非洲修建了大量的工程,包括民用建筑、水利設(shè)施、公路鐵路不一而足,但修建一座680米跨度的現(xiàn)代大橋,仍然并非易事。
其實如今,在中國國內(nèi)修建一座懸索橋并不難。國內(nèi)的懸索橋,跨度動輒超過千米,680米的跨度對懸索橋而言并不算長,然而,相比起普通建筑,懸索橋的修建對精度和自動化水平要求很高,不僅需要許多重型施工機(jī)械,而且需要高素質(zhì)、經(jīng)驗豐富的工人,這在非洲國家是很大的難題。
為了盡可能地規(guī)避修建中可能遇到的困難,大橋的設(shè)計者們進(jìn)行了仔細(xì)的方案比選,最終確定了主跨較大的懸索橋方案,而非跨度440米的斜拉橋方案。
680米雖然不是懸索橋的經(jīng)濟(jì)跨度,但可以將大橋兩側(cè)的橋墩都建在岸邊,以避免在馬普托灣的航道中央建造防撞橋墩,這樣既不會影響馬普托灣的通航,又可以避免技術(shù)復(fù)雜、在非洲難以實現(xiàn)的水下施工。
考慮到莫桑比克薄弱的工業(yè)生產(chǎn)能力,懸索橋的鋼箱梁在中國加工廠整體制造,然后通過駁船遠(yuǎn)洋運(yùn)輸?shù)侥1瓤?,現(xiàn)場吊裝、臨時栓接、調(diào)正線性后,進(jìn)行全斷面焊接。這樣做雖然成本較高,但精度有保障,安全可靠。
大橋的施工工藝,包括主纜、主梁和橋塔,都采用成熟的施工工藝進(jìn)行施工,最大限度保障安全。
可以說,馬普托大橋的建造,是在技術(shù)、成本與莫桑比克的現(xiàn)實國情之間進(jìn)行折衷,選取的最適合現(xiàn)實情況的方案,既滿足了莫桑比克政府的要求,又較好地控制了成本,很好地適應(yīng)了國際工程市場,為中國規(guī)范走出國門做出了貢獻(xiàn)。
另外,非洲當(dāng)?shù)仄毡槿狈M足要求的技術(shù)工人,更沒有可用的勞務(wù)隊伍資源,直接采用國內(nèi)常用的勞務(wù)分包模式和引進(jìn)成熟的勞務(wù)隊伍實際已證明在海外項目“水土不服”。
面對當(dāng)?shù)貏趧恿夹g(shù)水平較低的問題,馬普托大橋的項目部結(jié)合現(xiàn)實情況,探索出了一條勞務(wù)自營+屬地化管理模式,組成中方管理人員+中方工班長+當(dāng)?shù)貑T工的實施團(tuán)隊,在保證施工效率的同時最大程度降低并控制勞務(wù)成本,取得了很好的效果。
實施了勞務(wù)自營制度后,工程的效率和效益顯著提升。
主塔墩身鋼筋綁扎從90公斤/工日提高到360公斤/工日,塔身施工從14天/節(jié)縮短至6天/節(jié),一般鋼筋制作從140kg/工日提升至300kg/工日。同時還充分提高了當(dāng)?shù)毓J(rèn)的用工比例,使之提高了3倍以上,在最高的主塔鋼筋施工中,當(dāng)?shù)毓と吮壤岣吡?倍。
屬地化用工程度大幅提高,中方勞工數(shù)量顯著降低,實際整體勞務(wù)費(fèi)用比策劃費(fèi)用大幅降低,本地工人在實踐中學(xué)習(xí),擴(kuò)充了公司海外自有技術(shù)管理干部和技術(shù)人才的儲備。
在勞務(wù)自營的模式下,中方的工班長成為了承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié),以工班長為核心,當(dāng)?shù)毓と藗兡軌蚪⑵饸w屬感和文化認(rèn)同,在促進(jìn)干活效率的同時,也讓當(dāng)?shù)貑T工產(chǎn)生對中國企業(yè)和中國文化的認(rèn)同,這有助于中國企業(yè)在非洲的長期扎根和發(fā)展。
(三)一個急彎接著一個大彎,最難啃的北引橋
其實,馬普托大橋的建設(shè)中,最難的并不是馬普托灣上的懸索主橋,而是它北側(cè)的引橋段。
這條引橋要穿過鬧市區(qū)、繁忙的港口和車站,橋下店鋪、城市廠房和道路交錯密布。為了避開錯綜復(fù)雜的建筑,橋型的設(shè)計呈現(xiàn)~型,被大家稱為“波折號引橋”。
引橋的設(shè)計平面線形最小曲線半徑為350米,行駛在橋上就是一個急彎接著一個大彎。為了平穩(wěn)轉(zhuǎn)彎,大橋設(shè)計成了5% 超高橫坡,相當(dāng)于 20多米寬的橋面是斜的,左右兩端高差達(dá)到 1 米。
這個彎曲的形狀就是引橋施工中最難的點(diǎn)。
?。R普托大橋的北側(cè)引橋)
為了滿足如此小半徑的施工要求,確保高空掛籃安裝的安全,施工團(tuán)隊通過對比不同掛籃選型的優(yōu)劣,最終為北引橋“量身定制”了一套掛籃方案。
這套掛籃的高度、角度、彎度、防滑移裝置和軌道底部抄墊都可以靈活調(diào)節(jié),采用地面拼裝、整體吊裝的方案,可以巧妙地解決高空安全問題。
經(jīng)過設(shè)計和監(jiān)控單位的計算,提前施工部分調(diào)平層和護(hù)欄不會影響橋梁最終受力,于是,工程師們在大橋已合龍區(qū)段率先進(jìn)行調(diào)平層和護(hù)欄施工,這樣可以節(jié)省約 1 個月工期。
除了施工方案,項目團(tuán)隊還從提高混凝土性能上入手,反復(fù)進(jìn)行拆模實驗,確定了18小時的最短拆模時間,上一段護(hù)欄的模板剛拆下來,下一段鋼筋綁扎已經(jīng)就緒。模板一拆,等待就緒的人員立即進(jìn)行打磨、安裝,不到一個小時的時間,模板就已經(jīng)再次安裝好投入使用。
種種方案疊加,最終使得大橋的北引橋如期建成,為大橋按時通車奠定了基礎(chǔ)。
結(jié)語
馬普托大橋完全采用中國標(biāo)準(zhǔn)制造,是中國在莫桑比克最大基建項目,大橋于2018年11月10日建成通車,獻(xiàn)禮馬普托建城131周年。
它的建成,極大地緩解了馬普托市的交通擁擠狀況,同時改善了馬普托市南海岸沿線交通,使莫桑比克擁有一條真正意義上貫穿南北的陸地交通干線,大橋通車后,南部的卡滕貝成為了馬普托的新城區(qū),發(fā)展極為迅猛。
馬普托大橋所處的公路繼續(xù)向南延伸,可以直達(dá)南非口岸,是莫桑比克經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動脈。作為“非洲第一橋”,馬普托大橋為中國“一帶一路倡議”起到了很好的示范作用,對促進(jìn)沿線經(jīng)貿(mào)、促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展也意義非凡。